認識藻類 優(yōu)秀公開課教案

第一部分綠藻門和籃藻門簡介1．1綠藻門綠藻門(Chlorophyta)是藻類植物中最大的一門，約有430屬，6700種。關于綠藻門的分綱，意見不一，沿用兩個綱：綠藻綱(Chlorophyceae)和輪藻綱(Charophyceae)。有的學者將輪藻綱分出列為獨立的一門。綠藻的分布很廣，以淡水中為最多，流水和靜水中都可見到。陸地上的陰濕處和海水中也有綠藻生長，有的和真菌共生形成地衣。綠藻植物的細胞與高等植物相似，也有細胞核和葉綠體，有相似的色素、貯藏養(yǎng)分及細胞壁的成分。色素中以葉綠素a和b最多，還有葉黃素和胡蘿卜素，故呈綠色。貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)主要為淀粉和油類。葉綠體內(nèi)有一至數(shù)個淀粉核。細胞壁的成分主要是纖維素。游動細胞有2或4條等長的頂生的尾鞭型的鞭毛。綠藻的體型多種多樣，有單細胞、群體、絲狀體或葉狀體。繁殖的方式也多樣，無性生殖和有性生殖都很普遍，有些種類的生活史有世代交替現(xiàn)象。綠藻門植物的繁殖有通過營養(yǎng)繁殖、無性植物繁殖的；而有性繁殖的方式多種多樣。同配、異配和卵配都有存在。1．2藍藻門藍藻門有些特征與其它藻類有所區(qū)別。植物體通常呈藍色或綠色。本門是藻類中唯一色素不位于色素體中的藻類，也就是說藍藻門沒有色素體，色素均勻地分散在周圍的原生質(zhì)中。色素成分主要有葉綠素a，β胡蘿卜素，藍藻藻藍素等。其同化產(chǎn)物主要是藍藻淀粉(Cyanophycean)。藍藻門不論其營養(yǎng)細胞還是生殖細胞都不具鞭毛。藍藻門與其它藻類不同點在于它不具真正的細胞核，只具核質(zhì)而無核仁和核膜。色素區(qū)在中央?yún)^(qū)周圍，含有各種色素，藍藻淀粉和假空泡等。藍藻類細胞由兩層組成，內(nèi)層是纖維素，外層是膠質(zhì)衣鞘，以果膠質(zhì)為主。衣鞘在有些種類很稠密，有相當?shù)暮穸?，有明顯的層理，有的種類則沒有層理，含水分量極高，以致不易觀察到。相鄰的衣鞘可相溶和，衣鞘中有時具有棕、紅、灰等非光合作用色素。藍藻類的細胞形狀有球形。卵形，橢圓形，圓柱形，楔形，茄形，纖維形等，單細胞或形成片狀、球形，不規(guī)則形等群體。沒有多細胞體。藍藻類的繁殖方法在藻類中是最簡單的，沒有有性生殖，也沒有具鞭毛的生殖細胞。通常以營養(yǎng)細胞分裂為主，些外還有藻殖段。厚壁孢子，異形胞，內(nèi)生孢子、外生孢子等。藍藻類分布廣，淡水，海水，濕地，沙漠上都有。從高溫溫池到冰雪上均可生存。主要生活在淡水中?？尚纬伞A’，我國南方一年四季都可以看到由藍藻類形成的水華。藍藻作為魚類餌料，一般為不消化種類。但螺旋項圈藻對白鰱魚種飼養(yǎng)有極好的效果。但多數(shù)藻類如微胞藻死亡后分解毒素，可使魚類致死。藍藻門分：藍藻綱又分藍球藻目、管胞藻目、瘤皮藻目、顫藻目、念珠藻目，多列藻目。常見的藻有：微胞藻、項圈藻、螺旋藻、節(jié)旋藻、擬項圈藻、腔球藻、尖頭藻、顫藻、片藻、席藻、節(jié)球藻等。第二部分太湖常見藻下面介紹幾種太湖中比較常見的淡水藻：2．1微囊藻圖1.微囊藻藍藻門色球藻科的一屬。又名多胞藻屬。群體為球形、長圓形，不規(guī)則網(wǎng)狀或窗格狀，微觀或肉眼可見。群體具無色、柔軟而有溶解性的膠被。細胞球形或長圓形，多數(shù)排列緊密；細胞淡藍綠色或橄欖綠色，往往有氣泡(假空胞)。自由漂浮于水中，或附著于水中的各種基質(zhì)上。有25種，中國有18種。其中有不少種是世界性分布的種類。多數(shù)生活于各種淡水中，罕生于海水或鹽水中，在某些種的大量繁殖時，往往在水面形成一種綠色的粉末狀團塊，稱做水華，有的水華含有毒素。微囊藻(microcystis)微胞藻群體呈球形團塊狀或不規(guī)則形或穿孔成網(wǎng)狀團塊。公共衣鞘均勻無色。細胞球形或長圓形，互相貼靠，一般不易見到兩兩面成對的情況。