第二章真核细胞型微生物21真菌Fungus

第二章真核细胞型微生物2.1真菌Fungus是属于微生物中的一大类群，菌体有多细胞分枝状和单细胞，个体比细菌个体大而复杂得多的真核微生物，具有核膜完备的细胞核，在细胞构造与繁殖方式上与藻类相似。真菌不含叶绿素，不能进行光合作用，靠腐生和寄生生活。它与原生动物主要区别在于：真菌有比较坚硬的细胞壁，而原生动物则无细胞壁。真菌的种类很多，约有12万余种，分别归于霉菌、酵母及蕈菇（伞菌、食用菌）中。蕈（xùn徇）；覃(tán谭)；覃（qín秦姓）2.1.1霉菌Mold是一种真菌能利用无机氮作氮源适于在酸性环境中繁殖的多细胞微生物。它在医药、化学、纺织、食品等工业中都得到广泛应用。在发酵工业用霉菌生产酒精、有机酸（柠檬、葡萄糖酸）、抗生素、酶制剂（淀粉酶、蛋白酶、纤维酶）、维生素及甾体激素等；有些霉菌又是动植物的病源菌，在潮湿的环境中可使棉、毛、丝、麻、皮革、布匹几乎所有的生活用品、工业品等多种物质发霉、腐烂、变质，祸害很大。霉菌能利用多种含N物质如铵盐、硝酸盐、氨基酸、胶胨及蛋白质作氮源；以淀粉、糖类、醇、脂肪、高级石腊等有机物作碳源。Fe、Zn、Cu、Mn、Mo促进霉生长也是必不可少的微量元素，是比较能耐酸、碱的微生物。•１．形态：绒毛状或疏松的棉花状，孢子具有各种不同颜色。•个体形态霉菌是多细胞真菌的代表，菌体是由许多菌丝组成的菌丝体。其菌丝有两部分：一部分伸入基质内部（即培养基内部）或漫生于培养基表面吸取营养的营养菌丝；另一部分是伸于基质上空称为气生菌丝，它可产生孢子，进行繁殖，包括无性繁殖和有性繁殖。•无性繁殖──分裂出各种孢子：分生孢子、孢囊孢子、厚生孢子、节孢子•有性繁殖──两细胞质融合生出各种孢子。•2.菌落特征与放线菌相似，菌落由分枝状菌丝组成。菌丝较长形成的菌落为绒毛状。絮状或蜘蛛网状，一般比细菌菌落大几倍到几十倍。孢子可有不同形状的构造和颜色。•3．工业上常用霉菌的形态及特点。•⑴曲霉Aspergillus•种类很多。目前在发酵工业上应用的霉菌大都是曲霉。•⑵根霉Rhizopus•菌丝向四周蔓延，形成密密的棉絮状的蔓丝而充满着整个基础表面，形成葡萄枝状（孢子是梨形），与此派生出与根霉相似的梨头霉用于甾体激素生产。•⑶青霉、稻草霉、盘尼西林Pcnicillum•青霉菌中的蓝青霉和黄青霉素的重要菌种。孢子成扫帚状，青霉十分接近曲霉，在自然界中土壤里广泛存在。•⑷毛霉Mucor形态与根霉相似，存在于腐败植物、果实、面包等。•⑸木霉Trichoderma分布很广。在腐烂木材、植物残体、种子、土壤、有机肥料均有存在。分解木质素。用以木代粮菌种的培育与生产。•绿色木霉是产生纤维素霉的主要菌种。木霉菌丝由葡萄枝生出直立的分生孢子柄、孢子盘根错节，繁殖很快。•⑹赤霉Gibberllin原是一种植物致病菌，又称水稻恶苗菌。“920”是它的代谢产物，又称赤霉素。近年来“920”在医药上得到应用。•菌体由有隔膜菌丝组成。原始菌株能产生大量长椭圆形小分生孢子，有时也产生镰刀形大小分生孢子，又称镰刀菌。通常用的生产菌种在固体培养基上，生成白色菌丝体绒毛状。•2.1.2酵母菌yeast•是一种单细胞真菌，可看作是真菌中的特殊形态。•１、形态和结构酵母菌是一种适应于在碳水化合物、高糖份偏酸性环境中生存的微生物。工业发酵就是用淀粉、蔬菜、糖作原料，在食品、化工、医药工业中得到广泛应用。•酵母菌又分发酵型和氧化型两种。发酵型的多用于发酵工业。氧化型的用于石油加工工业，工艺过程中的脱蜡，降低石油凝固点，对石油炼制废水的去油降酚起积极作用。•⑴大多数以单细胞状存在。在特殊条件下，生成的芽体互相连接形成树枝状，芽体延长像菌丝（假丝），细胞大多数是卵圆形，细胞核有明显的核膜。•⑵酵母菌的细胞结构与细菌相似，但比细菌细胞大得多。一个椭圆形的酵母菌细胞长约7.2um，宽5.6nm(圆形直径1—5um)•⑶繁殖分为无性繁殖、有性繁殖。•芽殖白芽母细胞的一端突起，进行分裂，芽长大，脱落。•裂殖菌体直接进行分裂繁殖。