微生物生理學(xué)-微生物的分化和發(fā)育-課件

微生物的分化1ppt課件微生物的分化1ppt課件第十章、微生物的分化1、微生物分化論述2、細菌芽孢的形成3、黏細菌的分化4、柄細菌的分化5、酵母菌的生長與分化2ppt課件第十章、微生物的分化1、微生物分化論述2ppt課件精品資料精品資料你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點的難點，你是否會認為老師的教學(xué)方法需要改進？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學(xué)問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”微生物生理學(xué)--微生物的分化和發(fā)育--ppt課件第一節(jié)、微生物分化的論述1、分化：是指細胞在一定的條件下，朝不同方向發(fā)展，使其形態(tài)結(jié)構(gòu)，生理功能發(fā)生一系列的變化，最終導(dǎo)致一種細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N細胞的過程。2、微生物的分化一般只發(fā)生在細胞水平，只有少數(shù)種類的微生物會由分化細胞形成分化組織。芽孢在其休眠期間，不能檢測出任何代謝活力，稱為隱生態(tài)。因此，和高等生物相比，微生物分化更確切說是指單個微生物細胞在生長發(fā)育過程中所發(fā)生的相應(yīng)的形態(tài)或生理上的變化，或者多細胞微生物在形成多細胞結(jié)構(gòu)的過程中所發(fā)生的一系列的變化。5ppt課件第一節(jié)、微生物分化的論述1、分化：是指細胞在一定的條件下，朝3、通常將微生物的分化分為三種類型，即營養(yǎng)體的分化、孢子形成和多細胞的發(fā)育與分化，①、營養(yǎng)體的分化：在一些微生物中，當環(huán)境條件發(fā)生改變時，會引起營養(yǎng)細胞的形態(tài)發(fā)生改變，一種形態(tài)的營養(yǎng)細胞會轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N或幾種形態(tài)的營養(yǎng)細胞。②、孢子：許多微生物生長到一定階段后，或者在不太適宜營養(yǎng)生長的條件下可以產(chǎn)生一種特化的細胞形態(tài)，即為孢子。③、營養(yǎng)體的分化和孢子的形成都屬于微生物的單細胞分化，在微生物的許多類群中，特別是高等真核微生物的類群中還存在著多細胞的分化，這種分化導(dǎo)致微生物產(chǎn)生不同分化程度的各種各樣的多細胞結(jié)構(gòu)。6ppt課件3、通常將微生物的分化分為三種類型，即營養(yǎng)體的分化、孢子形成第二節(jié)、細菌芽孢的形成1、枯草芽孢桿菌的生活周期2、芽孢的結(jié)構(gòu)3、芽孢的形成過程及遺傳控制7ppt課件第二節(jié)、細菌芽孢的形成1、枯草芽孢桿菌的生活周期7ppt課件當某些細菌的個體生長發(fā)育達到一定階段，或在一定的環(huán)境條件下啟動特定的代謝過程，細胞就會停止正常的生長和分裂，細胞內(nèi)胞質(zhì)濃縮，在細胞內(nèi)形成一個圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆行極強的休眠體，稱為芽孢（圖2-1）。目前研究最深入的為枯草芽孢桿菌（見圖2-2）無莢膜，周生鞭毛，能運動。革蘭氏陽性菌，芽孢0.6～0.9×1.0～1.5微米，橢圓到柱狀，位于菌體中央或稍偏，芽孢形成后菌體不膨大。圖2-28ppt課件當某些細菌的個體生長發(fā)育達到一定階段，或在一定的環(huán)境條件下啟芽孢：利用電子顯微鏡，不僅可觀察到芽孢的表面特征，還可觀察到一個成熟的芽孢具有核心、內(nèi)膜、初生細胞壁、皮層、外膜、外殼層及外孢子囊等多層結(jié)構(gòu)。