环境工程微生物学-真核微生物 (NXPowerLite)

3.2.4 细胞核 ▪细胞遗传信息（DNA）的贮存、复制 和转录的主要部位
外形固定，有核膜 由核被膜、染色质、核仁和核基质组成
3.2.5 细胞质和细胞器
▪细胞基质和细胞骨架 ▪内质网和核糖体 ▪高尔基体 ▪溶酶体 ▪微体 ▪线粒体 ▪叶绿体 ▪液泡 ▪膜边体 ▪几丁质酶体 ▪氢化酶体
Eukaryotic cell structure
水蚤 剑水蚤
3.3.2.3 其他微型后生动物
▪ 存在于水中有机淤泥和生物膜上，包括： 1）线虫和昆虫及其幼虫：
▪ 其中，线虫为长线形，在水中一般长为 0.25~2mm，断面圆形 。
2）一些小动物，如摇蚊幼虫、蜂蝇幼虫和颤 蚯蚓等。
功能
▪ 微型后生动物常用作地表水污染的指 示生物。
▪ 微型后生动物形虫 (Amoeba) 中的阿米巴痢疾原 虫引起痢疾，它可形成孢子，处于休 眠状态的孢子使其对不良环境有更强 的抵抗力。
3） 纤毛虫纲 (Ciliata)
▪ 依靠细胞表面无数短须 (即纤毛)的同步 而有节奏的摆动来运动或捕食，吞噬颗 粒状食物为生，食物进入处称为“口 孔”(mouth pore)，纤毛的运动使食物 向口孔运动。
2）促进生物絮凝作用，使活性污泥具有良 好的沉降性能
▪ 原生动物中的钟虫、累枝虫、草履虫等 能分泌促进微生物凝聚的物质，促进细 菌凝聚，使絮状污泥凝聚更好，从而使 二次沉淀池中废水易于澄清，出水水质 得以改善。
3）作为废水处理指示生物
▪ 可根据原生动物种类、数量及形态的变化， 判断废水处理系统运行状况的优劣。
真核生物
细胞的组装
质膜含有hopanoids、脂多糖 质膜含有固醇 和磷壁酸
能量代谢与细胞质膜连系
多数情况在线粒体中发生
光合作用与细胞质中膜系统和 藻类和植物细胞中存在叶绿体 泡囊连系
蛋白质合成于核糖体
蛋白质合成和寻靶作用与内膜、 粗糙内质网膜和高尔基体相连系
有膜的泡囊如溶酶体和过氧化物 酶体有微管骨架存在
3.3.2 微型后生动物
3.3.2.1 轮虫
▪ 头部有一个头冠，其上有一列或多列纤 毛形成纤毛环，纤毛可有规律地摆动， 使纤毛环如车轮转动，故称轮虫。
▪ 躯干呈圆筒形，背腹宽扁，被覆透明的 壳，两侧对称，体后多有尾状物。
▪ 纤毛是轮虫摄食和运动的工具，纤毛运 动形成涡流，将颗粒状食物引入口部。
▪ 以细菌、藻类及小的原生动物为食， 起净化作用。
▪ 真核生物细胞则是由一条或一条以上 的双链DNA与组蛋白等结合成的染 色体，并由核膜包围。
（2）代谢场所
▪ 原核细胞没有独立的内膜系统，与代 谢有关的酶如呼吸酶合成酶等位于细 胞膜上，因此它的能量代谢在质膜上 进行。
▪ 真核细胞不仅有独立的内膜系统，还 有细胞骨架，呼吸酶在线粒体中，有 专用的细胞器来完成各项生理功能， 如线粒体、叶绿体。
波豆虫 (Bodo) 三角鞭毛虫 (Trigonomonas)等
2) 根足虫纲(Rhizopoda)和肉足虫纲 (Sarcodinia) ▪ 可变形、通过形成细胞表面的突起 (即伪足，
pseudodia)运动，伪足能捕食颗粒状食物 (如细菌)，被捕食后的食物被包裹在食物泡 内消化。
▪ 某些这类原生动物形成碳酸钙或硅粒组成 的硬壳，形成碳酸钙外壳的如孔眼虫 (Foraminifera)，形成硅外壳的如放射虫 (Radioloria)，这类带壳的根足类原生动物 能从壳上的孔洞中伸出伪足。
细胞分裂以二等分裂方式，只 有无性繁殖 遗传信息传递可通过接合、转 导、转化发生
DNA与组蛋白连系 只在酵母中发现质粒
所有基因中都发现内含子 细胞分裂为有丝分裂
遗传信息交换发生在有性繁殖 过程，减数分裂导致产生单倍 体细胞(配子)，它们能融合。
原核生物和真核生物遗传的和细胞组装上的主要差别(续)
原核生物
70S Ribosome During Translation
原核生物和真核生物遗传的和细胞组装上的主要差别
原核生物 遗传物质和复制的组装 DNA在细胞质中游离
只有一个染色体
真核生物
DNA在膜包围的核中，只有 一个核仁 多于一个染色体，每个染色体 是双拷贝(双倍体)
DNA与类组蛋白连系
