第4:真核微生物.ppt
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1、水处理微生物学水处理微生物学主讲人:吴声东主讲人:吴声东给水排水专业基础课程:给水排水专业基础课程:第四章第四章 真核微生物真核微生物真核生物真核生物是一大类细胞核具有核膜核膜,能进行有丝有丝分裂分裂,细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等多多种细胞器种细胞器的生物。真菌、显微藻类、原生动物和微型后生动物等属于真核生物类的微生物,故称为真核微生物真核微生物真核微生物概述真核微生物概述比较:原核微生物和真核微生物比较:原核微生物和真核微生物 原核微生物细胞原核微生物细胞无细胞核无细胞核,只有,只有原始核原始核或或拟核拟核;真核微生物细胞的主要特征是真核微生物细胞的主要特征是有细胞核和细胞器及复杂有
2、细胞核和细胞器及复杂的内膜系统的内膜系统。原核生物细胞原核生物细胞无核膜无核膜,有,有一个明显的一个明显的核区核区,核区集,核区集中了主要遗传物质,由中了主要遗传物质,由一一条条与类组蛋白相联系的双与类组蛋白相联系的双链链DNADNA构成的染色体组成。构成的染色体组成。真核生物细胞则是由真核生物细胞则是由一条一条或一条以上或一条以上的双链的双链DNADNA与与组蛋白等结合成的染色体,组蛋白等结合成的染色体,并由并由核膜核膜包围。包围。核、核膜、染色体核、核膜、染色体原核细胞没有独立的内膜原核细胞没有独立的内膜系统,与代谢有关的酶如系统,与代谢有关的酶如呼吸酶合成酶等位于细胞呼吸酶合成酶等位于细
3、胞膜上,因此它的膜上,因此它的能量代谢能量代谢在质膜在质膜上进行。上进行。真核细胞不仅有独立的内真核细胞不仅有独立的内膜系统,还有细胞骨架,膜系统,还有细胞骨架,呼吸酶在线粒体中,呼吸酶在线粒体中,有专有专用的细胞器用的细胞器来完成各项生来完成各项生理功能,如线粒体、叶绿理功能,如线粒体、叶绿体。体。代谢场所代谢场所原核细胞和真核细胞的区别原核细胞和真核细胞的区别典型的真核典型的真核细细胞胞结结构(构(动动物)物)典型的真核典型的真核细细胞胞结结构(植物)构(植物)有个有个Flash可以更形象的学可以更形象的学习习无论是真核细胞还是原核细胞、动物细胞还是植物细胞,它们都具有细胞质膜、DNA和R
4、NA、核糖体等等,各种细胞都可以通过一分为二的分裂方式来形成新细胞,使生命得以延续。真核微生物的主要类群真核微生物的主要类群真核微生物真核微生物植物界:植物界:显显微微藻藻类类动动物界:物界:原生原生动动物物菌物界菌物界粘菌粘菌假菌假菌真菌真菌单细单细胞:胞:酵母菌酵母菌丝丝状:状:霉菌霉菌大型子大型子实实体:蕈菌体:蕈菌或原生生物界或原生生物界微型后生动物微型后生动物4.1 4.1 原生动物原生动物4.1.1原生动物的一般特征1.1.概念概念动物中最原始、最低等、结构最简单的单细胞动物。动物学中列为原生动物门。淡水阿米巴(变形虫)2.大小大小10300m3.细细胞胞结结构构单细胞生物,无细胞
5、壁,有细胞膜、细胞质,有分化的细胞器,细细胞核有核膜胞核有核膜细菌、病毒的大小?4.功能有独立生活的生命特征和生理特征。如:摄食、营养、呼吸、排泄、生长、繁殖、运动即对刺激的反应等各种功能由相应的细胞器执行。5.5.原生动物的营养类型原生动物的营养类型(1 1)全动性营养绝大多数)全动性营养绝大多数吞食其他生物和有机颗粒为食(2 2)植物性营养)植物性营养有色素的原生动物如绿眼虫等,进行光合作用。(3 3)腐生性营养)腐生性营养某些无色鞭毛虫或寄生的原生动物,借助体表的原生质膜吸收环境和寄主的有机物6.原生动物的繁殖营营养丰富、养丰富、环环境良好的条件下境良好的条件下,大量繁殖。分大量繁殖。分
