水处理微生物学双语7

SectionGEukaryoticmicrobes,anoverview真核微生物，概述1.Eukaryoticmicrobestaxonomy（真核微生物的分类）Fungi（真菌）Algae（藻类）protozoa（原生动物）Eukaryotesmicrobes真核微生物FungiandchlorophytaProtistaAmitochondrialprotists无线粒体的原生生物mitochondrialprotists线粒体的原生生物2.Eukaryoticcellstructure（真核生物细胞的结构）2.1Generalstructure3.Fungi（真菌）3.1Fungalstructure真菌是丝状的、无光合作用、异养型的真核微生物。真菌细胞的基本单位是菌丝，一种管状细胞，有坚硬的几丁质的细胞壁包被。菌丝通过顶端生长进行延伸，并多次重复分支形成微细的网络结构称为菌丝体。真菌原生质膜包被着细胞质，细胞质中有核、线粒体、核糖体、高尔基体和囊泡。亚细胞结构有微管和内织网支持。菌丝较老的部位有大量液泡，并且与较幼嫩的区域以隔膜分开。有一些真菌是单细胞，称为酵母菌。他们的生长以二分裂或者出芽生殖的方式进行。气生菌丝孢子（分生孢子）萌发培养基繁殖萌发菌丝分为：基内菌丝气生菌丝基内菌丝典型酵母菌（Saccaharomycescerevisiae）子细胞出芽痕１２酵母菌的形态和大小酵母菌（Saccharomycrescervisiae）的芽殖过程假丝酵母菌（Candidaalbican）厚壁孢子在人体组织中呈假菌丝态在普通培养基中呈球状假菌丝3.Fungi（真菌）3.2Themaingroupsandfeaturesoffungi（page205）3.Fungi（真菌）3.3Colonialgrowth菌丝顶端的生长使得真菌可以从一个点或者一个接种物向新的区域延伸。老的菌丝通常缺乏内含物，因为细胞质流向生长点，这使得琼脂板上的菌落成放射状。colony3.Fungi（真菌）3.4Fungalnutrition碳营养：利用有机碳，营养模式有腐生型（saprotrophy），寄生型（parasitism），共生型（symbiosis）。真菌有坚硬的细胞壁，无法吞噬有机物，只能吸收消化溶解的碳水化合物。对于腐生菌来讲，环境中的有机碳大多是纤维素、几丁质和木质素等不可溶的碳。真菌可释放多种降解酶到环境中，分解这些碳。真菌的碳和能量的代谢是通过糖酵解和柠檬酸循环途径进行。在氧浓度较低的环境中，酵母用发酵途径进行。在厌氧污泥处理池中发现有厌氧真菌。氮营养：通过菌丝细胞膜直接吸收硝酸盐、氨和一些氨基酸，多肽和蛋白质可以通过胞外蛋白酶将它们降解成氨基酸被利用。3.Fungi（真菌）3.4Fungalnutrition大量营养元素、微量营养元素和生长因子：磷、钾、钙、硫是真菌需要的大量营养。微量元素包括铁、铜、锰、钠、锌、钼。一些真菌还需要一些维生素前体，如硫胺素和生物素等。水、pH和温度：真菌需要用水来摄取营养物，所以只能生活在极端潮湿的环境中，一些真菌完全是水生的。真菌适合在酸性环境中生活，最适pH值为4~6。绝大所数真菌是中温生物，生长的温度范围是5~40℃，也由嗜冷和嗜热的种类。3.Fungi（真菌）3.5真菌的繁殖真菌都有一个营养生长时期，使他们的生物量增加，然后以孢子繁殖，孢子分为无性孢子和有性孢子。壶菌繁殖：壶菌有简单的枝和游动的孢子。生活周期如下图所示。3.Fungi（真菌）3.5真菌的繁殖接合菌的繁殖：无性繁殖起始于气生菌丝……，核反复进行有丝分裂产生无性孢子。有性生殖包括同宗配合和异宗配合，接合孢子减数分裂，3个核退化，一个留在菌丝体中。3.Fungi（真菌）3.5真菌的繁殖子囊菌的繁殖：无性繁殖形成体殖孢子、芽孢子、分生孢子聚集体等。有性繁殖需要菌丝体细胞融合，减数分裂形成子囊孢子。接合菌亚门麵包黴的黑色孢子囊接合菌亚门子囊菌亚门酵母菌，箭头指子囊枝状地衣片状地衣冬虫夏草担子菌亚门半知菌类的黄曲霉根霉（rhizopus）接合菌亚门毛霉(mucor)孢子孢子梗孢子囊囊轴接合菌亚门曲霉Aspergillus足细胞分生孢子梗分生孢子顶囊QCc半知菌类青霉(penicillium)半知菌类3.Fungi（真菌）3.6EffectsoffungiintheirenvironmentDecomposers（分解者）：真菌及其胞外酶的降解过程对陆地生物圈是必不可少的，热带雨林中的植物纤维废物可达12000公斤/公顷/年，真菌嗜这些废物分解的主力，这些物质被分解成二氧化碳、水和真菌的生物量，然后真菌又被其它生物分解，使矿质元素N、P、K等返回到生物圈。Bioremediaton（生物修补）：人工合成的化合物，如石油等也可被真菌降解，对污染区加入真菌可以对土地污染区域进行有效的生物除污。另外真菌具有协同代谢作用，如杀虫剂等难降解化合物可被真菌的协同代谢作用改变它们的毒性。