含有染色体外的遗传物质，称 为质粒 在mRNA中没有发现内含子
由一根蛋白鞭毛丝构成鞭毛 鞭毛有9+2微管排列的复杂结构
核糖体-70S
核糖体-80S(线粒体和叶绿体的核 糖体是70S)
肽聚糖的细胞壁(只有真细菌有，多糖的细胞壁，一般或者是纤维
古细菌中是不同的多聚体)
素或者是几丁质
3.2 真核生物细胞结构
▪真核生物(Eukaryotes) 是一大类细胞 核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞 质中存在线粒体或同时存在叶绿体等 多种细胞器的生物。 ▪真核微生物(Eukaryotic microorganism) 属于真核生物类的 微生物(真菌、显微藻类和原生动物)
③ 吸管虫
▪ 幼虫有纤毛，成虫纤毛消失，长出 长短不等的吸管。吸管虫也靠尾柄 固着生活，虫体呈球形、倒圆锥形 或三角形等。无口孔，以吸管捕食。
▪ 环境工程中常见的吸管虫有吸管虫 属 (Acineta)、壳吸管(Tokophrya)、 足吸管虫属 (Podophrya)等。
有肋楯纤虫
近绿游仆虫
狭缩盖虫
▪ 可作为污水处理系统运行的生物指标。
5）二分裂方式繁殖（裂殖）
3.3.1.2 原生动物的主要类群
1） 鞭毛虫纲 (Mastigophora)
▪ 利用鞭毛在水中游动，鞭毛较细菌鞭 毛粗大，光学显微镜下可见，通常称 作鞭毛虫 (flagellates)，或动物鞭毛虫。
▪ 废水生物处理中常见的鞭毛虫有
第三章 真核微生物
本章内容
原核生物和真核生物细胞区别 真核生物细胞结构 原生动物 微型后生动物 内容 藻类 酵母菌 霉菌 蕈菌
微生物细胞
Prokaryotic Cell (Bacillus megaterium)
Eukaryotic Cell (L-Cell)
Candida albicans (Eukaryotic Cell)
▪ 变形虫和鞭毛虫多出现在大负荷量的处理系 统中，或出现在废水处理起始阶段。
▪ 大量的固着型纤毛虫出现说明活性污泥状况 良好，废水中溶解氧适当。溶解氧不足时， 钟虫会变得不活跃或数量减少。
▪ 有肋糖纤虫(Aspidisca costata)则对缺氧 非常敏感，它的存在说明生物体供氧良 好。
▪ 细湿藓豆形虫(Colpidium campylum)大 量生长在没有充分氧供应的超负荷工厂 中。而油蝶钟虫(V. micmstoma)也是高 负荷下供氧缺乏的标志。
铃兰钟虫
钟兰钟虫
油蝶钟虫
细湿藓豆形虫
白钟虫
多污游仆虫
尾核草履虫
累枝虫
盖纤虫
聚缩虫
漫游虫
长颈虫
裂口虫
膜袋虫
肾形虫
斜管虫
棘尾虫
尖毛虫
足吸管虫
壳吸管虫
3.3.1.3 原生动物在废水净化中的作用
1）吞噬游离的细菌和颗粒状悬浮物 ▪ 原生动物大量吞噬游离的细菌，
可使处理后的废水由浑浊变为清 澈，降低悬浮物、有机氮和BOD。 ▪ 原生动物中的纤毛虫吞噬细菌的 作用较强。
▪ 纤毛虫是环境工程中最为常见的指示微 生物，常见的纤毛虫可分为三类，即游 泳型、固着型和吸管型三类。
① 游泳型纤毛虫：
▪ 细胞表面大多布有较多的纤毛，能够在水 中自由游动和捕食。
▪ 废水好氧生物处理中常见的游泳型纤毛虫 有肾形虫 (Colpoda)、豆形虫 (Colpidium)、 漫游虫 (Lionotus)、裂口虫 (Amphileptus)、 草履虫 (Paramecium)、斜管虫 (Chilodonella)、四膜虫 (Tetrahymena) 、 糖纤虫 (Aspidisca)、棘尾虫 (Stylonichia) 等属。
Cytoplasmic membrane Ribosomes Cytoplasm
Mitochondrion Nuclear membrane Nucleus Nucleolus
Endoplasmic reticulum
Chloroplast
3.3 真核微生物的主要类群
植物界：显微藻类
真核微生物
动物界：原生动物 假菌
▪ 大小多在数十到300µm间，大多数接 近100µm，原生动物的膜虽然柔软， 但能保持其形状。
