微生物生理学第十章课件-微生物的分化和发育PPT课件下载推荐.ppt

1、因此，和高等生物相比，微生物分化更确切说是指单因此，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应的形态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成多细胞结或生理上的变化，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。构的过程中所发生的一系列的变化。2012-12-172012-12-17n3、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

2、的分化：在一些微生物中，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

3、，特别是高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。2012-12-172012-12-17第二节、细菌芽孢的形成第二节、细菌芽孢的形成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2012-12-172012-12-17n n当某些细菌的个体生长发育达到一定阶段，或在一定的环境条当某些细菌的个体生长发育达到一定阶段，或在一定的环境条当某些细菌的个体生长发育达到一定阶段，或在一定的环境条当某些细菌的个体生长发育达到一定阶段，或在

4、一定的环境条件下启动特定的代谢过程，细胞就会停止正常的生长和分裂，件下启动特定的代谢过程，细胞就会停止正常的生长和分裂，件下启动特定的代谢过程，细胞就会停止正常的生长和分裂，件下启动特定的代谢过程，细胞就会停止正常的生长和分裂，细胞内胞质浓缩，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含细胞内胞质浓缩，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含细胞内胞质浓缩，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含细胞内胞质浓缩，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆行极强的休眠体，称为芽孢（水量极低、抗逆行极强的休眠体，称为芽孢（水量极低、抗逆行极强的休眠体，称为芽孢（水量极低、抗逆行极强的休眠体，称为芽

5、孢（图图图图2-12-1）。目前）。目前研究最深入的为枯草芽孢杆菌（见图研究最深入的为枯草芽孢杆菌（见图研究最深入的为枯草芽孢杆菌（见图研究最深入的为枯草芽孢杆菌（见图2-22-2）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2-22012-12-172012-12-17n n芽孢：芽孢：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、外膜、外壳层及外孢子

6、囊等多层结构。外膜、外壳层及外孢子囊等多层结构。图2-12012-12-172012-12-171、枯草芽孢杆菌的生活周期、枯草芽孢杆菌的生活周期n n、细菌的个体生长包括细胞结构的复制与再生以及细胞的分、细菌的个体生长包括细胞结构的复制与再生以及细胞的分裂与控制，具体步骤详见图裂与控制，具体步骤详见图2-32-3图2-32012-12-172012-12-171、枯草芽孢杆菌的生活周期、枯草芽孢杆菌的生活周期n n、枯草芽孢杆菌在营养丰富、环境适宜的情况下，、枯草芽孢杆菌在营养丰富、环境适宜的情况下，和其他不产生芽孢的细菌一样通过细胞结构的复制和和其他不产生芽孢的细菌一样通过细胞结构的复制和

7、简单的二分裂进行繁殖。在营养缺乏，简单的二分裂进行繁殖。在营养缺乏，pHpH及其他环及其他环境条件不利的时候，枯草芽孢杆菌产生休眠体芽孢以境条件不利的时候，枯草芽孢杆菌产生休眠体芽孢以度过不良环境，当环境条件恢复的时候，芽孢萌发成度过不良环境，当环境条件恢复的时候，芽孢萌发成为营养状态的细胞，恢复活跃的代谢，再次进行二分为营养状态的细胞，恢复活跃的代谢，再次进行二分裂繁殖。因此，芽孢的形成既不是芽孢杆菌生活周期裂繁殖。因此，芽孢的形成既不是芽孢杆菌生活周期的必经阶段，也不是细菌的一般繁殖形式，而是细菌的必经阶段，也不是细菌的一般繁殖形式，而是细菌对不良环境的产物。对不良环境的产物。2012-1

