微生物生理学第十章课件-微生物的分化和发育.ppt

1、1、微生物分化论述2、细菌芽孢的形成3、黏细菌的分化4、柄细菌的分化5、酵母菌的生长与分化n1、分化：是指细胞在一定的条件下，朝不同方向发、分化：是指细胞在一定的条件下，朝不同方向发展，使其形态结构，生理功能发生一系列的变化，展，使其形态结构，生理功能发生一系列的变化，最终导致一种细胞转变为另一种细胞的过程。最终导致一种细胞转变为另一种细胞的过程。n2 2、微生物的分化一般只发生在细胞水平，只有少数、微生物的分化一般只发生在细胞水平，只有少数种类的微生物会由分化细胞形成分化组织。种类的微生物会由分化细胞形成分化组织。芽孢在芽孢在其休眠期间，不能检测出任何代谢活力，称为隐生其休眠期间，不能检测出

2、任何代谢活力，称为隐生态。态。因此，和高等生物相比，微生物分化更确切说因此，和高等生物相比，微生物分化更确切说是指单个微生物细胞在生长发育过程中所发生的相是指单个微生物细胞在生长发育过程中所发生的相应的形态或生理上的变化，或者多细胞微生物在形应的形态或生理上的变化，或者多细胞微生物在形成多细胞结构的过程中所发生的一系列的变化。成多细胞结构的过程中所发生的一系列的变化。n3、通常将微生物的分化分为三种类型，即营养体的分、通常将微生物的分化分为三种类型，即营养体的分化、孢子形成和多细胞的发育与分化，化、孢子形成和多细胞的发育与分化，n、营养体的分化：在一些微生物中，当环境条件发生、营养体的分化：在

3、一些微生物中，当环境条件发生改变时，会引起营养细胞的形态发生改变，一种形态的改变时，会引起营养细胞的形态发生改变，一种形态的营养细胞会转变为另一种或几种形态的营养细胞。营养细胞会转变为另一种或几种形态的营养细胞。n、孢子：许多微生物生长到一定阶段后，或者在不太、孢子：许多微生物生长到一定阶段后，或者在不太适宜营养生长的条件下可以产生一种特化的细胞形态，适宜营养生长的条件下可以产生一种特化的细胞形态，即为孢子。即为孢子。n、营养体的分化和孢子的形成都属于微生物的单细胞、营养体的分化和孢子的形成都属于微生物的单细胞分化，在微生物的许多类群中，特别是高等真核微生物分化，在微生物的许多类群中，特别是高

4、等真核微生物的类群中还存在着多细胞的分化，这种分化导致微生物的类群中还存在着多细胞的分化，这种分化导致微生物产生不同分化程度的各种各样的多细胞结构。产生不同分化程度的各种各样的多细胞结构。1、枯草芽孢杆菌的生活周期2、芽孢的结构3、芽孢的形成过程及遗传控制无荚膜，周生鞭毛，能运动。革兰氏阳性菌，芽孢0.60.91.01.5微米，椭圆到柱状，位于菌体中央或稍偏，芽孢形成后菌体不膨大。 图2-2利用电子显微镜，不仅可观察到芽孢的表面特征，还可利用电子显微镜，不仅可观察到芽孢的表面特征，还可观察到一个成熟的芽孢具有核心、内膜、初生细胞壁、皮层、观察到一个成熟的芽孢具有核心、内膜、初生细胞壁、皮层、外

5、膜、外壳层及外孢子囊等多层结构。外膜、外壳层及外孢子囊等多层结构。图2-1图2-30 1 2 3 4 5 6 7 时间/h芽孢形成阶段0 1 2 3 4 5 6 7 轴丝形成横隔形成前孢子形成皮层形成外壳形成芽孢成熟芽孢释放细胞形态变化图2-4孢外壁：芽孢的主要成分，约占芽孢的50%，成分为脂蛋白，透性差。芽孢衣：主要含疏水性角蛋白，抗酶解，抗药物，多价阳离子难通过。图2-5皮层：在芽孢中占有36%-60%，主要含芽孢肽聚糖，还含有吡啶二羧酸钙盐（DPACa）。核心：由芽孢壁、芽孢质膜、芽孢质、核区四部分组成，含水量极低(10%-25%),组成与一般细胞基本相似外，含有DPACa。n芽孢的形成

6、过程n芽孢的遗传物质控制核物质融合成轴丝（杆状）在细胞中央或一端，细胞膜内陷形成隔膜形成前孢子和母细胞。母细胞吞噬前孢子皮层形成：两层隔膜间填充芽孢肽聚糖、合成DPA,累积钙离子。 芽孢衣形成芽孢衣合成完成，抗热性和折射率增加。芽孢释放：芽孢囊裂解，芽孢游离外出。芽孢释放：芽孢囊裂解，芽孢游离外出。n芽孢形成的遗传控制芽孢形成是在母细胞和前孢子细胞转录因子共同调节作用下完成的。不对称分裂导致前孢子转录因子 活化，其进一步激活母细胞 ，完成囊吞作用。营养不良等因素使得转录调节蛋白Spo0A开始转录，引起体细胞不对称分裂吞噬后， 导致前孢子转录因子 活化， 进一步导致。 (芽孢形成时期特有的转录调