圖2-19ppt課件芽孢：利用電子顯微鏡，不僅可觀察到芽孢的表面特征，還可觀察到1、枯草芽孢桿菌的生活周期①、細菌的個體生長包括細胞結(jié)構(gòu)的復(fù)制與再生以及細胞的分裂與控制，具體步驟詳見圖2-3圖2-310ppt課件1、枯草芽孢桿菌的生活周期①、細菌的個體生長包括細胞結(jié)構(gòu)的復(fù)1、枯草芽孢桿菌的生活周期②、枯草芽孢桿菌在營養(yǎng)豐富、環(huán)境適宜的情況下，和其他不產(chǎn)生芽孢的細菌一樣通過細胞結(jié)構(gòu)的復(fù)制和簡單的二分裂進行繁殖。在營養(yǎng)缺乏，pH及其他環(huán)境條件不利的時候，枯草芽孢桿菌產(chǎn)生休眠體芽孢以度過不良環(huán)境，當環(huán)境條件恢復(fù)的時候，芽孢萌發(fā)成為營養(yǎng)狀態(tài)的細胞，恢復(fù)活躍的代謝，再次進行二分裂繁殖。因此，芽孢的形成既不是芽孢桿菌生活周期的必經(jīng)階段，也不是細菌的一般繁殖形式，而是細菌對不良環(huán)境的產(chǎn)物。11ppt課件1、枯草芽孢桿菌的生活周期②、枯草芽孢桿菌在營養(yǎng)豐富、環(huán)境適1、枯草芽孢桿菌的生活周期③、枯草芽孢桿菌的生活周期（圖2-4）01234567ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦ時間/h芽孢形成階段01234567ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦ軸絲形成橫隔形成前孢子形成皮層形成外殼形成芽孢成熟芽孢釋放細胞形態(tài)變化圖2-412ppt課件1、枯草芽孢桿菌的生活周期③、枯草芽孢桿菌的生活周期（圖2-2、芽孢的結(jié)構(gòu)芽孢是整個生物界中抗逆性最強的生命體，對高溫、干燥、輻射、化學(xué)藥物和靜水壓等有極強的抵抗能力。這些特點和芽孢的特殊結(jié)構(gòu)是分不開的，具體的細致構(gòu)造參照圖2-1.13ppt課件2、芽孢的結(jié)構(gòu)芽孢是整個生物界中抗逆性最強的生命體，對高溫、芽孢的構(gòu)造（圖2-5）孢外壁：芽孢的主要成分，約占芽孢的50%，成分為脂蛋白，透性差。芽孢衣：主要含疏水性角蛋白，抗酶解，抗藥物，多價陽離子難通過。圖2-514ppt課件芽孢的構(gòu)造（圖2-5）孢外壁：芽孢的主要成分，約占芽孢的50皮層：在芽孢中占有36%-60%，主要含芽孢肽聚糖，還含有吡啶二羧酸鈣鹽（DPA－Ca）。核心：由芽孢壁、芽孢質(zhì)膜、芽孢質(zhì)、核區(qū)四部分組成，含水量極低(10%-25%),組成與一般細胞基本相似外，含有DPA－Ca。15ppt課件皮層：在芽孢中占有36%-60%，核心：由芽孢壁、芽孢質(zhì)膜、3、芽孢的形成過程及遺傳物質(zhì)控制芽孢的形成過程芽孢的遺傳物質(zhì)控制16ppt課件3、芽孢的形成過程及遺傳物質(zhì)控制芽孢的形成過程16ppt課件芽孢形成的過程①核物質(zhì)融合成軸絲（桿狀）②在細胞中央或一端，細胞膜內(nèi)陷形成隔膜形成前孢子和母細胞。17ppt課件芽孢形成的過程①核物質(zhì)融合成軸絲（桿狀）②在細胞中央或一端，③母細胞吞噬前孢子④皮層形成：兩層隔膜間填充芽孢肽聚糖、合成DPA,累積鈣離子。18ppt課件③母細胞吞噬前孢子④皮層形成：兩層隔膜間填充芽孢肽聚糖、合成⑤芽孢衣形成⑥芽孢衣合成完成，抗熱性和折射率增加。19ppt課件⑤芽孢衣形成⑥芽孢衣合成完成，抗熱性和折射率增加。19pp⑦芽孢釋放：芽孢囊裂解，芽孢游離外出。20ppt課件⑦芽孢釋放：芽孢囊裂解，芽孢游離外出。20ppt課件21ppt課件21ppt課件芽孢形成的遺傳控制芽孢形成是在母細胞和前孢子細胞轉(zhuǎn)錄因子共同調(diào)節(jié)作用下完成的。不對稱分裂導(dǎo)致前孢子轉(zhuǎn)錄因子活化，其進一步激活母細胞，完成囊吞作用。營養(yǎng)不良等因素使得轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白Spo0A開始轉(zhuǎn)錄，引起體細胞不對稱分裂吞噬后，導(dǎo)致前孢子轉(zhuǎn)錄因子活化，進一步導(dǎo)致。(芽孢形成時期特有的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子)活化。