6、为为有性生殖和无性生殖。有性生殖和无性生殖。4.1.2 4.1.2 原生动物的分类原生动物的分类早期,根据细胞器和其他特点分为四个纲:鞭毛纲、肉足纲、纤毛纲和孢子纲。后将原吸管纲并如纤毛纲。动物学分类:鞭毛纲、肉足纲、纤毛纲(包括吸管纲)及孢子纲。鞭毛纲、肉足纲和纤毛纲存于水中,在废水生物处理中起到重要作用;而孢子纲中的孢子虫寄生在人体和动物体内,可随粪便排到污水中,需要消灭具有一根或多根鞭毛;有三种营养类型:全动性营养、植物性营养和腐生性营养。大小从几微米到几十微米,可依据形态和运动方式辨认。鞭毛纲在自然水体中,鞭毛虫喜欢在多污带和中污带生活。活性活性污污泥培养初期或泥培养初期或处处理效果差
7、,鞭毛虫大量出理效果差,鞭毛虫大量出现现,可作为污水处理的指示生物。自然水体的污染状况自然水体的污染状况代表动物代表动物眼虫(眼虫(Euglena)生活生活在有机物质丰富的水沟、池沼或缓流中。温暖季节可大量繁殖,常使水呈绿色。眼虫体呈绿色,梭形,长约60m,前端钝圆,后端尖。眼虫在运动中有趋光性,这是因为在鞭毛基部紧贴着储蓄泡有一红色眼点,靠近眼点近鞭毛基部有一膨大部分,能接受光线,称光感受器。肉足纲肉足纲机体表面机体表面仅仅有有细细胞胞质质形成的一形成的一层层薄膜。薄膜。形体小,无色透明,多没有固定形形体小,无色透明,多没有固定形态态。叫。叫变变形虫。形虫。少数呈球形,有少数呈球形,有伪伪足
8、。足。形成形成伪伪足作足作为为运运动动和和摄摄食的食的细细胞器。胞器。全全动动性性营营养。养。肉足纲可分为两个亚纲,即根足亚纲和辐足亚纲肉足纲可分为两个亚纲,即根足亚纲和辐足亚纲图图4 太阳虫太阳虫图图1.淡水阿米巴(变形虫)淡水阿米巴(变形虫)图图2,动态中的食物泡,动态中的食物泡.食食物泡中充满了酶,用来消物泡中充满了酶,用来消化猎物。化猎物。图图3.细胞核,还能看细胞核,还能看到许多不同阶段的食到许多不同阶段的食物泡物泡 变变形虫食性广,形虫食性广,单细单细胞藻胞藻类类、细细菌、小原生菌、小原生动动物、真菌、有机碎片等皆是它物、真菌、有机碎片等皆是它们们的食物。的食物。变变形虫生命力形虫
9、生命力强强,在条件不好,在条件不好时时,可以形成一,可以形成一个包囊个包囊(休眠体休眠体)度度过难过难关。关。在在污污水生物水生物处处理系理系统统中,中,变变形虫形虫在活性在活性污污泥培泥培养中期出养中期出现现。纤毛纲纤毛纲纤纤毛毛纲纲的原生的原生动动物叫物叫纤纤毛虫。毛虫。有游泳型和固定型两种有游泳型和固定型两种以以纤纤毛作毛作为为运运动动和和摄摄食的食的细细胞器。胞器。是原生是原生动动物中最高物中最高级级的一的一类类,有固定的、,有固定的、结结构构细细致的致的摄摄食食细细胞器。胞器。草履虫草履虫喇叭虫喇叭虫游泳型游泳型纤纤毛虫,属全毛目毛虫,属全毛目钟钟虫虫固着型纤毛虫,属缘毛目,虫体呈典
10、型的钟罩形,故称钟虫类。钟钟虫虫类类的虫体在不良的虫体在不良环环境中境中发发生生变态变态,运,运动动前前进进方向由向前运方向由向前运动动改改为为向后运向后运动动纤纤毛毛纲纲中的游泳型中的游泳型纤纤毛虫多在中毛虫多在中污带污带,少,少数在寡数在寡污带污带。污污水生物水生物处处理中,在活性理中,在活性污污泥泥培养中期或在培养中期或在处处理效果理效果较较差差时时出出现现。固着型固着型纤纤毛虫,喜在寡毛虫,喜在寡污带污带生活,是水体生活,是水体自自净净程度高、程度高、污污水生物水生物处处理好的指示生物。理好的指示生物。4.1.3 4.1.3 原生生物的胞囊原生生物的胞囊形成原因环境条件变坏,可以使原生