▪ 原生动物的形态差别也很大，它们或 为球状、椭球状、钟状、喇叭状、拖 鞋状等。有的如变形虫属，无固定形 状。
3）异养
▪ 营养摄取的方式为渗透型营养和吞噬型 营养，有的同时具有以上两种营养摄取 方式。
渗透型营养 (osmotrophic)是指依赖吸收溶解性 物质生活，与细菌和真菌一样。
真核生物
无(支原体例外)
有(胆甾醇、麦角甾醇)
磷脂酰甘油和磷脂酰 磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺
乙醇胺等
等
直链或分支、饱和或 高等真菌：含偶数碳原子的
不饱和脂酸；每一磷 饱和或不饱和脂肪酸
脂分子常含饱和与不 低等真菌：含奇数碳原子的
饱和脂肪酸各一
不饱和脂肪酸
糖脂
无
电子传递链 有
基团转移运输 有
胞吞作用
无
有(具有细胞间识别受体功能) 无 无 有
▪ 无毒废水处理中或污染河流中如没有 后生动物生长，说明溶解氧不足。
3.3.3 藻类
▪ 单细胞或多细胞，含光合色素，进行光合 作用，光合自养或异养。
3.2.1 细胞壁
▪真菌细胞壁主要成分是多糖，但呈现多 样性，另有少量的蛋白质和脂类
低等真菌的细胞壁主要成分以纤维素为主 酵母的细胞壁的主要成分以葡聚糖为主 高等真菌的细胞壁主要成分以几丁质为主
3.2.2 鞭毛与纤毛
3.2.3 细胞膜 ▪与原核细胞膜的差异
项目 甾醇 磷脂种类
脂肪酸种类
原核生物
菌物界：
单细胞真菌——酵母菌
真菌 丝状真菌——霉菌 大型真菌子实体真菌——蕈菌
3.3.1 原生动物
3.3.1.1 原生动物的一般特征
1）一类不行光合作用的、游动的、单 核的真核微生物。
▪ 它们可能起源于藻类，由于具有 “类似动物”的特征，它们又极可 能是动物的始祖。
2) 单细胞、无细胞壁、形态多样
吞噬型营养 (Phagotrophic)指靠吞噬颗粒型食 物为生。类似于植物和动物的摄食方式。
原生动物的营养需求较复杂，特别是对于吞噬 型原生动物，它们以吞噬的颗粒为营养，被吞 噬的颗粒常包括细菌细胞。
4）大多严格好氧，也有严格厌氧
▪ 后者常在厌氧处理的反应器和反自动物 的瘤胃中发现。
▪ 在废水的生物处理中，原生动物也起到 重要作用。
② 固着型纤毛虫外形大多似钟，又叫钟虫类。 ▪ 其前端有环形分布的纤毛构成纤毛带，纤
毛有规律摆动形成旋涡，将食物从环境和 固体表面扫入口孔而吞噬。固着型纤毛虫 能产生柄状物使其固着于固体表面，不能 四处游动。 ▪ 环境工程中常见的固着型纤毛虫有： 钟虫(Vorticella)、累枝虫 (Epistylis)、独缩 虫 (Carchesium)、聚缩虫 (Zoothamnium)、 盖纤虫 (Opercularia)等属。
▪ 可作指示生物。活性污泥中出现轮虫， 往往表明处理效果良好，数量过多则 破坏污泥结构，污泥松散上浮。
▪ 常见的有转轮虫、旋轮虫、腔轮虫、 猪吻轮虫等 。
3.3.2.2 微型甲壳动物
▪ 有坚硬甲壳，以细菌、藻类为食， ▪ 是鱼类的基本食料。 ▪ 广泛分布于地表水中，包括淡水和海水。 ▪ 河流污染与水体自净的指示生物。 ▪ 重要的微型甲壳动物:
（3） 核糖体的大小和分布 ▪ 原核细胞的核糖体大小为70S，游离状
态或多聚体状态分布于细胞质中。 ▪ 真核细胞的核糖体大小为80S，游离于
细胞或结合于内质网上。
▪ 线粒体和叶绿体内有各自在结构上特
殊的核糖体。
The 70S prokaryotic ribosome consists of a 50S and a 30S subunit. "S" refers to a unit of density called the Svedberg unit.
3.1 原核细胞和真核细胞结构的区别
3.1.1 原核微生物和真核微生物 ▪原核微生物细胞无细胞核，只有原核 或拟核； ▪真核微生物细胞的主要特征是有细胞 核和细胞器及复杂的内膜系统； ▪病毒属于非细胞类生物。
3.1.2 原核细胞和真核细胞的区别
（1） 核、核膜、染色体
▪ 原核生物细胞无核膜，有一个明显的 核区，核区集中了主要遗传物质，由 一条与类组蛋白相联系的双链DNA 构成的染色体组成。