水处理微生物学真核微生物 162页

第三章真核微生物\n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）。\n\n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\n真菌\n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。\n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）。\n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\n酵母菌\n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\n发酵——厌氧发酵与好氧氧化均能生存（4000年的应用历史）\n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。\n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\n\n\n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。\n\n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，\n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。\n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。\n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。\n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\n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。\n\n\n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。\n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。\n★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\n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（？）\n\nSCP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。\n霉菌\n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。\n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。\n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）\n\n形态和结构\n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\n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。\n繁殖方式有性孢子和无性孢子。裂殖\n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。\n\n\n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\n（一）根霉\n（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\n（二）毛霉\n（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。\n（三）曲霉\n\n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）\n（四）青霉\n\n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”。\n青霉素(盘尼西林）我国是目前青霉素生产第一大国\n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。\n繁殖方式\n1.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。\n2.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。\n2.分生孢子☆无性孢子结构复杂的子实体\n3.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。\n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。\n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\n2.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:\n3.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\n\n4.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\n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。\n？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？\n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。\n藻类\n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。\n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。\n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。\n\n分布（生态圈的所有范围）\n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。\n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。\n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。\n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。\n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。\n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。\n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）。\n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。\n裸藻门\n红藻门\n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。\n绿藻门\n褐藻门\n褐藻门\n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”。\n硅藻门和甲藻门\n\n\n原生动物\n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。\n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，能和多细胞动物一样行使营养、呼吸、排泄、生殖等机能。分化的“细胞器”有：行动细胞器，消化营养细胞器，排泄细胞器，感觉细胞器。\n行动胞器有伪足、鞭毛或纤毛等；消化营养胞器内含消化液，又称食物泡；排泄胞器：大多数原生动物具有专门排泄胞器—伸缩泡，通过伸缩，可将原生动物体内多余的水分及积累在胞内的代谢产物通过胞肛排出体外；感觉胞器：—般原生动物的行动胞器就是它的感觉胞器。\n原生动物的营养方式：(1)动物性营养：以吞食其他生物(如细菌、真菌、藻类)或有机颗粒为生。绝大多数原生动物及后生动物为动物性营养。动物性营养的原生动物具有胞口、胞咽等摄食胞器。\n原生动物的营养方式：(2)植物性营养：含色素，能够进行光合作用，将CO2和无机盐合成有机物。如植物性鞭毛虫（眼虫、滴虫）。\n原生动物的营养方式：（3）腐生性营养：以死的机体或无生命的可溶性有机物质为生，靠体表细胞膜进行吸收。（4）寄生性营养：以其他生物的机体（即寄主）作为生存的场所，并获得营养和能量。\n原生动物的繁殖方式：无性生殖：纵分裂（变形虫）横分裂（鞭毛虫）出芽生殖：吸管虫多分裂（孢子虫）有性生殖：环境条件差时\n原生动物的分类：肉足纲鞭毛纲纤毛纲孢子纲（寄生）水处理常见\n池塘里的水滴及其所可能包含的主要原生动物:草履虫钟形虫喇叭虫变形虫毛口虫唇滴虫①②③④⑤⑥\n原生动物和人类的关系\n肉足纲肉足纲原生动物只有细胞质本身形成的一层薄膜，无固定形状，身体透明呈球形。细胞质可伸缩变动而形成伪足，作为运动和摄食的胞器。绝大部分肉足纲都是动物性营养。肉足纲原生动物没有胞口，完全靠伪足摄食，以细胞、藻类、有机颗粒和比它本身小的原生动物为食。\n\n二分裂细胞核变形虫吞噬的硅藻捕食草履虫\n太阳虫\n捕食食物泡\n肉足总纲分为两纲。可以任意改变形状的肉足类为根足纲，一般叫做变形虫。还有一些体形不变的肉足类，呈球形，它的伪足呈针状，称辐足纲，如太阳虫等。肉足类多生长在中污带水体，在活性污泥培养中期出现。\n在活性污泥中拍摄的一种变形虫400倍\n鞭毛纲具有一根或一根以上的鞭毛，所以统称鞭毛虫，在分类学中称鞭毛总纲。鞭毛长度大致与其体长相等或更长些，是运动器官。鞭毛虫又可分为植物性鞭毛虫(植鞭纲)和动物性鞭毛虫(动鞭纲)。\n植鞭虫多数有绿色素，少数无色的植鞭虫有其专有的某些物质，如坚硬的表膜和副淀粉粒等。它们形体一般都很小，也会进行动物性营养。在活性污泥中无色的植鞭虫较多。常见的为绿眼虫，最适中、多污带，在活性污泥培养初期和处理效果差时出现。\n“钟罩虫”金藻—钟罩藻属“眼虫”－裸藻夜光虫长期无光时色素退化、进行异养生存！\n动鞭虫动鞭虫体内无绿色的色素体，也没有表膜、副淀粉粒等植物性鞭毛虫所特有的物质。一般体形很小，动物性营养，有些还兼有动物式腐生性营养。动鞭虫生活在腐化有机物较多的水体内。在废水处理厂曝气池运行的初期出现。\n滴虫波豆虫(bodo)\n\n纤毛纲周身或部分表面具有纤毛，为行动或摄食的工具。其构造最复杂，不仅有比较明显的胞口，还有口围、口前庭和胞咽等吞食和消化的细胞器官。它的细胞核有大核(营养核)和小核(生殖核)两种，通常大核只有一个，小核则有一个以上。纤毛类可分为游泳型（草履虫）和固着型（钟虫）。\n\n特征：周身表面或部分表面具有纤毛提问：纤毛的功能？游动及摄食的工具。\n\n游泳型：多在中污带，出现在活性污泥培养中期和处理效果差时；草履虫等可在缺氧等条件存在，耐污能力强。规律：预示出水较差，污泥驯化仍在继续（常在鞭毛虫优势后出现）。\n游泳型纤毛虫放大400倍\n固着型：钟虫有的靠尾柄附着在其他物质(如活性污泥、生物滤池的生物膜)上或者借助纤毛游动，无尾柄的自由游动。大多数钟虫类进行裂殖。有尾柄的钟虫幼体尚未形成尾柄时，靠纤毛带摆动而自由游动。钟虫等都经常出现于活性污泥和生物膜中，可作为处理效果较好或寡污带的指示生物。\n\n3沟钟虫2小口钟虫1领钟虫\n2．群体型（“九头鸟”）缩虫\n盖虫\n累枝虫柄不收缩\n作用：可以降低水中游离细菌的数量，降低水的浑浊度，对废水生物处理起良好的促进作用；规律：固着虫大量出现预示出水水质好，污泥驯化佳。\n原生动物的胞囊是抵抗外界不良环境的休眠体形成代表处理不正常\n休眠合影孢囊？\n胞囊\n提问：缩水、孢壳、球状用意？休眠、隔绝保护、较少接触面孢囊很容易随灰尘漂浮或被其他动物带到其他地方，胞囊遇到适宜环境胞壳破裂，恢复虫体形状。\n后生动物属无脊椎动物包括轮虫、甲壳类动物、昆虫以及幼虫等。\n轮虫多细胞动物，体前端有一个头冠，上有纤毛环，环摆动时旋转如轮盘，除行动外，还将细菌和有机颗粒等引入口部。\n轮虫轮虫也可作为废水的生物处理的指示生物。当活性污泥中出现轮虫时，往往表明处理效果良好，但如数量太多，则有可能破坏污泥的结构，使污泥松散而上浮。活性污泥中常见的轮虫有转轮虫、红眼旋轮虫等。\n\n\n\n\n指示生物作用当活性污泥中出现轮虫时，往往表明处理效果？为什么？好，高级动物对污染物浓度及毒性相对敏感但如数量太多，则是污泥膨胀的的前兆。提问：为什么？答案：破坏污泥的结构，使污泥松散而上浮。目前发现的轮虫有252种，活性污泥中常见的轮虫有转轮虫、玫瑰旋轮虫等。转轮虫玫瑰旋轮虫\n甲壳类生物水处理中遇到的多为微型甲壳类动物，这类生物的特点是具有坚硬的甲壳。常见的有水蚤和剑水蚤（血红素随DO高低而变化）它们以细菌和藻类为食料。它们若大量繁殖，可能影响水厂滤池的正常运行。氧化塘出水中往往含有较多藻类，可以利用甲壳类动物除藻。\n在给水排水工程中常见的甲壳类动物水蚤(1.4~3.6mm)。\n线虫长，形体微小，有感觉器官和神经系统。是污水净化程度差的指示生物。\n线虫(0.25~2mm)\n线虫(0.25~2mm)\n寡毛类动物如瓢体虫、颤蚓及水丝蚓等，属环节动物门的寡毛纲，是河流、湖泊底泥污染的指示生物，以土壤为食。\n\n\n\n颤蚯蚓（2～4mm)\n二、原生动物在废水生物处理中的作用(一)净化废水作用提问:有哪些作用?①直接参与废物的去除捕食水中的悬浮的有机废物颗粒（细菌主要吃溶解性污染物）\n②吞噬细菌，净化出水水质细菌（尤其使游离细菌）本身也是有机污染物；3kg1kgCO2+H2O+盐2kg提问：游离细菌转化为原生动物同样是有机污染物，净化何在呢？\n③产生絮凝物质，促进活性污泥的形成活性污泥颗粒主要是由细菌絮凝而成，实验证明小口钟虫、累枝虫和草履虫等纤毛虫能分泌一些粘性多糖，使他们能够附着在小的絮凝体上，同时促进絮凝体进一步黏附细菌使污泥絮体增大。生产上常常发现在活性污泥培养初期，一旦处理系统中出现固着型纤毛虫，随后就可看到活性污泥絮体的形成并逐渐增大。\n(二)指示生物作用①依据原生动物数量、种类、优势种、个体活性与水质的相关规律。②优越性提问:与水质分析及细菌观察、计数相比好处何在?Ⅰ.观察测量容易快速预报仅需低倍显微镜即可活体观察\n③普遍规律如若发现群体的纤毛虫缩成一团钟虫的柄脱落纤毛虫接合生殖（即有性生殖）、或形成孢囊表明水中？存在有毒物质或其他条件如温度、pH等的不适宜。Ⅰ.水质毒物判断\n有些原生动物对水中的溶解氧变化十分敏感。如钟虫细胞前端出现气泡，运动迟缓，说明水中充氧不足，或溶氧过高、过低，水质将变坏。反之则表明溶解氧情况适中良好Ⅱ.溶解氧判断\nⅢ.曝气池处理效果的判断\n\n1.酵母菌的生殖方式有哪些?2.什么是霉菌?有哪些应用和危害?3.霉菌有哪些典型的种属?4.什么是原生动物?在水处理中主要是哪些纲?5.肉足虫和滴虫的出现表示污泥的驯化程度如何?6.纤毛虫分为哪四种?草履虫和钟虫属于哪一纲?他们大量出现各说明污泥驯化程度如何?