22ppt課件芽孢形成的遺傳控制芽孢形成是在母細胞和前孢子細胞轉(zhuǎn)錄因子共同只有當Spo0A的含量和磷酸化水平達到一定閾值，芽孢才開始形成。五種蛋白激酶之一自我磷酸化，將磷酸基團經(jīng)磷酸傳遞蛋白Spo0F和Spo0B給Spo0A。23ppt課件只有當Spo0A的含量和磷酸化水平達到一定閾值，芽孢才開始形轉(zhuǎn)錄因子σ級聯(lián)保證了芽孢形成過程中各個步驟按正確的順序發(fā)生。每一σ因子控制著芽孢形成的一個階段，且控制著在下一階段發(fā)揮作用的σ因子合成。在母細胞和芽孢之間存在著信息交換，使前芽孢和母細胞中的基因表達相互協(xié)調(diào)。24ppt課件轉(zhuǎn)錄因子σ級聯(lián)保證了芽孢形成過程中各個步驟按正確的順序發(fā)生。第三節(jié)黏細菌的分化黏細菌的生活周期營養(yǎng)體的生長細胞聚集子實體的形成25ppt課件第三節(jié)黏細菌的分化黏細菌的生活周期25ppt課件A:營養(yǎng)體細胞B:孢子細胞C:包裹黏孢子的子實體26ppt課件A:營養(yǎng)體細胞B:孢子細胞C:包裹黏孢子的子實體26pp黏細菌是原核生物，滑動細菌。黏細菌是典型的革蘭氏陰性菌，但它的很多特性與某些較高等的真核生物類似。黏細菌以不溶于水的有機物為營養(yǎng)物質(zhì)，如纖維素，微生物細胞壁，細菌和一些酵母的蛋白質(zhì)。中溫型的好氣微生物，最適生長溫度30℃左右。黏細菌的生活史和子實體發(fā)育過程分為營養(yǎng)體生長、細胞聚集、子實體形態(tài)發(fā)生以及粘孢子萌發(fā)四個階段。27ppt課件黏細菌是原核生物，滑動細菌。黏細菌是典型的革蘭氏陰性菌，但它1、黏細菌的生長周期28ppt課件1、黏細菌的生長周期28ppt課件2、營養(yǎng)體生長環(huán)境中營養(yǎng)豐富時，黏細菌以二分裂的方式進行營養(yǎng)生長，大量繁殖。它的生長速率與細胞密度有關(guān)。隨著營養(yǎng)生長的進行，細胞逐步累積，營養(yǎng)物質(zhì)也漸漸減少，為細胞聚集創(chuàng)造了條件。29ppt課件2、營養(yǎng)體生長29ppt課件3、細胞聚集當周圍環(huán)境中營養(yǎng)物質(zhì)貧乏，細胞處于饑餓狀態(tài)，細胞密度達到一定程度，黏細菌會啟動多細胞結(jié)構(gòu)的分化過程，且具有可依靠的固體表面時，營養(yǎng)體即停止生長并向特定的中心聚集。碳源，氮源，能源和無機磷的缺乏會導(dǎo)致聚集現(xiàn)象的發(fā)生。環(huán)磷酸腺苷cAMP和鳥苷四磷酸ppGpp可能是啟動細胞聚集的趨化物。細胞的聚集靠滑動進行，滑動與胞外絲狀體，如原纖維或菌毛有關(guān)。此外，胞外絲狀體與細胞間的信息傳遞也有關(guān)。聚集是一個漸進的過程，細胞向聚集中心運動時，由于受趨化物的影響而呈現(xiàn)水波狀運動波；當大約105的細胞選定了一個共同的聚集中心時，才是一種有效的穩(wěn)定聚集。30ppt課件3、細胞聚集30ppt課件4、子實體的形態(tài)發(fā)生聚集后的細胞進行有序排列，形成一定形態(tài)的多細胞結(jié)構(gòu)。不同的黏細菌形成的子實體不同，但它們子實體外面都覆蓋著一層粘物質(zhì)。在子實體形成過程中，這個多細胞結(jié)構(gòu)內(nèi)部一部分細胞發(fā)生自溶，自溶產(chǎn)生的自溶物可能是孢子外殼合成的原料和能源物質(zhì)。導(dǎo)致自溶的因子是類似青霉素的抗生素。在自然條件下，粘孢子的分化一般發(fā)生在子實體的孢子囊中，粘孢子是由整個細胞逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檎虫咦拥?。營養(yǎng)細胞的形態(tài)變?yōu)榍蛐危诩毎谕庑纬芍旅艿钠?，中間孢子衣和表面孢子衣，這三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成了一個厚厚的粘孢子外殼。粘孢子有較強的抗性。