精子鞭毛的作用,性鞭毛的作用

性鞭毛的作用

休眠孢子囊(resting sporangium) 是指一些鞭毛菌有性生殖产生的厚壁休眠结构。休眠后萌发释放出多个游动孢子。不同种类鞭毛菌形成休眠孢子囊的方式及其萌发发育等各有区别。

中文名

休眠孢子囊

外文名

resting sporangium

真异水霉的休眠孢子囊是在无性的双倍体的菌体上形成的，内含约12个双倍体的核，在萌发早期发生减数分裂，形成48个游动孢子；油壶菌科真菌的有性生殖形成一个双鞭毛的接合子，进入寄主体内，形成一个厚壁休眠孢子囊，荫发时形成游动孢子；集壶菌属的休眠孢子囊起着一个原孢子囊的作用，在萌发时由内孢壁凸出来形成一泡囊，并在泡囊内分化出一个单生的孢子囊，内含游动孢子

鞭毛具有什么性

，趋光性就是生物对光刺激的趋向性。在植物界，于具有叶绿体的游走性植物中常可发现，诸如游走性绿藻、各种藻类的游走子，鞭毛藻、双鞭藻和红色细菌等都是明显的例子。萊垍頭條

在没有鞭毛依靠滑行运动的蓝藻、硅藻和鼓藻甚至连细胞性粘菌的移动体也具有这种性质。萊垍頭條

虽然眼虫等是用眼点感光，但其缺少眼点的突变体和本来就没有眼点的双鞭藻仍具有趋光性。萊垍頭條

动物界也有趋光性，在没有感受器分化的动物如草履虫身上有所表现，但是多数动物是通过眼来感光的，这已成为动物行动的主要因素。有两种光刺激，一种是由光源散射的光刺激，另一种是有不同照度梯度的漫散光刺激，而趋光反应的机制也很不一样，从不定向趋性到定向趋性等种种形式。萊垍頭條

鞭毛主要功能

同

鞭毛和纤毛都是细胞表面的附属物,功能都是运动；且纤毛与鞭毛有相同的结构,

异

鞭毛较长,数目少；纤毛较短,数目多

鞭毛的应用

指在显微镜下观察到的菌体形态，杆状、点状、螺旋状，有无鞭毛等。

菌落特征：指在固体培养基上形成的单一菌落形态，菌落表面是否干燥、平滑或褶皱、菌落背面特征，菌落颜色（正反面），菌落四周培养基有无变化等。

生理特征：微生物的生长条件，培养基酸碱（是否嗜酸碱）培养温度，培养完成后微生物酸碱变化，在生产生活中应用方面等。

鞭毛的生理功能

发酵实验流程：先配制18L营养肉汤液体培养基，121℃灭菌

20min。冷却后接种，由于条件所限，摇床的

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温度为30℃而非最适的37℃，180r/min，培养48小时。培养结束后，对培养液进行离心（3000r/min,10min），倒掉上清液，加入适量的生理盐水，振荡使菌泥破碎溶于液体中。重复以上过程2次后，所得即为高浓度大肠杆菌菌悬液，保藏于4℃冰箱。发酵罐用蒸馏水清洗后，加6L蒸馏水空灭一次，排掉蒸馏水。把溶氧电极浸没于新鲜配制的饱和无水亚硫酸钠溶液中，待电极显示值稳定后标零点。标定结束后将溶氧电极插入相应的传感器接口，固定连接数据线，在发酵接种前标定满度。PH电极的标定应在灭菌前进行，用PH=6.86的缓冲液标定零点，用PH=9.18的缓冲液标定斜率。标定结束后将PH电极插入相应的传感器接口，固定连接数据线。打开蒸汽发生器准备灭菌，先向外套内通如热蒸汽，等罐内温度升到100℃以上时，向罐内通