•有性繁殖先形成子囊孢子、生子囊孢子及其数目是鉴定酵母菌的依据之一。工业上可利用生子囊孢子进行杂交育种。•⑷菌落特征表面湿润、粘稠，大多数是乳白色，少数红色（红酵母），在固体培养基上生长时间长了，颜色变暗，呈绉缩状。•⑸酵母的生理特性──发酵•工业发酵：食品、酿酒，面包、醋、酱、鱼露等。•医药：菌体蛋白、凝血质、核糖核酸、酵母、细胞色素丙、辅酶甲、核苷酸、蛋白酶、维生素。•化工：乙醇、甘油、甘露醇、有机酸、丙酮、乙醚、甲醛。•环保：厌氧消化、垃圾无害化、堆肥技术。•发酵过程主要是利用含糖、淀粉或碳水化合物作原料，不同种类的酵母菌对各种糖类的发酵能力不同，根据这一特性可以鉴别酵母中的不同种类。•2.2藻类algae•是低等植物中的一大类群，与高等植物不同的是藻类细胞分化比较低级，大多数藻类个体微小属于微生物范畴。•藻类具有叶绿素，有植物光合作用的功能，但无根、茎、叶的分化，生殖也比较低级。个体又小必须借助于显微镜才能观察到菌落。主要为水生生物，广泛存在于湖泊及海洋中。•单细胞藻类主要存在于水的上层，浮游于水体中。称浮游生物或浮游植物（phytoplankto）.在自然界水生生态系统中藻类是初级生产者，是水生食物链中的关键环节，促进或保持水体自然生态平衡。但在N、P过剩时藻类异常繁殖又使水体恶化。即造成富营养化形成赤潮或水华。近年来由于西太平洋海域受副热带高压控制，气温升高造成的干旱、河流径流量大幅度减少，从东海、南海至大片海域形成大面积赤潮受害严重。•2.2.1形态与构造•有单细胞、多细胞，具真核细胞微生物一般特性。形态多种多样，单球藻、链球藻、丝状、堆球状等。能运动，具有叶绿素a、b、c、d、β-胡萝卜素、叶黄素等。•2.2.2生理特征•具绿色植物特性的光合作用，以水作为供氢体。并释放氧气。光合作用必须有叶绿素a参与，这一特性与高等植物及蓝细菌（蓝藻）均属此类。••••藻类原生质组成C106H263O110N16P以无机N、P的营养，除利用CO2外还需S、P、Mg等合成藻体蛋白质。以N、P需求最多，属需氧微生物，有氧呼吸，白天产生光合作用产氧量大，夜间仅有呼吸作用，不产生光合作用，水体溶解氧不断下降。由藻类原生质组成可知，水体中少量的NO-3-N(7.2gN)和磷(1gP)产生大量的藻类（115g）。由于热力学作用，水体在高温季节呈现分层现象，即上层水暧比重小，下层水冷比重大，如果此时水体富含N、P的有机污水，则造成藻类暴长而形成赤潮（水华）；但当藻类代谢（即藻类生成的逆反应）时，要分解1个分子的藻却要消耗138个分子的氧。可知藻类代谢耗氧是惊人的。此时容易造成水体腐败发臭，水质恶化，产生的胺、酮、硫醇、吲哚等恶臭有害物质，使鱼、虾大量死亡，也危害人的健康。•藻类生长pH=6～8，绝大多数藻类是中温性的，但有的在85℃的温泉中大量繁殖，有的在长年不化的冰上生长，生殖力是很强的。光合作用106CO2+16NO-3+122H2O+18H++HPO2-4138O2+C106H263O110N16P呼吸作用•2.2.3藻类常见代表•1、绿藻含叶绿素及少量胡萝卜素及叶黄素。细胞呈草绿色，在水中浮附着在固体基质或动植物体上繁殖，有无性繁殖和有性繁殖。在流动的和静止的水体，土壤中和树干上都能生长，有的与真菌共生形成地衣。•绿藻中的栅藻属（又称螺旋藻），小球藻属的菌富含蛋白质可供人食用和作动物饲料，在生理生化、制药等有重要价值。并可作宇航的供氧体，还可制藻胶。在水体自净和污水处理中起净化和指示生物的作用。•2、单细胞和单细胞群体，其细胞壁由硅质（SiO2·xH2O）和果胶质组成。硅质在外层，细胞内有一个核和两个以上的色素体，含叶绿素和藻黄素，β-胡萝卜素。硅藻呈黄绿色和黄褐色，贮存物为淀粉（用碘处理为棕色）和油类。繁殖方式为纵分裂和有性生殖。分布很广，受气候、盐度和酸、碱度的制约。所以种属有明显的地域性，有的种可作土壤和水体盐度、腐殖质含量和酸碱度的指示生物。浮流的硅藻是水中动物食料，是水体中的生产者，起最基底的食物链对水体的生产力起重要的作用。