第三章 藥用菌的生理

第三章藥用菌的生理第一節(jié)藥用菌的生長一、菌絲的生長食用菌沒有葉綠素，因而不能進(jìn)行光合作用，只能從基質(zhì)中吸收營養(yǎng)物質(zhì)，靠寄生、腐生或共生得以生存。在固體培養(yǎng)基上形成圓形菌落。在振蕩的液體培養(yǎng)基中產(chǎn)生菌絲球。

營養(yǎng)是生長的基礎(chǔ)，生長是營養(yǎng)的表現(xiàn)形式。菌絲的生長一般食用菌菌絲的生長點位于菌絲頂端大約2-l0μm處，此區(qū)域內(nèi)細(xì)胞生長繁殖很快，沒有菌絲的分枝現(xiàn)象。菌絲的生長主要是依靠生長點的不斷伸展而實現(xiàn)的。

以頂端生長方式進(jìn)行，有分支現(xiàn)象。一、頂端生長孢子→芽管→以頂端為生長點，向各方向均等生長→菌落。

2、菌絲頂端的構(gòu)造：包括延伸區(qū)、硬化區(qū)、次生壁形成區(qū)、成熟區(qū)、隔膜區(qū)。菌絲頂端延伸區(qū)和硬化區(qū)的內(nèi)層是幾丁質(zhì)層，外層為蛋白質(zhì)層；次生壁形成區(qū)就是亞頂端部位，其由內(nèi)至外是幾丁質(zhì)層、蛋白質(zhì)層和葡聚糖蛋白網(wǎng)層；再下面就是成熟區(qū)，其由內(nèi)至外相應(yīng)地為幾丁質(zhì)層、蛋白質(zhì)層、葡聚糖蛋白質(zhì)層和葡聚糖層；最后就是隔膜區(qū)。真菌細(xì)胞壁特征性地含有幾丁質(zhì)，使細(xì)胞壁堅韌；也含有蛋白質(zhì)、甘露聚糖和葡聚糖等無定型物質(zhì)，它們混在上述纖維狀物質(zhì)構(gòu)成的網(wǎng)內(nèi)或網(wǎng)外，充實了細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)。引自周德慶著《微生物學(xué)教程》(1993)菌絲結(jié)構(gòu)頂端（延伸區(qū)和硬化區(qū)）、成熟區(qū)、隔膜區(qū)等(一)頂端生長機(jī)制--泡囊學(xué)說（Grove，1970年）1.內(nèi)容（1）菌絲頂端1-2μm的頂部區(qū)域含有大量的泡囊；（2）泡囊來源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，后轉(zhuǎn)移至高爾基體，在高爾基體中進(jìn)行濃縮加工，獲得類原生質(zhì)膜的泡囊膜；（3）泡囊從高爾基體中釋放，轉(zhuǎn)移到菌絲頂端，與原生質(zhì)膜結(jié)合，其內(nèi)含物釋放到膜壁之間用來合成細(xì)胞壁，泡囊膜融入原生質(zhì)膜，增加膜的面積，導(dǎo)致菌絲頂端的生長。2.泡囊的三重作用（1）細(xì)胞壁溶解酶破壞原壁；（2）運(yùn)輸新的壁物質(zhì)，在壁合成酶作用下并入細(xì)胞壁中，增加壁面積；（3）泡囊膜也并入細(xì)胞膜→增加細(xì)胞膜面積。A含細(xì)胞壁水解酶的泡囊與細(xì)胞膜融合B原壁被破壞；C含合成酶的泡囊與膜融合；D新細(xì)胞壁物質(zhì)通過膜向外擴(kuò)散；E新的細(xì)胞壁單位合成3.注（1）生長停止，頂端泡囊消失，在細(xì)胞中分散開，生長時，再聚集在頂端。（2）頂端生長可受外界影響，如多氧霉素D（幾丁質(zhì)酶抑制劑）可導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂；香豆素（纖維素合成的抑制劑）可抑制菌絲生長和分支。（二）、頂端生長的驅(qū)動力1.細(xì)胞質(zhì)的流動并帶動泡囊移向頂端；2.頂端和亞頂端區(qū)域間的水的電位梯度差；3.由微管（與菌絲生長方向平行）牽動泡囊到菌絲頂端，或先運(yùn)送到頂體，然后再運(yùn)輸?shù)骄z頂端。二、分支生長1.分支→菌絲融合→質(zhì)配、核配→異核現(xiàn)象。2.分支產(chǎn)生方式與泡囊的聚集有關(guān)，與頂端生長的機(jī)制相似，分支產(chǎn)生模型（2種）。（1）泡囊和一些特殊的細(xì)胞質(zhì)區(qū)段間存在電位差→泡囊向局部區(qū)域聚集；（2）泡囊形成速率大于融合CM速率→大量積累→超過細(xì)胞體積臨界量→任何部位產(chǎn)生分支。絲狀真菌用液體振蕩或深層通氣法培養(yǎng)時，以菌絲干重為指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)與細(xì)菌相似的生長規(guī)律。1、生長遲緩期孢子和菌絲在新的培養(yǎng)環(huán)境中需要一個適應(yīng)過程，接種后出現(xiàn)出延滯期。生長遲緩期的長短與菌種的菌齡、長勢及環(huán)境條件有關(guān)。三、菌絲體生長規(guī)律2、快速生長期菌絲迅速生長（幾小時至幾天）。菌絲體干重迅速增加，其立方根與時間呈直線關(guān)系。菌絲伸長和分枝速率加快。呼吸強(qiáng)度和代謝速率均達(dá)到高峰，產(chǎn)生或不產(chǎn)生酸類等代謝產(chǎn)物。在靜止培養(yǎng)時，此期末將在液體表面形成菌膜和分生孢子，振蕩或通氣攪拌培養(yǎng)時，成為絮狀。3、生長停滯期菌絲干重逐漸減少，培養(yǎng)液中出現(xiàn)較多的氮和磷，菌絲開始自溶。生長速度減慢和菌絲干重下降。除少數(shù)新生菌絲外，多數(shù)菌絲細(xì)胞質(zhì)中開始出現(xiàn)較大的空泡和貯存物顆粒，老菌絲開始自溶，多數(shù)次生代謝產(chǎn)物(如抗生素等)也在本期內(nèi)合成。原因：養(yǎng)料的消耗和有害代謝產(chǎn)物(如氨和有機(jī)酸等)的積累。在衰退期菌絲自溶程度也取決于菌種特性和培養(yǎng)條件。第二節(jié)藥用菌生長的測定主要是菌絲體生長量的測定。一、直線生長的測定1.菌絲生長的測定（1）點接菌株在平板中心→培養(yǎng)→將平板至于顯微鏡臺上→校對目鏡測微尺→計算每一格的長度；（2）低倍鏡下，在菌落邊緣選擇單根菌絲的頂端→將目鏡測微尺與菌絲平行，選擇開始出現(xiàn)側(cè)枝的部位與目鏡測微尺上的一條線重合，即設(shè)定“參照點”。（3）每隔一段時間測定菌絲生長的長度，觀察數(shù)次后，根據(jù)時間和頂端延長生長的長度劃一條生長曲線，求出生長速度（mm/h）。2.菌落生長速度的測定將菌株點種在平板上，每隔一段時間測定菌落的半徑或直徑，以時間和直徑或半徑做曲線，在一定限度內(nèi)生長量和時間呈直線關(guān)系。3.直線生長速率的測定在“U”形培養(yǎng)管中進(jìn)行，該管長40cm，內(nèi)徑1.3cm，在兩端5cm處彎成45°角。在培養(yǎng)管中加入適量的融化瓊脂培養(yǎng)基，達(dá)到培養(yǎng)管直徑的一半→兩端加棉塞后滅菌→凝固后從一端接種后→按時測定生長距離，并計算生長率。二、菌絲干重法液體培養(yǎng)后，過濾菌絲、洗滌、離心、烘干、稱量干重。僅適用于菌體濃度較高的樣品。營養(yǎng)物質(zhì)能否被微生物利用的一個重要因素是這些營養(yǎng)物質(zhì)能否進(jìn)入微生物細(xì)胞。只有營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞后才能被微生物細(xì)胞內(nèi)的新陳代謝系統(tǒng)分解利用，才能保證微生物的正常生長繁殖，影響營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的因素有三種：1.營養(yǎng)物質(zhì)本身的性質(zhì)2.微生物所處環(huán)境3.微生物細(xì)胞透過屏障（微生物們是怎樣吃東西的）微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式及其基本特點第二節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與運(yùn)輸

