食品微生物講義 第二章 第二部分

PAGEPAGE8第二章微生物主要類群及其形態(tài)與結(jié)構(gòu)三、真核微生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)及其生理功能真核微生物：細(xì)胞核具有核膜、能進(jìn)行有絲分裂、細(xì)胞質(zhì)中存在線粒體或同時存在葉綠體等細(xì)胞器的微小生物。1.酵母菌酵母菌：以芽殖或裂殖進(jìn)行無性繁殖的單細(xì)胞真菌的俗稱。酵母菌在自然界分布很廣，主要分布在含糖質(zhì)較高的偏酸性環(huán)境。1.1酵母菌與人類的關(guān)系1.2酵母菌的細(xì)胞形態(tài)酵母菌的細(xì)胞形態(tài)常見的有球形、卵形和圓筒形，某些酵母還具有高度特異性細(xì)胞形狀。假菌絲：當(dāng)它們進(jìn)行一連串的芽殖后，如果長大的子細(xì)胞與母細(xì)胞并不立即分離，其間僅以極狹小的面積相連，這種藕節(jié)狀的細(xì)胞串就稱假菌絲。1.3酵母菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)（1）細(xì)胞壁酵母細(xì)胞壁呈“三明治”結(jié)構(gòu)：外層為甘露聚糖(45%)，內(nèi)層為葡聚糖(45%)，其間夾有一層蛋白質(zhì)分子（10%）。幾丁質(zhì)并不是所有的酵母菌中都有，其含量也因種而異。（2）細(xì)胞膜細(xì)胞膜是由上下兩層磷脂分子以及嵌雜在其間的甾醇和蛋白質(zhì)分子所組成的。功能：選擇滲透性、細(xì)胞壁等大分子的生物合成和裝配場所。（3）細(xì)胞核酵母具有由多孔核膜包裹著的細(xì)胞核，核膜是一種雙層單位膜，上面有大量的核孔。（4）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是交織分布于細(xì)胞質(zhì)中的膜的管道系統(tǒng)，兩膜間是扁平的腔、囊或池。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分兩類，一類是膜上附著核糖體顆粒的叫粗糙型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，另一類是膜上光滑的，沒有核糖體附在上面，叫光滑型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。粗糙型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能是合成蛋白質(zhì)大分子，并把它從細(xì)胞輸送出去或在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)到其他部位。光滑型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)主要功能是合成、運(yùn)輸類脂和多糖。（5）高爾基體由許多扁平膜囊和大小不等的囊泡組成。功能：將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行修飾加工、分類與包裝，然后分門別類地送到細(xì)胞特定的部位或分泌到胞外。（6）線粒體線粒體由兩層膜包被，外膜平滑，內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴，兩層膜之間有腔，線粒體中央是基質(zhì)?；|(zhì)內(nèi)含有與三羧酸循環(huán)所需的全部酶類，內(nèi)膜上具有呼吸鏈酶系及ATP酶復(fù)合體。線粒體能為細(xì)胞的生命活動提供場所，是細(xì)胞內(nèi)氧化磷酸化和形成ATP的主要場所。1.4酵母菌的菌落1.5酵母菌的繁殖方式和生活史（1)無性繁殖①芽殖是酵母菌無性繁殖的主要方式②裂殖酵母菌的裂殖與細(xì)菌的裂殖相似。進(jìn)行裂殖的酵母菌種類很少，例如裂殖酵母屬的八孢裂殖酵母等。③產(chǎn)生無性孢子（2)有性繁殖有性繁殖：經(jīng)過兩個性細(xì)胞結(jié)合而產(chǎn)生新個體的過程。酵母菌以形成子囊和子囊孢子的方式進(jìn)行有性繁殖。（3)酵母菌的生活史各種酵母的生活史可分為三種類型：單倍體型以八孢裂殖酵母為代表特點(diǎn)：營養(yǎng)細(xì)胞是單倍體；無性繁殖以裂殖方式進(jìn)行；雙倍體細(xì)胞不能獨(dú)立生活，故雙倍體階段短，一經(jīng)生成立即減數(shù)分裂。雙倍體型以路德類酵母為代表特點(diǎn)：營養(yǎng)體為雙倍體，不斷進(jìn)行芽殖，雙倍體營養(yǎng)階段長，單倍體的子囊孢子在子囊內(nèi)發(fā)生接合。單倍體階段僅以子囊孢子形式存在，故不能獨(dú)立生活。