7、节因子)活化。只有当Spo0A的含量和磷酸化水平达到一定阈值，芽孢才开始形成。五种蛋白激酶之一自我磷酸化，将磷酸基团经磷酸传递蛋白 Spo0F和Spo0B给Spo0A 。l转录因子转录因子级联保证了芽孢形成过程中各个步骤按级联保证了芽孢形成过程中各个步骤按正确的顺序发生。每一正确的顺序发生。每一因子控制着芽孢形成的一个因子控制着芽孢形成的一个阶段，且控制着在下一阶段发挥作用的阶段，且控制着在下一阶段发挥作用的因子合成。因子合成。l在母细胞和芽孢之间存在着信息交换，使前芽孢和在母细胞和芽孢之间存在着信息交换，使前芽孢和母细胞中的基因表达相互协调。母细胞中的基因表达相互协调。黏细菌的生活周期黏细菌

8、的生活周期营养体的生长营养体的生长细胞聚集细胞聚集子实体的形成子实体的形成A:营养体细胞 B:孢子细胞 C:包裹黏孢子的子实体新月柄细菌的生活周期新月柄细菌的生活周期柄细菌细胞结构的发育柄细菌细胞结构的发育柄细菌分化的遗传控制柄细菌分化的遗传控制柄细菌是一类革兰氏阴性细菌，之所以称它们为柄柄细菌是一类革兰氏阴性细菌，之所以称它们为柄细菌是因为在其生活周期中的某些阶段，这些细菌细菌是因为在其生活周期中的某些阶段，这些细菌会至少产生一个从细胞表面延伸出的部分，即柄；会至少产生一个从细胞表面延伸出的部分，即柄；新月柄细菌，细胞呈月牙状新月柄细菌，细胞呈月牙状 一次分裂产生两种细胞，游动细胞叶柄状细胞

9、一次分裂产生两种细胞，游动细胞叶柄状细胞 游动细胞：一极着生一根鞭毛一些纤毛，可以游动细胞：一极着生一根鞭毛一些纤毛，可以进行趋化运动，将柄细菌传播到新的环境进行趋化运动，将柄细菌传播到新的环境 叶柄状细胞：通常以叶柄部分或吸器固定在物体叶柄状细胞：通常以叶柄部分或吸器固定在物体表面，可以进行表面，可以进行DNADNA的复制细胞分裂，分裂后产的复制细胞分裂，分裂后产生一个游动细胞一个叶柄状细胞生一个游动细胞一个叶柄状细胞 游动细胞代谢活跃，不能进行复制分裂，游动细胞代谢活跃，不能进行复制分裂，经过一段时间后，脱掉鞭毛纤毛，在该位置经过一段时间后，脱掉鞭毛纤毛，在该位置产生柄状结构，产生柄状结构

10、，DNADNA开始复制。开始复制。 在柄状结构的前端形成吸器，将细胞固定在在柄状结构的前端形成吸器，将细胞固定在固体表面。固体表面。 柄状细胞拉长，在另一极合成鞭毛，形成一柄状细胞拉长，在另一极合成鞭毛，形成一个分裂前细胞。个分裂前细胞。 分裂产生两个不同细胞。分裂产生两个不同细胞。柄细菌柄的发育柄细菌柄的发育柄细菌吸器的发育柄细菌吸器的发育柄细菌鞭毛的发育柄细菌鞭毛的发育b b、需要在细胞周期中的一个合适的时间启动、需要在细胞周期中的一个合适的时间启动n柄细菌柄的发育柄细菌柄的发育a a、首先要在一个特定位点进行膜的生物合成，、首先要在一个特定位点进行膜的生物合成，且合成方向与细胞体上膜的合

11、成方向垂直且合成方向与细胞体上膜的合成方向垂直c c、受到磷酸盐水平的调控、受到磷酸盐水平的调控酵母菌在自然界中大多数以双倍体形式出现，无酵母菌在自然界中大多数以双倍体形式出现，无性繁殖以牙殖为主，少数是裂殖，许多酵母菌也性繁殖以牙殖为主，少数是裂殖，许多酵母菌也能形成囊孢子，进行有性繁殖。能形成囊孢子，进行有性繁殖。本节主要内容为：本节主要内容为：芽殖为主的无性繁殖芽殖为主的无性繁殖酵母菌子囊孢子的形成酵母菌子囊孢子的形成首先，细胞核附近的中心体产生一小的突起，同时细胞表面向外突起，出现小芽其次，芽殖时，母细胞壁几乎不增加，新壁都在芽细胞上，随芽细胞生长，新壁不断地形成，各葡聚酶作用于老壁上引起局部溶解，使新壁组分插入再次，随着芽的不断长大，同时复制的核与原生质被导入芽内，最后芽细胞从母细胞得到一套完整的核结构、线粒体、核糖体等而与母细胞分离，成为独立生活的细胞。Thank you!