代谢死亡沉积形成硅藻土作过滤剂和分子筛材料和其它化工原料。•3、藻多为单细胞的个体，呈三角形，球形。前后端有突出的角，有的有鞭毛，多数有细胞壁，少数为裸型的，细胞核大，有核仁和核内体。含叶绿素a，β-胡萝卜素，甲藻黄素，硅甲黄素，藻体呈黄绿色或棕黄色有的呈红色。贮存物为淀粉和脂肪。有裂殖和分生孢子裂殖。在适宜的光照和水温下富含N、P的水体能使甲藻在短期内大量繁殖造成海洋“赤潮”和湖泊“水华”。•甲藻是重要的浮游生物。代谢产物沉积海底，经长期地质作用形成石油或油地层化石。•甲藻喜酸性环境，当其大量繁殖时影响养殖业，甲藻产毒积于贝类使人体中毒。•藻类的功过•藻类是地球远古生物之一，在生命演化地质地理环境的变迁，使早期地球还原性大气转变为富氧的大气变化中起重要作用。因藻类具有植物光合作用功能，利用CO2吸收•水分通过叶绿素的催化作用，接收水中的氢，并将水中的氧离子转化放出氧气，以补充大气中的氧；另方面因藻类，尤其绿藻，小球藻等所含的蛋白质在食品、制药、发酵工业、化学工业中具有宽广的开发，利用前景。因此藻类在生态环境、生物工程、环境保护中具有重要意义。但如果水体中N、P过剩，产生富营养化，导致藻类过旺繁殖，则形成赤潮水华，又会使海洋湖泊水体生态遭受破坏。•2.3原生动物Protozoa•原生动物是动物中最原始、最低等、结构最简单的单细胞动物──浮游生物。因其体形微小，在10～300um之间，在光学显微镜下观察才可见。微生物学把它归于微生物范畴。•原生动物是在水体中细菌呈正常生长代谢，并在水体中保持一定的溶解氧的情况下才出现，所以在生化法处理废水时，若水体中出现原生动物，则标志着生化处理运行正常，而且意味着水质好转，水中溶解氧增加。•2.3.1形态与构造•单细胞，没有细胞壁，有细胞膜、细胞质，有分化的细胞器，细胞核，具有核膜，属真核微生物，有独立生活的生命特征和生理功能。如摄食、营养、呼吸、排泄、生长、繁殖、运动及对刺激的反应等。•2.3.2营养与繁殖•1、全动性营养型吞食其它生物，如细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、藻类，比自身小的原生动物和有机颗粒。绝大多数原生动物为全动性营养性，是异养型微生物。•2、植物性营养型有色素的原生动物，如绿眼虫、衣滴虫含光合作用色素，能像植物一样合成有机物供自身营养。•3、腐生性营养型鞭毛虫和寄生的原生动物借助体表的原生质膜吸收环境和寄主中的可溶性的有机物为营养。•原生动物的繁殖分为无性繁殖和有性繁殖。•2.3.3常见代表（原生动物有15000余种）•1、肉足虫肉足纲变形虫太阳虫辐球虫•2、鞭毛虫鞭毛纲眼虫油滴虫粗袋鞭虫•3、纤毛虫纤毛纲草履虫肾形虫漫游虫•4、吸管虫吸管纲足吸管虫壳吸管虫•5、钟虫钟虫纲大口钟虫小口钟虫念珠钟虫•在水的生化处理中，常以原生动物的群类比例作为污水净化指标，当水体中出现原生动物时，说明水质好转，可养鱼、养鸭。•2.4微形后生动物Metozoa•后生动物是原生动物以外的多细胞动物的统称，原意是在原生动物之后，当在水体中溶解氧进一步升高时才出现的微生物。在天然水体、废水生物处理构筑物的底泥中都能见到，主要的有：•1、轮虫轮虫纲长0.04～4mm.多数在0.5mm左右。卵生。以细菌、霉菌、酵母菌、藻类、原生动物及有机颗粒为食。在动物学中称杂食性，在水中组成食物链，它又是水生动物的食料。•2、线虫线虫纲有寄生的和自由生活的。体形小，在1mm以下，卵生。其营养类型有腐生性。以动、植物残体及细菌为食；植食性，以绿藻和蓝藻为食；肉食性，以轮虫或其它线虫为食。有好氧和兼性厌氧型。兼性厌氧的在缺氧时大量繁殖，是水净化程度的指示生物。•3、浮游甲壳数量大，种类多。是鱼类基本食料，也是河流污染和水体自净的指示生物。广泛存在于淡水和海洋中，以淡水种类为多。•卵生而且血液中含血红素，生存需要溶解氧，在污水中溶解氧低血红素含量高，颜色深，清水中溶解氧高血红素含量低，颜色浅，是适应环境的表现。