菌絲體可從環(huán)境吸收水分與礦物質(zhì)，也透過胞外消化吸收有機(jī)養(yǎng)分。首先菌絲釋放酵素到周圍的基質(zhì)中，將多糖、多肽等生物聚合物分解成單體，這些小分子養(yǎng)分隨后透過促進(jìn)性擴(kuò)散或主動運(yùn)輸進(jìn)入菌絲體中。某種物質(zhì)能否作為營養(yǎng)物支持微生物生長，首先取決于它能否進(jìn)入細(xì)胞，其次決定于微生物是否具有利用它的能力。那確實！一、細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)與透性

物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，有三道屏障：

莢膜、粘液層疏松對物質(zhì)的運(yùn)輸影響較小細(xì)胞壁粗篩，允許一定分子大小物質(zhì)通過，無選擇性細(xì)胞質(zhì)膜半滲透膜，高度的選擇性細(xì)胞質(zhì)膜的透性①水分子最易透過。②大分子物質(zhì)必須由胞外酶水解成小分子可溶于水的物質(zhì)才可透過。③脂溶性物質(zhì)比水溶性物質(zhì)更易透過。④弱電解質(zhì)比強(qiáng)電解質(zhì)易透過。⑤低價離子比高價離子易透過。

谷氨酸生產(chǎn)菌：生物素缺陷型≠>脂肪酸≠>磷脂≠>細(xì)胞膜缺損≠>膜透性↑實際生產(chǎn)中第三節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞擴(kuò)散(diffusion)促進(jìn)擴(kuò)散(facilitateddiffusion)主動運(yùn)輸(activetransport)膜泡運(yùn)輸(memberanevesicletransport)根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸過程的特點，可將物質(zhì)的運(yùn)輸方式分為以下幾種第三節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞一、擴(kuò)散(diffusion)擴(kuò)散是一種最簡單的物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式，1、由高濃度的胞外（內(nèi)）環(huán)境向低濃度的胞內(nèi)（外）環(huán)境擴(kuò)散。2、為純粹的物理學(xué)過程，不消耗能量，3、其動力來自參與擴(kuò)散的物質(zhì)在膜內(nèi)外的濃度差，營養(yǎng)物質(zhì)不能逆濃度運(yùn)輸。第三節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞一、單純擴(kuò)