7水处理微生物学-真核微生物

第三章真核微生物真核微生物是指细胞中具有完整细胞核，即细胞核有核膜、核仁，进行有丝分裂，原生质体中存在与能量代谢有关的线粒体，有些还含有叶绿体等细胞器的一类微生物的统称。它包括原生生物界（原生动物、真菌、藻类）和动物界的微型后生动物（轮虫、线虫等）。酵母菌霉菌菌类真菌显微藻类原生动物微型后生动物真核微生物真菌真菌是指单细胞或多细胞、无光合色素不能进行光合作用、靠寄生或腐生方式生活，无根、茎、叶分化的真核微生物。真菌能利用的有机物范围很广，特别是多碳类有机物。某些真菌可以降解纤维素。真菌在自然界分布极为广泛，包括水、土壤、大气和生物体内外。腐生种类与物质循环相关性强。真菌的种类繁多，形态各异，大小差别悬殊，细胞结构多样，包括酵母菌、霉菌和伞菌（食用菌）。根据形态真菌酵母菌霉菌蘑菇菌单细胞个体单、多细胞丝状大型多细胞分化型酵母菌酵母菌是一类单细胞的真核微生物已知370多种分为发酵型和氧化型发酵——厌氧发酵与好氧氧化均能生存（4000年的应用历史）氧化——氧化能力强，无或弱发酵能力工业应用：•脱蜡对于油品有何好处呢？•降低油品的凝固点，高空、冬天不致堵塞油管•将石蜡生物氧化为α—酮戊二酸、反丁烯二酸、柠檬酸，转化率达可80％以上。（工业目前多为酮苯萃取）种类：热带假丝酵母和阴沟假丝酵母氧化烃类能力最强。•食品行业废水处理•（淀粉、柠檬酸残糖废水、油脂、味精废水)•既处理了废水又可得到单细胞蛋白(SCP)，用作饲料。种类：假丝酵母和粘红酵母菌特征:1.个体一般以单细胞状态存在；2.多数营出芽生殖，有的裂殖；3.能发酵糖类产能；4.细胞壁常含有甘露聚糖；5.喜在含糖量较高、酸度较大的水生环境中生长。形态和大小细胞直径比细菌粗10倍左右，如Saccharomycescerevisiae细胞的宽度为2.5~10μm，长度为4.5~21μm。因此在光学显微镜下可以模糊地看到它们细胞内的各种结构分化。酵母菌细胞的形态通常有球状、卵圆状、椭圆状、柱状或香肠状等多种，细胞结构酵母菌具有典型的细胞结构，有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、液泡、线粒体以及各种贮藏物等，有些种还具有荚膜和菌毛等。酵母菌细胞内有一个或多个大小不一的液泡，其内含有浓缩的溶液、盐类、氨基酸、糖类和脂类，是作为体内贮藏物质，调节渗透压。线粒体是需氧真核微生物所具有的，通常呈杆状，数量1-20个，是呼吸和能量代谢的场所，是电子传递的功能单位，动力车间。内质网：是分布在整个细胞中的由膜构成的管道和网状结构。在细胞中和核膜或细胞膜相连在一起。其上核糖体是蛋白质合成场所繁殖方式——有性和无性（出芽和裂殖）大多数酵母菌是以出芽的方式繁殖(芽殖)。芽殖中首先在细胞一端突起，接着细胞核分裂出一部分并进入突起部分。突起部分逐渐长大成芽体。由于细胞收缩，使芽体与母细胞相隔离。成长的芽体可能立即与母细胞分离，也可能暂时与母细胞连接在一起。繁殖方式——裂殖细胞伸长，核分裂为二，在细胞中产生隔膜，细胞一分为二。繁殖方式——有性生殖酵母菌以形成子囊和子囊孢子或担子和担孢子的方式进行有性繁殖。★根据能否进行有性繁殖，可将酵母菌分为：●假酵母：只有无性繁殖过程。●真酵母：既有无性繁殖，又有有性繁殖过程。芽殖（各属酵母都存在）裂殖（裂殖酵母属）节孢子（地霉属）掷孢子（掷孢酵母属）后垣孢子（白假假丝酵母）产无性孢子无性有性（产子囊孢子）酵母菌的繁殖方式酵母菌的培养特征——菌落特征酵母菌的菌落与细菌相似，但比细菌菌落大而且厚，菌落表面湿润、粘稠，易被挑起。有些种因培养时间较长，使菌落表面皱缩，较干燥。菌落通常是乳白色，少数呈红色。酵母菌在液体培养基中生长时，有的在培养基表面生长并形成菌膜；有的在培养基中均匀生长；有的则生长在培养基底部并产生沉淀（？）SCP活性污泥中存在的酵母菌在某些条件下，可以凝集沉降，并能快速分解某些有机物，产生大量酵母菌体蛋白，可作为饲料蛋白，实现废物资源化。