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热蒸汽使温度上升到121℃，进入灭菌记时。灭菌1800s，这个过程中通过调节蒸汽阀门和排气阀来控制罐压和罐温。灭菌流程结束后，停止向罐内通热蒸汽，同时关闭蒸汽发生器。此时发酵罐冷却过程开始，系统通过控制电磁阀的开启使冷水进入夹套，对发酵罐进行降温冷却。降温过程结束后设定发酵过程的各项参数，包括温度、转速、罐压，由于发酵罐内装的是已经调完PH的生理盐水（PH约为7），而且并未开启酸碱泵，所以设定的参数只有以上三个。温度设定为30℃，转速设定为150r/min，罐压为0.05MPa。待温度、罐压、通气量均已保持稳定正常下，以100%标定溶氧值，此时溶解氧是一个稳定的相对值。所有参数设定完毕，开始加样。把浸过酒精的火环放在加样口，点燃火环开始加样。把事先制备的保藏

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于4℃冰箱的高浓度大肠杆菌菌悬液加到发酵罐中，再加入蛭弧菌样品，旋紧加样口的金属塞，加样完毕开始发酵。加样过程中应防止染菌，最重要的是加蛭弧菌时加样应迅速通过火环，因为蛭弧菌对热很敏感，温度过高会使其灭活。

这次发酵流程一共用时72小时，每12小时取样一次。与同等时间的摇床样品共同做吸光光度值（OD值）测定，对裂解大肠杆菌的速度进行对比。但由于发酵罐取样口的总阀门有泄露现象，使取样前用于管道灭

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菌的的高压蒸汽进入发酵罐内，造成取出的样本产生较大误差，蒸汽进入发酵罐后使发酵液温度上升，对蛭弧菌生长产生不利影响。同时蒸汽管路中的铁锈也随热蒸汽进入发酵罐内，对OD值的测定产生干扰。由于高压热蒸汽进入罐内造成罐压变化，使溶氧电极所测定的溶氧值也产生不稳定的波动，PH电极测定的数值也由于同样的原因出现不正常波动，所以整个发酵过程所记录的溶氧值和PH值与真实值有很大误差，不建议采用。

由于取样口总阀门泄露造成发酵液流失严重（6min就泄露了

100ml），发酵流程结束时发酵液仅存不到3L。用发酵液制作双层平板可以观察到噬菌斑，但出斑时间比发酵前蛭弧菌样品出斑时间要长而且出斑数量减少。

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总结：由于发酵罐泄露在事先并无征兆，造成出现状况后没有妥善的办法处理问题，使得取样所得样品失去测定价值，同时热蒸汽的渗入也使得罐内温度变化较大，对蛭弧菌的生长很不利。当所做的双层平板证明这次发酵液中蛭弧菌数量小而且活性低时，我们打电话进行了咨询，决定在下次上罐时做一些改进。

蛭弧菌侵入宿主细菌的方式十分独特，开始时以很高的速度（每秒高达100个细胞单位）猛烈碰撞宿主细胞，无鞭毛端直接附着于宿主细胞壁上，然后菌体以100转/秒以上的转速产生一种机械钻孔效应，加上蛭弧菌入侵时的收缩而进入宿主细胞的周质空间。蛭弧菌的端生鞭毛是赋予其这些生理特性的关键！如果发酵罐的叶浆转速过高时会对蛭弧

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菌的端生鞭毛造成致命破坏，使得蛭弧菌无法攻击宿主细胞，这直接导致蛭弧菌活性减弱，宏观上就表现为噬菌斑出斑慢，出斑少。

通过咨询我们还得知大肠杆菌可以在灭菌前加入，即把大肠杆菌与生理盐水共同加热，使大肠杆菌死亡。由于死亡的大肠杆菌菌体细胞结构已造破坏，细胞膜通透性改变，使得蛭弧菌侵入菌体的难度降低了，这样就可以使蛭弧菌增殖的速度变快，发酵时间变短，这对现实生产很重要。