③單雙倍體型以啤酒酵母為代表特點(diǎn)：單倍體營養(yǎng)細(xì)胞和雙倍體營養(yǎng)細(xì)胞均可進(jìn)行芽殖。營養(yǎng)體既可以單倍體形式也可以雙倍體形式存在；在特定條件下進(jìn)行有性生殖。1.6食品中常見的酵母2.霉菌霉菌：在營養(yǎng)基質(zhì)上形成絨毛狀、蜘蛛網(wǎng)狀或絮狀菌絲體的真菌的俗稱，意即“發(fā)霉的真菌”。2.1霉菌分布特點(diǎn)及與人類的關(guān)系2.2霉菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)無隔菌絲：為長管狀單細(xì)胞，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含多個核。其生長表現(xiàn)為菌絲的延長和細(xì)胞核的增多。有隔菌絲：菌絲中有隔膜，被隔膜隔開的一段菌絲就是一個細(xì)胞，菌絲由多個細(xì)胞組成，每個細(xì)胞內(nèi)有一至多個核。隔膜上有單孔或多孔，細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核可自由流通，每個細(xì)胞功能相同。菌絲的特異化：為適應(yīng)不同的環(huán)境條件和更有效地?cái)z取營養(yǎng)滿足生長發(fā)育的需要，許多真菌的菌絲所分化成的一些特殊的形態(tài)和組織。營養(yǎng)菌絲特異化：假根、吸器、菌環(huán)、菌核。氣生菌絲體主要特化成各種形態(tài)的子實(shí)體。2.3霉菌的菌落特征2.4絲狀真菌的繁殖以形成無性和有性孢子的方式進(jìn)行繁殖。無性孢子包括：厚垣孢子、節(jié)孢子、分生孢子、孢囊孢子。常見的有性孢子有卵孢子、接合孢子、子囊孢子和擔(dān)孢子。①卵孢子由大小不同的配子囊結(jié)合后發(fā)育而成。小型的配子囊稱雄器，大型的配子囊稱藏卵器，藏卵器內(nèi)有一個或數(shù)個稱為卵球的原生質(zhì)團(tuán)，它相當(dāng)于高等生物的卵。當(dāng)雄器與藏卵器配合時，雄器中的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核通過受精管進(jìn)入藏卵器，并與卵球結(jié)合，受精卵球生出外壁，發(fā)育成卵孢子。②接合孢子是由菌絲生出的結(jié)構(gòu)基本相似、形態(tài)相同或略有不同兩個配子囊接合而成。③子囊孢子子囊菌在子囊中形成的孢子。子囊孢子的形成：當(dāng)子囊菌發(fā)育到一定階段，兩個性細(xì)胞經(jīng)過受精作用后形成造囊絲，再進(jìn)一步發(fā)育成子囊。在子囊中發(fā)生核配形成二倍體的核，二倍體的核經(jīng)過減數(shù)分裂，每個子囊通常含有2-8個子囊孢子。子囊果：在子囊和子囊孢子發(fā)育過程中，雄器和雌器下面的細(xì)胞生出許多菌絲，形成保護(hù)組織，整個結(jié)構(gòu)成為一子實(shí)體。這種有性的子實(shí)體稱為子囊果，子囊果主要有三種類型：閉囊殼、子囊殼、子囊盤。④擔(dān)孢子擔(dān)孢子：擔(dān)子菌的子實(shí)體成熟時從子實(shí)體皺折中放射出來的孢子。鎖狀聯(lián)合機(jī)制可保證每個雙核菌絲細(xì)胞中具兩個不同的子核。CheckpointFungiaretypicaleukaryoticcells.Thekingdomfungicanbedividedintothreegroups:yeasts,molds,andmacroscopicfungi.Thenucleusisacompactspherethatisthemostprominentorganelleofeukaryoticcells.Itisseparatedfromthecellcytoplasmbyanexternalboundarycalledanuclearenvelope.Theenvelopeisperforatedwithsmall,regularlyspacedopenings,orpores.Theporesarestructuredtoserveasselectivepassagewaysformoleculestomigratebetweenthenucleusandcytoplasm.Themainbodyofthenucleusconsistsofamatrixcalledthenucleoplasmandthenucleolus.ThenucleolusisthesiteforribosomalRNAsynthesis.Theendoplasmicreticulum(ER)isamicroscopicseriesoftunnelsusedintransportandstorage.Twokindsofendoplasmicreticulumaretheroughendoplasmicreticulum(RER)andthesmothendoplasmicreticulum(SER).TheGolgiapparatus,alsocalledtheGolgicomplexorbody,isthesiteinthecellinwhichproteinsaremodified,stored,andpackagedfortransporttotheirfinaldestinations.Asinglemitochondrionconsistsofasmooth,continuousoutermembranethatformstheexternalcontour,andaninner,foldedmembranenestledneatlywithintheoutermembrane.Thefoldsontheinnermembrane,calledcristae.Thecristaemembranesholdtheenzymesandelectroncarriersofaerobicrespiration.Thespacesaroundthecristaearefilledwithachemicalcomplexfluidcalledthematrix,whichholdsribosomes,DNA,andthepoolofenzymesandothercompoundsinvolvedinthemetaboliccycle.Hyphaearelong,threadlikecellsthatmakeupthebodiesoffilamentousfungi,molds.Thewoven,intertwiningmassofhyphaethatmakesupthebodyorcolonyofamoldiscalledamycelium.Sexualsporesareformedthroughaprocessinvolvingthefusionoftwoparentalnucleifollowedbymeiosis.Zygosporesaresturdydiploidsporesformedwhenhyphaeoftwooppositestrains(calledtheplusandminusstrains)fuseandcreateadiploidzygotethatswellsandbecomescoveredbystrong,spinywalls.Whenitswallisdisrupted,andmoistureandnutrientconditionsaresuitable,thezygosporegerminatesandformsamyceliumthatgivesrisetoasporangium.MeiosisofdiploidcellsofthesporangiumresultsinhaploidnucleithatdevelopintosporangiosporesBasidiosporesarehaploidsexualsporesformedontheoutsideofaclub-shapedcellcalledabasidium.Ingeneral,sporeformationfollowsthesamepatternoftwomatingtypescomingtogether,fusing,andformingterminalcellswithdiploidnuclei.Eachofthesecellsbecomesabasidium,anditsnucleusproduces,throughmeiosis,fourhaploidnuclei.Thesenucleiareextrudedthroughthetopofthebasidium,wheretheydevelopintobasidiospores.四、非細(xì)胞型生物-病毒病毒：是一類比細(xì)菌更小，能通過細(xì)菌過濾器，僅含一種類型核酸（或DNA或RNA），只能在活細(xì)胞內(nèi)生長繁殖的非細(xì)胞形態(tài)的微生物。1.1人類對病毒的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識過程1.2病毒與人類的關(guān)系1.3病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)與主要類群（1）病毒的形狀病毒粒子：成熟的具有侵染力的單個病毒。毒粒形狀：球狀、桿狀、蝌蚪狀、磚形、彈狀不同病毒的毒粒大小差別很大：一般為10-300nm。（2）病毒的結(jié)構(gòu)在病毒的結(jié)構(gòu)組成中，包圍著病毒核酸及其蛋白質(zhì)鞘稱作核殼。而一些復(fù)雜病毒的核殼外還有—層膜結(jié)構(gòu)，覆蓋在核殼外的脂蛋白膜稱作包膜。