石油中一些酵母菌利用馏分作为碳源生产单细胞蛋白，已获得成功。我国也成功地生产出供饲料用的石油蛋白。霉菌分布广，发酵工业上用来生产酒精、抗生素（青霉素等）、有机酸（柠檬酸等）、酶制剂（淀粉酶、纤维索酶等）；农业上用于饲料发酵、杀虫农药（白僵菌剂）等。霉菌还能产生多种毒素，如黄曲霉毒素。腐生型霉菌在自然界物质转化中起重要作用，如镰刀霉对含无机氰化物的废水降解能力很强。霉菌在营养基质上形成绒毛状、蜘蛛网状或絮状菌丝体的丝状真菌的统称，属腐生性（分解能力）或寄生性（致病菌）营养。定义：真核无叶绿素的菌丝体生物。应用：食品工业制酱（酱油、豆瓣酱、豆腐乳、臭豆腐等）形态和结构形态和结构1)营养菌丝在固体培养基上伸入基内的菌丝.行吸收养料之功能.2)气生菌丝向空中生长的菌丝.发育到一定阶段可分化成孕育（繁殖）菌丝霉菌（青霉）的菌丝霉菌的菌丝可分成两类：无隔膜菌丝：长管状单细胞，细胞质内含多个核；有隔膜菌丝：由隔膜分隔成多细胞，每个组胞内含有一个或多个细胞核。繁殖方式有性孢子和无性孢子。裂殖菌落特征霉菌的菌落大、疏松、干燥、不透明，多呈绒毛状、絮状或网状等，菌体可沿培养基表面蔓延生长，由于不同的真菌孢子含有不同的色素，所以菌落可呈红、黄、绿、青绿、青灰、黑、白、灰等多种颜色。单细胞的代表属（三个）毛霉、根霉、棉霉；多细胞的代表属（六个）青霉、曲霉、镰刀霉、木霉、交链孢霉、白地霉（一）根霉（一）根霉•高产淀粉水解酶•应用：作为糖化菌（淀粉水解）•用根霉和酵母菌混合作为酒曲。工业还用于生产乳酸、延胡羧酸、丁烯二酸等物质。酒曲（二）毛霉（二）毛霉•白色，高产蛋白酶•应用：制作腐乳和豆豉，有的种用于生产柠檬酸。（三）曲霉•分生孢子梗(柄)顶端膨大成圆形或椭圆形的顶囊，由顶囊向外辐射长出一层或两层小梗，最上层小梗呈瓶状，在其顶端生成成串的分生孢子。•曲—酒曲•应用：酿造、酶制剂和有机酸•危害：黄曲霉素•颜色：孢子有色（红、黑、黄、绿、褐等）（四）青霉•危害：霉腐—食物中毒•能引起皮革、布匹、谷物及水果等腐烂。岛青霉(在世界各地产米区均可发现。它可产生毒素，使米发生霉变。称之为“岛青霉黄变米”。青霉素(盘尼西林）我国是目前青霉素生产第一大国形态和结构霉菌菌丝直径比放线菌的菌丝粗几倍到几十倍，显微镜下易观察。细胞壁含有几丁质。霉菌的菌丝体构成与放线菌（？）相同，分为基内菌丝、基外菌丝和孢子丝，各菌丝的生理功能亦相同。繁殖方式卵孢子接合孢子子囊孢子担孢子有性孢子孢囊孢子分生孢子节孢子后垣孢子无性孢子孢子菌丝片段繁殖方式1.孢囊孢子形成特征：形成于菌丝的特化结构——孢子囊内。孢子形态：近圆形。举例：根霉、毛霉。2.分生孢子形成特征：由分生孢子梗顶端细胞特化而成的单个或簇生的孢子。孢子形态：极多样。举例：曲霉、青霉。2.分生孢子☆无性孢子结构复杂的子实体3.节孢子，又称粉孢子形成特征：由菌丝断裂而成。孢子形态：常呈成串短柱状。举例：白地霉。厚垣孢子4.厚垣孢子形成特征：部分菌丝细胞质浓缩、变圆，周围生出厚壁而成。孢子形态：圆形、柱形等。举例：总状毛霉。有性结构及其形态特征：由大小不同的配子囊结合后发育而成。小配子囊称雄器；大配子囊称藏卵器。所属分类地位：卵菌纲。1.卵孢子2.接合孢子有性结构及其形态特征：是由菌丝生出的结构大小相似、形态相同或略有不同两个配子囊接合后发育而成。所属分类地位：接合菌纲接合孢子形成过程:3.子囊孢子有性结构及其形态特征：在子囊中形成。子囊：两性细胞接触以后形成的囊状结构。子囊的形成有两种方式：①两个营养细胞直接交配而成，其外面无菌丝包裹；②从一个特殊的、来自产囊体菌丝（称为产囊丝）的结构上产生子囊，多个子囊外面被菌丝包围形成子实体，称为子囊果。所属分类地位：子囊菌纲4.担孢子有性结构及其形态特征：担子菌所特有，经两性细胞核配合后产生的外生孢子。因着生在担子上而得名。所属分类地位：担子菌纲•营养型：异养（腐生、寄生）•呼吸类型：好氧有机物呼吸•环境影响因子：适宜温度广泛；•适宜的pH范围多为4．5～6．