細胞內(nèi)含物在浮游種類中，常有無數(shù)顆粒狀泡沫形的假空泡。在一些非浮游種類中，內(nèi)含物則均勻無假空泡，內(nèi)含物淡藍色、亮藍色或橄欖綠或玖瑰色。細胞分裂面3個。微囊藻毒(Microcystins)是由微囊藻產(chǎn)生的肝臟毒素，它也是一種腫瘤促進因子，會誘發(fā)急性肝炎并致肝癌。臺灣島外曾發(fā)生過水牛、鱷魚喝了含有毒藻的水而死亡的事件。1998年巴西更傳出洗腎用水遭微囊藻毒污染，導致洗腎病患集體急性腎衰竭死亡案例，全球震驚。微囊藻毒素(MC)是一類具有生物活性的七肽單環(huán)肝毒素，它們從有毒藻細胞內(nèi)釋放出來后在水體中通常存在數(shù)天至數(shù)周。我國很多富營養(yǎng)化水體中含有MC，在常規(guī)制水工藝中不能被有效去除，導致自來水廠出水中含有超過濃度限值的MC，對人類健康構(gòu)成潛在威脅。微囊藻毒素是一組環(huán)狀七肽，一般結(jié)構(gòu)為：環(huán)(-D-Ala-L-X-D-Masp-L-Z-Adda-D-Glu-Mdha)其中：L為左旋；D為右旋。Masp(有時寫作MeAsp)為D-赤-β-甲基天冬氨酸；Adda為(2s,3s,8s,9s)-3-氨基-9-甲氧基-2,6,8-三甲基-10-苯基-4,6-二烯酸；Mdha為N-甲基脫氫丙氨酸。X和Z為兩種可變的L-氨基酸，目前已發(fā)現(xiàn)下列三種XZ組合的藻毒素毒性較大：LR、RR和YR，其中L、R、Y分別代表Leu(亮氨酸)、Arg(精氨酸)和Tyr(酪氨酸)。2、4位氨基酸也是微囊藻毒素命名的依據(jù)。構(gòu)成環(huán)狀七肽的七個氨基酸，其中5個是非蛋白質(zhì)氨基酸，2個(2、4點位)是蛋白質(zhì)氨基酸。由于XZ的不同及Masp和Adda的甲基化或去甲基化產(chǎn)生的差異，可以形成多種不同的微囊藻毒素異構(gòu)體。富營養(yǎng)化湖泊中的微囊藻毒素(水華藍藻的次生代謝產(chǎn)物)對環(huán)境和人類健康的危害已成為全球關注的重大環(huán)境問題之一。微囊藻毒素能強烈地抑制蛋白磷酸酶(PP1、PP2A)的活性，是一種強烈的促癌劑。微囊藻毒素的毒性很強，譬如MC-LR的毒性可與化學類有機磷神經(jīng)毒劑相當。微囊藻毒素進入人體的途徑主要是通過飲用水和被污染的水產(chǎn)品(魚、蝦、蟹、軟體動物等)。動物體內(nèi)的微囊藻毒素的分析測定技術(shù)十分復雜，加之淡水水產(chǎn)品在西方國家的水產(chǎn)品總量中所占比例很低，人們關注的多是微囊藻毒素通過食物鏈對陸生動物如鳥類的影響。而我國湖泊中有毒藍藻水華的發(fā)生頻率、毒素含量均很高，水產(chǎn)品中毒素水平也可能很高，加之我國淡水水產(chǎn)品在水產(chǎn)品總量中的比例高達40-50%。因此，微囊藻毒素對水產(chǎn)品食用安全性的影響關系到我國人民的健康。2．2顫藻圖下載圖顫藻藍藻門顫藻科的一屬。藻體單一不分枝，直走或彎曲；或許多藻絲互相交織而形成片狀、束狀或皮革狀的藍綠色團塊。藻絲外表無膠鞘。藻絲端部細胞往往逐漸狹小而變尖細，有的彎曲如鉤，或作螺旋狀轉(zhuǎn)向；有的其游離端處的壁增厚而成一帽狀體。一般細胞為短圓柱形，細胞的內(nèi)容物一般為灰藍或深藍綠色，有些種有偽空胞。以藻殖段繁殖。本屬約有100種。顫藻屬的藻絲，能沿其長軸作滾轉(zhuǎn)或匍匐的運動。稱為滑溜運動。顫藻是藍藻門中分布最廣的屬之一。能在各種生境中繁生；在淡水水體如井邊、廚房外自來水龍頭下、豬牛等廄外的潮濕土表、巖石上、稻田、溝渠、池塘、湖泊、沼澤、溪河以及海邊都可發(fā)現(xiàn)。繁殖旺盛時往往產(chǎn)生難聞的氣味，導致水體污染，不適于飲用。2．3魚腥藻圖魚腥藻圖魚腥藻藍藻目念珠藻科的一屬。藻絲單一，或群集成群體；自由漂浮，或粘附基質(zhì)上。整條藻絲粗細一致，或在其兩端稍變細；藻絲直或彎曲，或作不規(guī)則繞曲，有的藻絲外面有透明、無色的水樣膠鞘。