所以我们在第二次发酵需要做的改进有：一、发酵罐的转速要降下来，咨询时对方建议我们把转速降到0，但因为我们的发酵罐搅拌方式是叶浆式的（对方是气升式的），所以经研究决定转速暂定于

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50r/min。 二、大肠杆菌在灭菌之前加入到发酵罐中，与生理盐水一同加热。灭菌后再加入蛭弧菌样品进行发酵。

第二次发酵流程

发酵过程：先配制30L的牛肉膏蛋白胨液体培养基，121℃灭菌

20min，冷却后接种。摇床30℃ 160r/min培养48小时，培养结束后

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4000r/min离心10min，加入适量生理盐水振荡，再离心10min，重复两次，最后加入生理盐水制成高浓度菌悬液，置于4℃冰箱保藏。这个过程与第一次发酵相同。由于10L小发酵罐泄露情况仍未得到修复，所以发酵使用的是100L大发酵罐。大罐长期无人使用积垢严重，用适量稀盐酸浸泡后用大量自来水冲洗。待其内部铁锈和霉斑冲洗干净后加入蒸馏水空灭一次。空灭结束后，把配制好的30L生理盐水倒入发酵罐中。把溶氧电极浸没于新鲜配制的饱和无水亚硫酸钠溶液中，待电极显示值稳定后标零点。标定结束后将溶氧电极插入相应的传感器接口，固定连接数据线，在发酵接种前标定满度。PH电极的标定应在灭菌前进行，用PH=6.86的缓冲液标定零点，用PH=9.18的缓冲液标定斜率。标定结束后将PH电极插入相应的传感器接口，固

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定连接数据线。打开蒸汽发生器准备灭菌，先向外套内通如热蒸汽，等罐内温度升到100℃以上时，向罐内通热蒸汽使温度上升到121℃，进入灭菌记时。灭菌1800s，这个过程中通过调节蒸汽阀门和排气阀来控制罐压和罐温。灭菌流程结束后，停止向罐内通热蒸汽，同时关闭蒸汽发生器。此时发酵罐冷却过程开始，系统通过控制电磁阀的开启使冷水进入夹套，对发酵罐进行降温冷却。降温过程结束后设定发酵过程的各项参数，包括温度、转速、罐压，由于发酵罐内装的是已经调完PH的生理盐水（PH约为7），而且并未开启酸碱泵，所以设定的参数只有以上三个。这次发酵的参数与上次唯一的不同就是转数了，这次转数设定为50r/min，上次为150r/min，温度仍设定为30℃，罐压0.05MPa。待温度、罐压、通气量均已保持

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稳定正常下，以100%标定溶氧值，此时溶解氧是一个稳定的相对值。所有参数设定完毕，开始加样。把浸过酒精的火环放在加样口，点燃火环开始加样。把事先制备的保藏于4℃冰箱的高浓度大肠杆菌菌悬液加到发酵罐中，再加入蛭弧菌样品（上次的培养液，约为1.5L），旋紧加样口的金属塞，加样完毕开始发酵。加样过程中应防止染菌，最重要的是加蛭弧菌时加样应迅速通过火环，因为蛭弧菌对热很敏感，温度过高会使其灭活。

这次发酵过程为132小时，在发酵48小时后取出发酵液约10L。

鞭毛的致病性

主要结构有细胞壁、细胞质膜、细胞质以及核区等一般结构和少数细菌所具有的鞭毛、菌毛、糖被、芽孢等特殊结构。

功能：（ 1） 细胞壁：保护细菌细胞，维持细胞外形、渗透压。屏障保护：阻挡大分子物质。为细胞生长分裂、运动、鞭毛着生必须。与菌体抗原性、致病性有关与对抗生素等敏感性有关。

（2） 细胞质膜：渗透屏障：维持着细胞内正常的渗透压。物质运输。 参与膜脂、细胞壁各种组分以及糖被等的生物合成。参与产能代谢，在细菌中电子传递链和ATP合成酶均位于细胞膜。分泌细胞壁和糖被的成分、胞外蛋白以及胞外酶。参与DNA复制与子细胞的分离。提供鞭毛的着生位点。

（3） 细胞质内含核糖体、贮藏性颗粒、载色体、质粒、气泡等。

鞭毛主要作用

原核生物鞭毛运动靠呼吸作用产生的ATP来提供能量。

鞭毛有什么作用?