8、2-172012-12-171、枯草芽孢杆菌的生活周期、枯草芽孢杆菌的生活周期n n、枯草芽孢杆菌的生活周期（图、枯草芽孢杆菌的生活周期（图2-42-4）0 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2-42012-12-172012-12-172、芽孢的结构、芽孢的结构n n芽孢是整个生物界中抗逆性最强的生命体，芽孢是整个生物界中抗逆性最强的生命体，对高温、干燥、辐射、化学药物和静水压等对高温、干燥、辐射、化学药物和静水压等有极强的抵抗能力。这些特点和芽孢的特殊有极强的抵抗能力。这些

9、特点和芽孢的特殊结构是分不开的，具体的细致构造参照图结构是分不开的，具体的细致构造参照图2-12-1.2012-12-172012-12-17芽孢的构造（图芽孢的构造（图2-52-5）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2-52012-12-172012-12-17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。2012-12-172012-1

10、2-173、芽孢的形成过程及遗传物质控制、芽孢的形成过程及遗传物质控制n芽孢的形成过程n芽孢的遗传物质控制2012-12-172012-12-17n n芽孢形成的过程芽孢形成的过程核物质融合成轴丝（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。2012-12-172012-12-17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。2012-12-172012-12-17 芽孢衣形成芽孢衣合成完成，抗热性和折射率增加。2012-12-172012-12-17芽孢释放：芽孢囊裂解，芽孢游离外出。芽孢释放：2012-12-172012-12-172012-

11、12-172012-12-17n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节因子）活化。2012-12-172012-12-17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。2012-12-172012-12-17l转录因子转录因子级联保证了

12、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。2012-12-172012-12-17第三节第三节 黏细菌的分化黏细菌的分化黏细菌的生活周期黏细菌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2012-12-172012-12-17A:营

13、养体细胞 B:孢子细胞 C:包裹黏孢子的子实体2012-12-172012-12-17n n黏黏黏黏细菌是原核生物，细菌是原核生物，细菌是原核生物，细菌是原核生物，滑动细菌。黏细菌是典型的滑动细菌。黏细菌是典型的革兰氏阴性菌，革兰氏阴性菌，革兰氏阴性菌，革兰氏阴性菌，但它的很多特性与某些较高等的但它的很多特性与某些较高等的但它的很多特性与某些较高等的但它的很多特性与某些较高等的真核生物类似。真核生物类似。n n黏细菌以不溶于水的有机物为营养物质，如纤维黏细菌以不溶于水的有机物为营养物质，如纤维黏细菌以不溶于水的有机物为营养物质，如纤维黏细菌以不溶于水的有机物为营养物质，如纤维素，微生物细胞壁，

14、细菌和一些酵母的蛋白质。素，微生物细胞壁，细菌和一些酵母的蛋白质。n n中温型的好气微生物，最适生长温度中温型的好气微生物，最适生长温度中温型的好气微生物，最适生长温度中温型的好气微生物，最适生长温度30303030左右。左右。n n黏细菌的生活史和子实体发育过程分为营养体生黏细菌的生活史和子实体发育过程分为营养体生黏细菌的生活史和子实体发育过程分为营养体生黏细菌的生活史和子实体发育过程分为营养体生长、细胞聚集、子实体形态发生以及粘孢子萌发长、细胞聚集、子实体形态发生以及粘孢子萌发长、细胞聚集、子实体形态发生以及粘孢子萌发长、细胞聚集、子实体形态发生以及粘孢子萌发四个阶段。四个阶段。2012-12-172012-12-171、黏细菌的生长周期、黏细菌的生长周期2012-12-172012-12-172 2、营养体生长、营养体生长n n环境中营养丰富时，黏细菌以二分裂的方式进行环境中营养丰富时，黏细菌以二分裂的方式进行营养生长，大量繁殖。它的生长速率与细胞密度营养生长，大量繁殖。它的生长速率与细胞密度有关。有关。n n随着营养生长的进行，细胞逐步累积，营养物质随着营养生长的进行，细胞逐步累积，营养物质也渐渐减少，为细胞聚集创造了条件。也渐渐减少，为细胞聚集创造了条件。2012-12-172012-12-173 3、细