Chapter 11 微生物的分化和發(fā)育

1、n分化：是指細胞在一定的條件下，朝不同方向發(fā)展，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)結構，生理功能發(fā)生一系列的變化，最終導使其形態(tài)結構，生理功能發(fā)生一系列的變化，最終導致一種細胞轉變?yōu)榱硪环N細胞的過程。致一種細胞轉變?yōu)榱硪环N細胞的過程。n微生物的分化一般只發(fā)生在微生物的分化一般只發(fā)生在細胞水平細胞水平，只有少數(shù)種類，只有少數(shù)種類的微生物會由分化細胞形成分化組織。的微生物會由分化細胞形成分化組織。n發(fā)育：生物體經(jīng)過生長和發(fā)育使機體由小到大，由簡發(fā)育：生物體經(jīng)過生長和發(fā)育使機體由小到大，由簡單到復雜，由性不成熟到性成熟的過程。單到復雜，由性不成熟到性成熟的過程。n微生物的發(fā)育階段

2、遠不象動植物那樣清晰可辨，因此微生物的發(fā)育階段遠不象動植物那樣清晰可辨，因此可以把微生物的發(fā)育定義為使機體進一步復雜化的過可以把微生物的發(fā)育定義為使機體進一步復雜化的過程。程。n對于單細胞的微生物來說，個體生長的過程或個體生對于單細胞的微生物來說，個體生長的過程或個體生長與分化的過程都可被認為是發(fā)育；而對于多細胞的長與分化的過程都可被認為是發(fā)育；而對于多細胞的微生物來講，發(fā)育包括了生長、分化、性成熟，甚至微生物來講，發(fā)育包括了生長、分化、性成熟，甚至多細胞結構（如子實體）形成的全部過程。多細胞結構（如子實體）形成的全部過程。球形細胞桿狀細胞革蘭氏反應陽性陰性細胞壁厚度厚，31nm薄，22nm肽

3、聚糖多糖鏈短，40長，114-135肽聚糖短肽交聯(lián)度少多短肽交聯(lián)方式由二苷肽相連直接相連鞭毛無有DNA較低較高（X2）RNA較低較高（X3）蛋白質(zhì)較低較高（X3）cAMP水平高低肽聚糖裂解酶活性高低Candidiasis albicans 念珠菌念珠菌 n芽孢有比較厚的壁和高度的折光性，在光學顯微鏡下觀察芽孢為一透明小體，由于普通堿性染料不易使芽孢著色，通常采用特殊的芽孢染色以便于觀察。n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構。芽孢示意圖芽孢示意圖1.3 芽孢的形成n 軸絲形成軸絲形成 在營養(yǎng)細胞內(nèi)

4、，分開存在的兩個染色體首先發(fā)生構型變化，即兩個染色體聚集在一起，以致密發(fā)育的形式，逐漸成為一個連續(xù)的、位于細胞中央的軸絲狀結構，并通過中間體與細胞膜相連接。有人認為這是芽孢早期所具有的特異結構，是抗輻射的物質(zhì)基礎。n隔膜形成隔膜形成 在接近細胞一端處，細胞膜內(nèi)陷，向心延伸，產(chǎn)生隔膜，將細胞分成大小兩部分。與此同時，軸絲狀結構也分為兩部分。n 前孢子形成前孢子形成 在細胞中，較大部分的細胞膜圍繞較小部分迅速地繼續(xù)延伸，直至將小的部分完全包圍到大的部分中為止。這個新形成的細胞 ( 結構 ) 稱為前孢子 (forespore) 。此時前孢子由兩層極性相反的細胞膜組成，其中內(nèi)膜將發(fā)育成為營養(yǎng)細胞的細胞

5、膜。n皮層形成皮層形成 由于前孢子迅速進行合成作用，新形成的物質(zhì)沉積于前孢子的兩層極性相反的細胞膜之間，逐漸發(fā)育形成皮層 (corter) 。與此同時，隨著 2,6- 吡啶二羧酸 (dipicolinic acid ，簡稱 DPA) 的合成， Ca 2+ 的吸收，出現(xiàn) DPA-Ca 復合物；而且在前孢子的外面也開始形成外殼層。此時的皮層，似乎變成了一種呈現(xiàn)出條紋的多層結構。Sporulation involves successive changes in the sigma factors that control the initiation specificity of RNA poly

6、merase. The cascades in the forespore (left) and the mother cell (right) are related by signals passed across the septum (indicated by horizontal arrows).英國英國NatureNature雜志，雜志，20062006年年5 5月月1818日出版日出版 封面故事：微觀世界中合作與欺騙的演化封面故事：微觀世界中合作與欺騙的演化Evolution of an obligate social cheater to a superior cooperat

7、or 2 2、柄細菌的分化、柄細菌的分化從細胞表面延伸出一個柄；從細胞表面延伸出一個柄；新月柄細菌，細胞呈月牙狀新月柄細菌，細胞呈月牙狀2.12.1、生活周期、生活周期 一次分裂產(chǎn)生兩種細胞，游動細胞葉柄狀細胞一次分裂產(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，可以進行表面，可以進行DNADNA的復制細胞分裂，分裂后產(chǎn)的復制細胞分裂，分裂后產(chǎn)生一個游動細胞一個葉柄

8、狀細胞生一個游動細胞一個葉柄狀細胞 游動細胞代謝活躍，不能進行復制分裂，游動細胞代謝活躍，不能進行復制分裂，經(jīng)過一段時間后，脫掉鞭毛纖毛，在該位置經(jīng)過一段時間后，脫掉鞭毛纖毛，在該位置產(chǎn)生柄狀結構，產(chǎn)生柄狀結構，DNADNA開始復制。開始復制。 在柄狀結構的前端形成吸器，將細胞固定在在柄狀結構的前端形成吸器，將細胞固定在固體表面。固體表面。 柄狀細胞拉長，在另一極合成鞭毛，形成一柄狀細胞拉長，在另一極合成鞭毛，形成一個分裂前細胞。個分裂前細胞。 分裂產(chǎn)生兩個不同細胞。分裂產(chǎn)生兩個不同細胞。2.22.2、柄細菌細胞結構的發(fā)育、柄細菌細胞結構的發(fā)育 首先要在一個特定位點進行膜的生物合成，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且合成方向與細胞體上膜的合成方向垂直 需要在細胞周期中的一個合適的時間啟動需要在細胞周期中的一個合適的時間啟動 受到磷酸鹽水平的調(diào)控