11、动物不能正常生活而形成胞囊。环境变坏指:如水干枯、水温和pH值过高或过低,溶解氧不足,缺乏食物或排泄物积累过多,废水中的有机物浓度超过它的适应能力等。所有原生动物在污水生物处理中起到指示生物的作用。一旦形成胞囊,就可判断污水处理不正常4.2 4.2 微型后生动物微型后生动物原生动物以外的多细胞动物叫后生动物。形体微小的,需借助显微镜观察的后生动物称为微型后生动物。如:轮虫、线虫、寡毛虫等轮轮虫虫轮轮虫的形虫的形态态长长度度44000m,多数在多数在500m左右;左右;身体身体为长为长型,分型,分头头部、躯干和尾部,部、躯干和尾部,头头部有部有纤纤毛毛组组成的成的能能转动转动的的轮盘轮盘。轮盘轮
12、盘是运是运动动和和摄摄食食器官。器官。大多数以细菌、霉菌、藻类、原生动物及有机颗粒为食;猪吻轮虫为肉食性,在污水处理中若大量出现,会将活性污泥蚕食光。轮虫可作为水生动物的食料,如鱼饲料等生活生活习习性性轮虫要求有较高的溶解氧,是水体寡污带和污水生物处理效果好的指示生物线线虫虫线线虫的形虫的形态态长长型,多数在型,多数在1mm以下;以下;线线虫前端口上有感虫前端口上有感觉觉器官,体内器官,体内有神有神经经系系统统,有消化道和食道。,有消化道和食道。荧光显微镜下的秀丽线虫线线虫有三种虫有三种营营养养类类型:腐食型、植食型和肉食型;型:腐食型、植食型和肉食型;线线虫有寄生和自由活虫有寄生和自由活动动
13、两种方式;两种方式;污污水水处处理中出理中出现现的多是自由活的多是自由活动动的。的。线线虫的虫的习习性性污污水水处处理中常理中常见见的的线线虫虫线线虫是虫是污污水水处处理理净净化程度差化程度差的指示生物的指示生物寡毛寡毛类动类动物物污水处理中常见的的寡毛虫污污水生物水生物处处理中出理中出现现的多的多为红为红斑斑顠顠体虫体虫颤颤蚓和水蚓和水丝丝蚓蚓为为河流、湖泊底泥河流、湖泊底泥污污染的指示生物染的指示生物4.3 4.3 藻类藻类4.3.1 4.3.1 藻类的一般特征藻类的一般特征1.形态大小和细胞结构形体大小和结构差异大,小的藻类只能在光学显微镜下观察;有单细胞的个体和群体,群体是若干个个体以
14、胶质相连,大小以微米计;2.习性真核藻类具有叶绿体,光能自养,可进行光合作用;少树腐生,极少数共生。生长条件:阳光、pH4104.3.2 4.3.2 藻类的分类及简介藻类的分类及简介根据藻类的光合色素的种类、个体形态、细胞结构、生殖方式和生活史等分为10门:原核:蓝藻门真核:裸藻门、绿藻门、轮藻门、金藻门、黄藻门、硅藻门、甲藻门、红藻门及褐藻门裸藻门裸藻门特点:特点:(1)不具有细胞壁(2)有鞭毛,能运动(3)多数具有叶绿体(4)繁殖方式为纵裂(4)环境恶化,裸藻失去鞭毛形成胞囊生长环境生长环境生生长长在有机物丰富的静在有机物丰富的静止水体或止水体或缓缓慢的流水中,慢的流水中,对对温度的适温度
15、的适应应范范围围广,广,大量繁殖大量繁殖时时形成形成绿绿色、色、红红色或褐色的水色或褐色的水华华是水体富是水体富营营养化的指示生物养化的指示生物 但是,它也有不足之处。特别是没有反映现代生物的两个最基本和最进步类群动物与植物的系统关系及其历史渊源。实际上,植物与动物的祖先类型不仅都可以在原生生物中找到,而且它们在原始生物中的祖先类型甚至具有一定的同一性。这种同一性在现代的一种原始生物-眼虫身上还可以找到。眼虫是一种生活在水中的单细胞原生生物。身体呈长梭形或圆柱形,前端有一个凹口,由此伸出一根鞭毛,其摆动在水中产生的反作用力能够推动身体运动;凹口的下方有一个具有感光机能的红色的眼点(眼虫的名称就