31ppt課件4、子實體的形態(tài)發(fā)生31ppt課件第四節(jié)柄細菌的分化新月柄細菌的生活周期柄細菌細胞結(jié)構(gòu)的發(fā)育柄細菌分化的遺傳控制32ppt課件第四節(jié)柄細菌的分化新月柄細菌的生活周期32ppt課件柄細菌是一類革蘭氏陰性細菌，之所以稱它們?yōu)楸毦且驗樵谄渖钪芷谥械哪承╇A段，這些細菌會至少產(chǎn)生一個從細胞表面延伸出的部分，即柄；新月柄細菌，細胞呈月牙狀33ppt課件柄細菌是一類革蘭氏陰性細菌，之所以稱它們?yōu)楸毦且驗樵谄渖?、柄細菌的生活周期34ppt課件1、柄細菌的生活周期34ppt課件一次分裂產(chǎn)生兩種細胞，游動細胞＆葉柄狀細胞游動細胞：一極著生一根鞭毛＆一些纖毛，可以進行趨化運動，將柄細菌傳播到新的環(huán)境葉柄狀細胞：通常以葉柄部分或吸器固定在物體表面，可以進行DNA的復(fù)制＆細胞分裂，分裂后產(chǎn)生一個游動細胞＆一個葉柄狀細胞35ppt課件35ppt課件

游動細胞代謝活躍，不能進行復(fù)制＆分裂，經(jīng)過一段時間后，脫掉鞭毛＆纖毛，在該位置產(chǎn)生柄狀結(jié)構(gòu)，DNA開始復(fù)制。在柄狀結(jié)構(gòu)的前端形成吸器，將細胞固定在固體表面。柄狀細胞拉長，在另一極合成鞭毛，形成一個分裂前細胞。分裂產(chǎn)生兩個不同細胞。36ppt課件游動細胞代謝活躍，不能進行復(fù)制＆分裂，經(jīng)過一段時間后，脫掉2、柄細菌細胞結(jié)構(gòu)的發(fā)育柄細菌柄的發(fā)育柄細菌吸器的發(fā)育柄細菌鞭毛的發(fā)育37ppt課件2、柄細菌細胞結(jié)構(gòu)的發(fā)育柄細菌柄的發(fā)育37ppt課件b、需要在細胞周期中的一個合適的時間啟動柄細菌柄的發(fā)育a、首先要在一個特定位點進行膜的生物合成，且合成方向與細胞體上膜的合成方向垂直c、受到磷酸鹽水平的調(diào)控38ppt課件b、需要在細胞周期中的一個合適的時間啟動柄細菌柄的發(fā)育a、首柄細菌吸器的發(fā)育吸器作為一個吸附結(jié)構(gòu)位于柄的前端，將葉柄細胞吸附于固體表面或其他物質(zhì)表面。對吸器進行化學(xué)分析顯示吸器是復(fù)雜的多聚糖，含有一定的酸殘基，比如糖醛酸。吸器只有在游動細胞分化形成葉柄狀細胞的時期才合成，吸器最初出現(xiàn)在前分裂細胞柄狀結(jié)構(gòu)的前端，在游動細胞或者前分裂細胞的鞭毛一極找不到。參與吸器合成的基因的特點目前還不是很清楚，但是有一個含有4個基因的操縱子hfa（A、B、C、D）已被證明對于細胞生成吸器非常重要。39ppt課件柄細菌吸器的發(fā)育吸器作為一個吸附結(jié)構(gòu)位于柄的前端，將葉柄細胞柄細菌鞭毛的發(fā)育在每一個細胞周期中，新月柄細菌分裂產(chǎn)生一個不活動的葉柄狀細胞和一個活動的游動細胞。游動細胞有一根極生鞭毛，該鞭毛在前分裂細胞時期形成，著生在葉柄狀結(jié)構(gòu)相對的一極。40ppt課件柄細菌鞭毛的發(fā)育在每一個細胞周期中，新月柄細菌分裂產(chǎn)生一個不3、柄細菌分化的遺傳控制新月柄細菌發(fā)育過程中，頂端結(jié)構(gòu)（鞭毛、柄、吸器）的形成與細胞的分裂周期相關(guān)聯(lián)。最初，游動細胞鞭毛脫落，取而代之以柄和吸器，隨即在分裂前細胞的另外一極產(chǎn)生鞭毛，以便在發(fā)育周期中產(chǎn)生游動細胞。當新生的游動細胞也以柄和吸器取代鞭毛，則標志著下一個發(fā)育周期的開始。41ppt課件3、柄細菌分化的遺傳控制新月柄細菌發(fā)育過程中，頂端結(jié)構(gòu)（鞭毛第五節(jié)酵母菌的生長與分化酵母菌在自然界中大多數(shù)以雙倍體形式出現(xiàn)，無性繁殖以牙殖為主，少數(shù)是裂殖，許多酵母菌也能形成囊孢子，進行有性繁殖。本節(jié)主要內(nèi)容為：芽殖為主的無性繁殖酵母菌子囊孢子的形成42ppt課件第五節(jié)酵母菌的生長與分化酵母菌在自然界中大多數(shù)以雙倍體形1、芽殖為主的無性繁殖酵母菌細胞生長到一定體積時候，在細胞核中心粒附近出現(xiàn)小突起，最后發(fā)展成為具有完整細胞結(jié)構(gòu)的新細胞。細胞壁的形成、DNA的合成以及核分裂，與芽殖過程密切相關(guān)。酵母菌的出芽過程為：43p