4.ChlorophytaandProtista绿藻和原生生物4.1Chlorophytaandprotistataxonomy过去，真核光合型和非光合型的微生物根据它们是否有叶绿体将它们分为藻类和原生动物。还可以继续根据藻类的颜色、鞭毛的数量和其它结构特征分成亚类。同样，根据原生动物相似的特征将其分为四个不同起源的类群：纤毛类、鞭毛类、孢子虫类、变形虫类。现在，由于分子生物学的进步，我们已经可以绘制一张“一源”分类图，这里，我们仅讨论属于微生物的绿藻和原生生物，红藻和褐藻是多细胞生物，在此不予考虑。ancestorBacteriaArchaeaEuglenid（眼虫）Kinetoplastid（动基体）Ciliates（纤毛虫）Dinoflagellate（腰鞭毛虫）Apicomplexa（顶复门）Watermolds（水霉）Diatoms（硅藻）Brownalgae（褐藻）Redalgae（红藻）Chlorophyta（绿藻）OthergreenalgaePlantsFungiAnimalsEuglenozoa裸藻Alveolata?Staramenopila?Rhodophyta红藻Chlorophyta+greenplants绿藻+绿色植物领鞭毛虫CharacteristicsofthemajormonophyleticgroupsoftheChlorophytaandprotista类群俗称特征例子裸藻类鞭毛单细胞裸藻门大多数能够光合作用眼虫动基体门一个较大的线粒体锥虫Alveolata类单细胞，细胞表面下有蜂窝状的板片和小泡甲藻门腰鞭毛虫金褐色的藻多甲藻属顶复门顶端复杂，利于入侵寄主疟原虫属纤毛门纤毛虫纤毛，有大小核草履虫属Stramenopila类用两种不同的鞭毛运动，一种似发状硅藻门硅藻单细胞，光合，硅细胞舟形藻属金藻门金褐藻多细胞，光合，海产角藻属卵菌门水霉异养多核体水霉绿藻门绿藻叶绿素ab，纤维素细胞壁衣藻裸藻门-眼虫锥形多甲藻动基体门-锥虫甲藻门-多甲藻属疟原虫晚期滋养体顶复门-疟原虫属纤毛门-草履虫属硅藻门-舟形藻属绿藻门-衣藻属金藻门-角藻属卵菌门-水霉属4.ChlorophytaandProtista绿藻和原生生物4.2ChlorophytanandprotistannutritionCarbonmetabolism:象真菌一样，绿藻通过糖酵解和三羧酸循环完成细胞内的碳和能量代谢。几乎所有的藻类都是好氧的，利用线粒体呼吸，以氧作为末端电子受体。少数生长在厌氧湖底淤泥的绿藻可利用其它的电子受体，如硝酸盐。Oxygenandcarbondioxide：水中的氧气随温度升高而降低，而绿藻对氧的利用随温度升高而增加。在温暖的水域能否获得氧气成为绿藻生长的限制因素。二氧化碳是绿藻光合作用的碳源，大多数绿藻利用碳酸，少数专性厌氧光合作用利用二氧化碳和硫化氢作为最终电子受体。光对于绿藻是必不可少的。Nitrogennutrition：绿藻和原生生物是氮异养的，只能利用硝酸盐、氨或氨基酸，复杂的有机氮化合物如多肽和蛋白质在降解后利用。4.ChlorophytaandProtista绿藻和原生生物Macro-,micro-nutrientsandgrowthfactors：在藻类的生长过程中很少缺乏碳，而是缺乏氮和磷。能否获得磷往往限制淡水中的产率。在缺乏营养的湖里，硅通常是硅藻生长的限制因素。还有很多藻类需要外源维生素、嘌呤、嘧啶等其他生长因子，这种需求称为营养缺陷。在水环境中，大多数其它营养是过剩的。Water,pH,andtemperature：几乎所有的绿藻核原生生物生活在潮湿的环境，进行吞噬作用的藻类需要在水中摄食。大多数藻类可以忍受较宽范围的pH。一些藻类在休眠期可以忍受100℃数小时。大多数藻类的最适温度在5~50℃。4.ChlorophytaandProtista绿藻和原生生物4.4绿藻和原生生物对环境的影响藻类是初级生产力。在海洋中，每年藻类净生成总量50×109吨，藻类细胞、溶解的有机质和细菌群体组成了水环境中的食物链。藻类大量繁殖会造成氧气的需求超过供给，导致好氧生物死亡。一些有毒的藻类的大量繁殖会对鱼类等生物造成毒害，这些毒素在生物体中蓄积，通过食物链影响人类的身体健康。如某些硅藻能生成软骨藻酸，它在贻贝中积累，被人食用后导致失忆性贝类中毒，造成短期的失忆，偶然会导致死亡。Exercise1.Howisfungiclassified?Whatcharacteristicsdoeverygrouphave?2.Whatarecharacteristicsofthemajormonophyleticgroupsthechlorophytaandprotista?3.StateFungalnutrition.4.Giveanexampletostatereproductioninfungi.