許多病毒的表面有一些排列規(guī)則和外凸出的突起，呈放射狀稱為刺突。根據(jù)殼粒在殼體上的不同排列，病毒具有以下三種形態(tài)結(jié)構(gòu)：螺旋對稱的病毒粒子、二十面體對稱病毒粒子、復(fù)合對稱的病毒粒子。（3）病毒的主要類群目前還沒有一個公認(rèn)的病毒分類系統(tǒng)。通常采用的標(biāo)準(zhǔn)有根據(jù)病毒的宿主、所致疾病、核酸的類型等進(jìn)行分類。根據(jù)宿主的不同將病毒分為微生物病毒、植物病毒和脊椎動物病毒、昆蟲病毒。（4）病毒的化學(xué)組成①病毒的蛋白質(zhì)病毒蛋白質(zhì)可據(jù)其是否存在于病毒體中而分為兩類：結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白。前者系指構(gòu)成一個完整的、形態(tài)成熟的病毒顆粒所必需的蛋白質(zhì)。后者系指由病毒基因組所編碼的，但并不結(jié)合于病毒顆粒中的蛋白質(zhì)。病毒結(jié)構(gòu)蛋白的作用：保護(hù)：殼體蛋白；吸附：如流感病毒血凝素；侵染和增殖②病毒的核酸病毒的DNA或RNA均有單鏈和雙鏈之分、DNA有線狀和環(huán)狀之分③脂類和糖類一些較復(fù)雜的病毒（如包膜病毒）除含有核酸和蛋白質(zhì)兩種成分外，還含有脂類、多糖等其他成分。病毒中的脂類主要以脂質(zhì)雙分子層的形式存在于病毒的包膜中。病毒所含的糖類主要以糖蛋白的形式存在于包膜的表面，共同表現(xiàn)抗原特異性，賦予病毒某些功能（如流感病毒血凝素）。（5）亞病毒亞病毒：不具有完整的病毒結(jié)構(gòu)的一類病毒。①類病毒定義：類病毒是一個裸露的閉合環(huán)狀RNA分子、無蛋白外殼、可自我復(fù)制、專性細(xì)胞內(nèi)寄生的分子生物。②朊病毒定義：是一類能侵染動物并在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制的小分子疏水蛋白質(zhì)。③擬病毒定義：擬病毒也稱為衛(wèi)星病毒，是一類基因組缺損、需要依賴輔助病毒，基因才能復(fù)制和表達(dá)，才能完成增殖的亞病毒。1.4噬菌體1.4.1據(jù)歸納，噬菌體共有6類形態(tài)。根據(jù)與宿主菌的相互關(guān)系，噬菌體可分成兩種類型，一種是能在宿主菌細(xì)胞內(nèi)復(fù)制增殖，產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最終裂解細(xì)菌，稱為毒性噬菌體；另一種是感染細(xì)胞后，將其核酸整合（插入）到宿主的核DNA上，并且可以隨宿主DNA的復(fù)制而進(jìn)行同步復(fù)制，在一般情況下，不引起寄主細(xì)胞裂解的噬菌體，稱為溫和噬菌體。1.4.2(1)毒性噬菌體的繁殖毒性噬菌體的繁殖過程一般分為五個階段：吸附、侵入、復(fù)制、成熟和釋放。①吸附：噬菌體和宿主細(xì)胞上的特異性吸附部位進(jìn)行特異性結(jié)合，一種細(xì)菌可被多種噬菌體感染。②侵入：核酸注入細(xì)胞的過程。噬菌體尾部所含酶類物質(zhì)可使細(xì)胞壁產(chǎn)生一些小孔，然后尾鞘收縮，尾髓刺入細(xì)胞壁，并將核酸注入細(xì)胞內(nèi)，蛋白質(zhì)外殼留在細(xì)胞外。③復(fù)制：包括核酸的復(fù)制和蛋白質(zhì)合成。噬菌體核酸進(jìn)入宿主細(xì)胞后，會控制宿主細(xì)胞的合成系統(tǒng)，然后以噬菌體核酸中的指令合成噬菌體所需的核酸和蛋白質(zhì)。④成熟：主要步驟有：DNA分子的縮合-通過衣殼包裹DNA而形成頭部-尾絲及尾部的其它部件獨(dú)立裝配完成-頭部與尾部相結(jié)合-最后裝上尾絲，至此，一個個成熟的形狀、大小相同的噬菌體裝配完成。⑤釋放：方式：裂解：多以裂解細(xì)胞的方式釋放；分泌：噬菌體穿出細(xì)胞，細(xì)胞并不裂解。通常情況下，一個噬菌體通過上述五個過程能合成10-10000個噬菌體。毒性噬菌體的這種生長繁殖方式也稱為一步生長。(2)一步生長曲線噬菌斑：概念：將少量噬菌體與大量敏感菌混合培養(yǎng)在營養(yǎng)瓊脂中，在平板表面布滿宿主細(xì)胞的菌苔上,可以用肉眼看到一個個透明的不長菌的小圓斑，稱為噬菌斑。應(yīng)用：噬菌斑可用于檢出、分離、純化噬菌體和進(jìn)行噬菌體的計(jì)數(shù)。(3)溫和噬菌體與溶源性細(xì)菌原噬菌體（或前噬菌體）：即整合在宿主核DNA上的噬菌體的核酸。溶源性細(xì)菌：指在核染色體上整合有原噬菌體的細(xì)菌?？蛇M(jìn)行正常生長繁殖，而不被裂解。溶源性細(xì)菌的特點(diǎn)：可穩(wěn)定遺傳：子代細(xì)菌都含有原噬菌體，均具有溶源性。