5（酸性）•某些种可生存于pH值1～10之间的环境中。•原因？•因为它们既能产生有机酸，也能产生氨去调整酸碱度，这对工业废水的生物处理有着重要的意义。？营养？易降解生物物质pH？偏酸性生态？附着总体：真菌在水处理中应用范围有限*霉菌处理废水的现状如何？废水处理出现于低pH水体中，形成污泥膨胀。在生物膜的好氧区有霉菌出现。藻类藻类是一类具有光合作用能力，可以利用光能将无机物转化、合成为有机物的自养（autotrophic）体。除蓝藻外，全为真核生物。有的是单细胞生物。多细胞藻类功能上有分化（如有生殖细胞），是多细胞由胶质物所覆盖形成的群体或集合体。小的藻类只能用显微镜观察，大的藻类有海藻中的褐藻(海带、裙带菜等)和红藻(石花菜、紫菜)。海洋藻类是自然资源，可作为食物、药材和工业的原料。淡水藻类与工业、农业、水产、地质、水域、环境保护等密切相关。在水生生态系统中，藻类是初级生产者，它关系着水体生产力及物质转化与能量流动。藻类常使自来水产生异味或颜色，或造成滤池堵塞。当水体富营养化(含过量N、P)常产生“水华”或“赤潮”。在排水工程中，可以利用菌藻互生原理进行废水处理（如氧化塘），藻类在水体复杂的自净过程中起着重要作用，在污染的生物监测中，作为指示生物可以反映出污染程度。分布（生态圈的所有范围）生存条件-温度分为广温性种类和狭温性种类。广温性藻温幅41℃(-11~30℃)；而狭温性种温幅10℃左右。藻类种群的优势种随温度呈现演替，在20℃时，硅藻占优势；在30℃时，绿藻占优势；在35-40℃时蓝藻占优势。生存条件-光照如果水体悬浮物过多，或水体富营养化造成浮游藻类生长过多时，由于其散射和吸收光线，妨碍了光的透入，降低水的透明度和大气复氧，严重时就会导致水环境光合作用停止，使整个水生态系统被破坏。生存条件-pH值藻类生长的最适宜pH值为6-8，生长的pH值范围在4-10之间。有些种类在强酸、强碱下也能生长。当天然水体藻类大量生长繁殖，由于强烈的光合作用，可使pH值达9-10。藻类的繁殖：营养繁殖单细胞藻类营养繁殖是通过细胞分裂进行的，而丝状类型藻类营养繁殖是营养体上的一部分，由母体分离出来后又长成一个新个体。藻类的繁殖：无性生殖无性生殖是通过产生孢子进行的，其母细胞叫孢子囊，为单细胞的，孢子不需结合而长成一个新个体。藻类的繁殖：有性生殖有性生殖其生殖细胞叫配子，产生于配子囊。一般情况下，配子必须两两结合成为合子，由合子萌发长成新个体，或合子产生孢子长成新个体。在极少数情况下，一个配子不经过结合也能长成一个个体，叫单性生殖。藻类分类根据光合色素的种类、个体的形态、细胞结构、生殖方式和生活史等，将藻类分为蓝藻门（蓝细菌）、裸藻门、绿藻门、轮藻门、金藻门、黄藻门、硅藻门、甲藻门、褐藻门及红藻门（10个）。藻类分类-裸藻门不具细胞壁，靠鞭毛运动。具叶绿素的行自氧光合作用。无色种类营腐生或动物性吞食生活。细胞贮存物以特有的裸藻淀粉为主，还有少量的油类。裸藻主要生长在有机物丰富的流水中，在25℃时繁殖最快，大量繁殖时形成绿色、褐色或红色的水华。所以裸藻是水体富营养化的指示生物。裸藻门红藻门藻类分类-绿藻门细胞色素以叶绿素为主，有单细胞或多细胞，无性或有性生殖。某些绿藻带有鱼腥或青草的气味。适宜在微碱性和丰富有机物质的环境生长，如衣藻。常见绿藻有小球藻属、栅藻属、衣藻属、空球藻属等。绿藻中某些种能形成“水华”。小球藻和栅藻富含蛋白质，可供人食用和作饲料。绿藻门褐藻门褐藻门藻类分类-硅藻门为单细胞，由具花纹的上、下壳组成。细胞壁由硅质和果胶质组成。硅藻呈黄褐色或黄绿色。贮存物为淀粉粒和油。繁殖方式为纵分裂和有性生殖。硅藻的代表属有舟形藻属、羽纹藻屑、直链藻属、平板藻属、圆筛藻属。硅藻可引起海水富营养化“赤潮”。硅藻门和甲藻门原生动物动物—运动、捕食生物原生—最原始、结构最简单的单细胞动物称“××虫”形体微小，在10~300um之间，在光学显微镜下才能看见，归入微生物范畴。最原始、低等、结构最简单的单细胞动物。Protozoa原生动物在生理上具有完善的系统，