16、因具有眼点而得)。如果把它们放在含有有机物的水中,眼虫能够靠细胞膜吸取水里的有机物“食物”,过着动物式的异养生活。这些性质使动物学家认为,眼虫是一种“原生动物”。但是同时,眼虫的细胞却又有含叶绿素的叶绿体,能够进行光合作用,自己制造营养。因此,植物学家认为,它是一种“原生植物”;由于它的细胞外面没有细胞壁,植物学家给它起了另外一个名字裸藻。眼虫的这种“动物植物双重性”使许多科学家相信,动物与植物有共同的祖先它很可能就是与眼虫类似的、某种生活在远古水域中的单细胞原生生物。在漫长的进化过程中,它们当中的某些个体伴随着基因组的变化加强了运动、摄食的结构和功能,同时逐步“丢失”了进行光合作用的结构和功
17、能,最终生活方式转变成为完全的异养;另外一些个体则伴随着基因组的其它方式的变化向着完全自养的方式转变。前一种方式代表着最早的动物的产生,后一种方式代表着最早的植物的出现。原始的原生动物和原生植物分异伊始都是单细胞的,随后,它们分别向多细胞方向发展。绿藻门绿藻门特点:特点:形体多样,有单细胞体、群体、多细胞丝状体、多细胞片状体等类型;绿藻的细胞内,都具有真核,有核膜、核仁;细胞壁分两层,内层主要是纤维素组成,外层为果胶质,常常粘液化。多含叶绿素a、b,也含有叶黄素、泥黄素等;贮藏物为淀粉和油类;有无性生殖和有性生殖单细单细胞:衣藻胞:衣藻石石莼莼绿绿管管浒浒苔苔团藻错综错综根枝藻根枝藻刺松藻刺松
18、藻 不同形状的绿藻不同形状的绿藻绿藻鸡汤竹荪卷脆皮绿藻乳酪芥末绿藻珊瑚花小球藻和栅藻富含蛋白质,可作为食品小球藻和栅藻富含蛋白质,可作为食品绿藻是藻类生理生化研究的材料绿藻是藻类生理生化研究的材料及宇宙航行的供氧体及宇宙航行的供氧体绿藻在水体自净中起净化和指示绿藻在水体自净中起净化和指示生物作用生物作用轮藻门轮藻门具有大型顶细胞,其他特点大致与绿藻相同,也有人将其归于绿藻门。卵配生殖,在淡水和半咸水中生长轮藻可烟熏驱蚊,轮藻生长的水中无孑孓生长。轮藻可烟熏驱蚊,轮藻生长的水中无孑孓生长。硅藻门硅藻门硅藻为单细胞,形体像小硅藻为单细胞,形体像小盒,由上壳和下壳组成;盒,由上壳和下壳组成;硅藻的细
19、胞壁由硅质和果硅藻的细胞壁由硅质和果胶质组成;胶质组成;细胞内有一个核和两个以细胞内有一个核和两个以上的色素体。上的色素体。硅藻的形态硅藻的形态硅藻的细胞硅藻的细胞有些硅藻可作土壤和水体有些硅藻可作土壤和水体盐盐度、腐殖度、腐殖质质含量和酸碱度的含量和酸碱度的指示生物;指示生物;是水中是水中动动物的食料。物的食料。甲藻门甲藻门甲藻多为单细胞的个体;甲藻多为单细胞的个体;有细胞壁,细胞核大,细胞质中有细胞壁,细胞核大,细胞质中有大液泡;有大液泡;有色素体,藻体呈棕黄色或黄绿有色素体,藻体呈棕黄色或黄绿色色甲藻在短期内大量繁殖会造成海洋甲藻在短期内大量繁殖会造成海洋“赤潮赤潮”甲藻死后沉在海底形成
20、生油地甲藻死后沉在海底形成生油地层层中的主要化石中的主要化石赤潮赤潮褐藻门褐藻门海带属、裙带属含碘海带属、裙带属含碘量高,可供食用量高,可供食用红藻门红藻门江篱属、石花菜属、麒麟江篱属、石花菜属、麒麟属可提取琼脂,供食用、属可提取琼脂,供食用、医药用及制生化试剂医药用及制生化试剂江江篱篱石花菜石花菜海海带带裙裙带带思考1.1.从细胞大小、结构、生理特性等方面,比较从细胞大小、结构、生理特性等方面,比较真核微生物与原核微生物有哪些异同点?真核微生物与原核微生物有哪些异同点?2.2.原生动物中各纲在水体自净和污水生物处理原生动物中各纲在水体自净和污水生物处理中如何其指示作用?中如何其指示作用?3.