可自發(fā)裂解：溫和噬菌體的核酸也可從宿主DNA上脫落下來，恢復(fù)原來的狀態(tài)，進(jìn)行大量的復(fù)制，變成毒性噬菌體，自發(fā)裂解幾率約10-6?？烧T導(dǎo)裂解：用化學(xué)、物理方法誘導(dǎo)具有“免疫性”：溶源菌對其本身產(chǎn)生的噬菌體或外來的同源的噬菌體不敏感，對同源噬菌體具免疫性，對非同源噬菌體沒有免疫性。溶源轉(zhuǎn)變：由于溶源菌整合了溫和噬菌體的核酸而使自己產(chǎn)生一些新的生理特征?？蓮?fù)愈：自然遺失前噬菌體，因溶源化而改變的某些性狀也會隨著溶源菌復(fù)愈而恢復(fù)。CheckpointAllviruseshaveaproteincapsid,orshell,thatsurroundsthenucleicacidinthecentralcore.Togetherthecapsidandthenucleicacidarereferredtoasthenucleocapsid.Someanimalvirusespossessanadditionalcoveringexternaltothecapsidcalledanenvelope,whichisusuallyamodifiedpieceofthehost’scellmembrane.Afullyformedvirusthatisabletoestablishaninfectioninahostcellisoftencalledavirion.Ingeneral,thecapsidofanyvirusisconstructedfromanumberofidenticalproteinsubunitscalledcapsomers.Dependingonhowthecapsomersareshapedandarranged,thisassemblyresultsintwodifferenttypes:helicalandicosahedral.VirusesarecomposedofanouterproteincapsidenclosingeitherDNAorRNAplusavarietyofenzymes.Somevirusesalsoexhibitanenvelopearoundthecapsid.Virusesgothroughamultiplicationcyclethatgenerallyinvolvesadsorption,penetration,viralsynthesisandassembly,andviralreleasebylysisorbudding.Temperatephagesundergoadsorptionandpenetrationintothebacterialhostbutarenotreplicatedorreleasedimmediately.Instead,theviralDNAentersaninactiveprophagestate,duringwhichitisinsertedintothebacterialchromosome.ThisviralDNAwillberetainedbythebacterialcellandcopiedduringitsnormalcelldivisionsothatthecell’sprogenywillalsohavethetemperatephageDNA.Onoccasion,inaprocesscalledinduction,theprophageinalysogeniccellwillbeactivatedandprogressdirectlyintoviralreplicationandthelyticcycle.五、微生物的分類微生物分類學(xué)：按微生物的親緣關(guān)系把它們分門別類地排成各種分類單元的科學(xué)。1.1微生物的系統(tǒng)分類單元種以上的系統(tǒng)分類單元：依次分為界、門、綱、目、科、屬、種。種以下的分類單元：（1）亞種：當(dāng)某一個種內(nèi)的不同菌株存在少數(shù)明顯而穩(wěn)定的變異特征或遺傳性狀而又不足以區(qū)分成新種時，可以將這些菌株細(xì)分成兩個或更多的小的分類單元-亞種。（2）型：常被用于亞種以下的細(xì)分。如根據(jù)抗原結(jié)構(gòu)不同可分成不同血清型。（3）菌株：是指不同來源的相同的種(或型)。因此，從自然界中分離到的每一個微生物純培養(yǎng)都可以稱為一個菌株或品系。1.2微生物的鑒定方法經(jīng)典的微生物分類鑒定方法：形態(tài)特征和習(xí)性水平現(xiàn)代微生物分類鑒定方法：細(xì)胞化學(xué)成分和遺傳學(xué)特性1.3微生物的命名用拉丁詞或拉丁化的詞組成，按“雙名法”（屬名在前，種名在后）命名。CheckpointTheformalsystemfororganizing,classi