体内寄生着众多的细菌,这些细菌大都靠旋转方式运动。日本科研人员通过观察发现,这些细菌旋转速度之快令人咋舌,如弧菌在螺旋状鞭毛体驱动下前进的时候,起“马达”作用的鞭毛体转速每分钟高达10万转,可以称得上马达转速的“世界之最”。

据介绍，弧菌的鞭毛体直径仅5-10万毫米，它以从细胞膜外流入的离子为能源。科研人员制作了一种能在细菌移动状态下观测其“马达”转速的显微镜，并以体长2毫米、螺旋状鞭毛体长度为体长2倍的弧菌和大肠杆菌作为观测对象。观测结果表明，弧菌的鞭毛体每秒1700转,大肠杆菌每秒270转，沙门氏菌每秒170转。弧菌前进速度如果按直线移动算，每秒达160微米，超过了活体分子中被认为移动速度最快的细胞内细胞质的流动速度。胞质流速每秒100微米。

鞭毛的功能

鞭毛的结构

1.基础小体（Basalbody）位于鞭毛根部，埋在细胞壁中。革兰氏阴性菌鞭毛的基础小体由一根圆柱和两对同心环所组成，一对是M环与S环，附着在细胞膜上；另一对是P环与L环，连在胞壁的肽聚糖和外膜上（M、S、P、L分别代表细胞膜、膜上、肽聚糖、外膜中的脂多糖）。革兰氏阳性菌的细胞壁无外膜，其鞭毛只有M与S环而无P环和L环。鞭毛运动需要能量，细胞膜中的呼吸链可供其所需。

2.钩状体（Hook）位于鞭毛伸出菌体之处，呈钩状弯曲，鞭毛此转变向外伸出，成为丝状体。

3.丝状体（Filament）呈纤丝状，伸出于菌体之外，是由鞭毛蛋白亚单位呈紧螺旋状缠绕而成的中空的管状结构。鞭毛蛋白是一种纤维蛋白，其氨基酸组成与骨骼肌动蛋白相似，可能与鞭毛的运动性有关。

鞭毛是细菌的运动器官，往往有化学趋向性，常朝向有高浓度营养物质的方向移动，而避开对其在害的环境。常存在于杆菌及弧菌中。鞭毛的数量、分布可用以鉴别细菌。

鞭毛的特性

1．外形

身体大多呈圆柱形，细长，两端略尖，故又称圆虫，但也有极少数为橄榄形或卵形。线虫的大小变化很大，自由生活的一般其长度不超过1mm，最大者如某些海产种类也不过50 mm，寄生生活的线虫大小差异却很大，小的仅和自由生活的相似，大的其长度可超过1m，如寄生在猪体内的肾膨结线虫。体前端有口，近后端腹面有肛门，身体的外面，一般可辨出4行纵行的线，在背方的称背线，腹方的称腹线，在两侧的称侧线。此外，各种线虫的体表无纤毛而常具各种乳突，有感觉的功能，其存在和形状是分类的重要依据。

2．体壁及假体腔

线虫的体壁由外向内包括角质层、表皮层（或称下皮层）和肌肉层，又统称为皮肌囊。在皮肌囊和消化道之间的空腔便是假体腔，是胚胎发育中的囊胚腔，假体腔没有由中胚层形成的体腔膜所包围，因此和高等动物的真体腔不同，有的又称之为原体腔。假体腔内充满体腔液，可将肠道吸收的营养运送至身体的各部分，因此在生理上有类似循环的功能。假体腔无孔道与外界相通，因此体腔液有支持身体内部保持一定的膨压的作用，使身体具有一定的形状。

3．消化系统

线虫的消化管分为前肠、中肠和后肠3段。前肠包括口、口腔、咽（食道），是外胚层由原口的部分内陷而成；中肠紧接前肠的下端，是消化和吸收的主要场所，由内胚层组成；后肠包括直肠和肛门，由身体后端外胚层向内陷而成。线虫的消化管有口有肛门，为完全消化系统，食物经口、咽、肠、直肠，再由肛门排出，使消化和吸收后的食物不再与新进入的食物相混合，这比不完全消化系统更完善、更高度分化，在进化上有很大的意义。

4．排泄系统

线虫的排泄器官为原肾细胞或排泄细胞，无纤毛或鞭毛，由一种腺细胞组成，分为两个类型：一是腺型，另一个是管型。腺型是原始类型，如海产自由生活的种类，可以由1个或之个腺细胞组成，位于咽和肠交界处，开口于神经环附近的排泄孔；管型通常为营寄生生活的种类，如钩虫其2个腺细胞还各向后伸出一条长管，而两细胞之间又互有管道相连，并由一共同的排泄孔通于体外。由此可见管型的排泄器官也是由腺型演变而来，它们都是由外胚层细胞形成，也可以把它当作为一种原肾。

5．神经系统和感觉器官

线虫的中枢神经系统在前端有环绕着咽的围咽神经环和与其相连的侧神经节和腹神经节等。由围咽神经环向前发出6条神经通向前端的感觉乳突，向后发出6条神经索，即1条背神经索，1条腹神经索，2条背侧神经索，2条腹侧神经索，其中以背、腹2条神经索最为发达。所有的神经索都是嵌在表皮中的，背神经索和腹神经索则分别嵌在表皮向内凸出的背线和腹线中。

在线虫的体表上常有司感觉的乳突。此外在前端常有头感器，在尾端有尾感器，寄生的种类头感器迟化，尾感器发达，并常为分类学上的重要特征。乳突和头、尾感器都有神经与围咽神经环或神经索相连。

6．生殖系统

线虫绝大多数为雌雄异体，某些陆生小杆线虫和许多植物线虫为雌雄同体，还有的线虫只有雌虫，未发现雄虫，而营孤雌生殖。一般线虫不但雌雄异体，而且常雌雄异形；通常雄虫较小，末端卷曲，有的末端还具有角质伞状构造，称为交合伞或尾伞，并常有交合刺囊及交合刺；雌虫较大，末端不弯曲，也无交合伞等结构，阴道开口于腹中线上的雌性生殖孔。线虫的生殖系统是2条或1条连续的管，雄性的管，从末端到生殖孔，可分为精巢、输精管、储精囊和具肌肉的射出管，射出管与消化道末端相连，又称为泄殖腔；雌性的管道通常是双管形，即每一管从末端到生殖孔均为2条，依次为卵巢、输卵管、子宫，两条子宫相合即为阴道。

7．发育

线虫的发育分为卵、幼虫和成虫三个阶段。卵多为卵圆形，卵壳的结构较复杂，刚排出的卵，其成熟的程度常随种类而异，如蛔虫卵刚排出时只是在单细胞期，钩虫卵则常为4个细胞期，猪肾虫则为多细胞期，蛲虫卵则为幼虫期。还有一些种类，如醋线虫、丝虫、旋毛虫等，从母体生殖孔产出已是幼虫了，即所谓卵胎生。在临床上常可根据虫卵的形态特征，用以诊断寄生虫的种类。有的线虫是直接发育的，幼虫和成虫的形态除大小不同、性器官成熟程度不同外，无甚差别，而有的线虫是间接发育的，其幼虫也有各种不同的类型。