21、3.污水生物处理中的指示生物有哪些?试总结污水生物处理中的指示生物有哪些?试总结说明,并比较各有何特点。说明,并比较各有何特点。4.4.水体富营养化与哪些藻类有关?水体富营养化与哪些藻类有关?4.4 4.4 真菌真菌4.4.1 概述概述真菌真菌(Fungi)Fungi)分布广泛,类群庞大,分布广泛,类群庞大,形态差异极大,约有十几万种。形态差异极大,约有十几万种。菌体形态大小差别很大。菌体形态大小差别很大。生殖方式为无性或有性,同宗或异宗生殖方式为无性或有性,同宗或异宗配合。生活循环简单或复杂。配合。生活循环简单或复杂。生活习性,兼性或专性腐生,寄生或生活习性,兼性或专性腐生,寄生或共生。共生
22、。在有机物的生物处理中起积极作用。在有机物的生物处理中起积极作用。电镜下的酵母菌电镜下的红曲霉肉眼可见的蘑菇包含哪包含哪几大类几大类?有边缘清楚的核膜包围着细胞核,而且有边缘清楚的核膜包围着细胞核,而且在一个细胞内有时在一个细胞内有时可以包含多个核可以包含多个核,其它真核生物很少出现这种现象;,其它真核生物很少出现这种现象;不含叶绿素,营养方式为异养吸收型;不含叶绿素,营养方式为异养吸收型;以产生大量孢子进行繁殖;以产生大量孢子进行繁殖;除酵母菌为单细胞外,一般具有发达的菌丝体。除酵母菌为单细胞外,一般具有发达的菌丝体。陆生性较强陆生性较强真菌是一类低等真核生物,主要有真菌是一类低等真核生物,
23、主要有4 4个特点:个特点:异养方式多样,凡从活的动物、植物吸收养分的称为寄生寄生(Parasitism);从死的动、植物体或其他无生命的有机物中吸取养分的称为腐生腐生(saprophytism);从活的有机体吸取养分,同时又提供该活体有利的生活条件,从而彼此间互相受益、互相依赖的称为共生共生(symbiosis)。三种营养方式异养吸收:通过细胞表面自周围环境中吸收可溶性营养物质异养吸收:通过细胞表面自周围环境中吸收可溶性营养物质4.4.2 4.4.2 酵母菌酵母菌酵母菌(yeast)yeast)一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌单细胞真菌。在分类系统中分别属于担子菌纲、子囊菌纲和半知菌纲。有
24、氧化型和发酵型两种。发酵型发酵型:发酵糖为乙醇发酵糖为乙醇(或甘油、有机酸等)和二氧化碳,用于面包、馒头和酿酒氧化型氧化型:无发酵能力或发酵能力弱而氧化能力强氧化能力强个体多以单细胞状态存在;个体多以单细胞状态存在;多数出芽生殖,也有裂殖;多数出芽生殖,也有裂殖;能发酵糖类产能;能发酵糖类产能;细胞壁常含甘露聚糖;细胞壁常含甘露聚糖;喜在含糖量较高的偏酸性环境中生长。喜在含糖量较高的偏酸性环境中生长。酵母菌的特点:酵母菌的特点:在自然界分布很广,主要分布于偏酸性含糖环境中。在自然界分布很广,主要分布于偏酸性含糖环境中。如水果、蔬菜、蜜饯的表面和果园土壤中最常见。如水果、蔬菜、蜜饯的表面和果园土
25、壤中最常见。不少酵母菌可以利用烃类物质,故在炼油厂附近的土不少酵母菌可以利用烃类物质,故在炼油厂附近的土层中可以找到这类可利用石油的酵母菌。层中可以找到这类可利用石油的酵母菌。酵母菌的分布酵母菌的分布酵母菌的应用酵母菌的应用酵母菌是人类利用最早的微生物,与人类关系密切酵母菌是人类利用最早的微生物,与人类关系密切。如各种酒类生产,面包制作,甘油发酵,饲用、药用及如各种酒类生产,面包制作,甘油发酵,饲用、药用及食用单细胞蛋白生产,从酵母菌体提取核酸、麦角甾醇、食用单细胞蛋白生产,从酵母菌体提取核酸、麦角甾醇、辅酶辅酶 A、细胞色素细胞色素C、凝血质和维生素等生化药物。少数凝血质和维生素等生化药物。
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