每條藻絲亦呈念珠狀。該屬和念珠藻屬類似，二者的主要區(qū)別在于：①本屬的厚壁孢子常大量在異形胞間形成，后者僅形成少數(shù)厚壁孢子。②本屬群體無堅韌定形的總膠被，念珠藻有約100種，中國已報道有31種和8個變種。絕大多數(shù)是淡水產(chǎn)，生長在水中或濕地上；另外有極少數(shù)的種生活于維管植物的組織間隙，營共生作用，例如在滿江紅(又稱紅萍)的葉腔中的滿江紅魚腥藻，在蘇鐵的珊瑚狀根中的蘇鐵魚腥藻。該屬中有34種(不包括變種)已報道有固氮作用；中國已發(fā)現(xiàn)的固氮種有10余種(不包括變種)，如蘇鐵魚腥藻、滿江紅魚腥藻、固氮魚腥藻、水華魚腥藻、雷萬魚腥藻、螺旋魚腥藻、多變魚腥藻，類顫魚腥藻等。該屬中的一些種如螺旋魚腥藻、水華魚腥藻和卷曲魚腥藻等，在池塘湖泊中往往形成水華，是水體富營養(yǎng)化的一個標志。有的水華含有有毒物質(zhì)--生物堿類神經(jīng)毒素.水華魚腥藻毒素-α是由Devlin首先于1977年從水華魚腥藻中分離出的，并證明它是一種神經(jīng)毒堿。是一種強烈的神經(jīng)肌肉興奮阻斷劑，中毒動物因呼吸肌癱瘓而死亡。這類毒素的致死作用很快，常使飲用含毒素的牲畜死在水邊。另有水華囊絲藻所產(chǎn)生的石房蛤毒素及新石房蛤毒素能阻滯細胞膜上的鈉通道，從而導致動物死亡。2．4盤星藻圖4盤星藻.綠藻門水網(wǎng)藻科的一屬。植物體多數(shù)是由8、16、32個細胞構(gòu)成的定形群體，細胞排列在一個平面上，大體呈星盤狀；每個細胞內(nèi)常有一個周位的盤狀的色素體和一個蛋白核，有一個細胞核；細胞壁光滑，或具各種突出物，有的還具各種花紋。中國已報道約10余種和10余變種。是世界性的淡水藻類，浮游或附著于底棲生物上；湖泊、池塘、溝渠、稻田中常見，也有些生于潮濕土壤之上。裸藻圖5裸藻藻類植物的一門。又稱眼蟲藻門。無細胞壁，原生質(zhì)體表層不同程度地硬化成為表質(zhì)。植物體除個別種類為樹狀群體外，都是具鞭毛游動型的單細胞體。鞭毛大多為1條，或為2條，罕為3條或多條，具1個眼點。多數(shù)種類具葉綠體，含葉綠素a、b，有或無蛋白核，僅有少數(shù)種類不具葉綠體而成為無色種類，但貯藏物質(zhì)均為副淀粉和脂肪。全世界約40屬，1000多種。中國記錄有20屬，約300種。分布較廣。多數(shù)產(chǎn)于淡水，少數(shù)產(chǎn)于咸水和半咸水，極少數(shù)生長在潮濕土壤上或冰雪中，也有寄生或附生的種類。營養(yǎng)方式有植物性、純動物性或腐生性。不同程度富營養(yǎng)水體中常生長特有的種類，可利用其作為鑒別有機污染程度的指示生物或凈水水。藻類次極代謝物中已發(fā)現(xiàn)多種細胞素，具有很強的殺死細胞或抗生作用，有的還能促進癌變作用。能產(chǎn)生這類毒素的藻類種屬范圍很廣，其毒性作用及機理尚待進一步研究。2．6柵藻綠藻門柵藻科的一屬。植物體通常是由2、4、8或16個、罕為32個細胞構(gòu)成的定形群體；細胞橢圓、卵圓、長筒、紡錘、新月形等等；每個細胞內(nèi)有一個周位的、片狀的葉綠體，一個蛋白核，一個細胞核；細胞壁光滑或有突起、各種刺、刺毛、顆粒、縱肋等等。分布于全世界，淡水產(chǎn)，廣泛生活于池塘、湖泊、溝渠、小水坑，各種培養(yǎng)缸等水體中，是常見的重要的浮游藻類。中國已報道過50余種。無性生殖時每個細胞都可以產(chǎn)生似親孢子，經(jīng)過排列成為似親群體；偶而產(chǎn)生動孢子和同形配子。柵藻繁殖快，營養(yǎng)價值高，可作為人工大量培養(yǎng)的材料。用途同小球藻屬。圖6：四尾柵藻性狀：定形群體扁平，由2、4、8、16個細胞組成，常見的為4~8個細胞的群體，群體細胞排列成一直缐。細胞為長圓形、圓柱形、卵形，上下兩端廣圓。群體兩側(cè)細胞的上下兩端，各具1長或直或略彎曲的剌，中間部分細胞的兩端及兩側(cè)細胞的側(cè)面游離部上，均無棘剌。4細胞的群體寬10~24微米，細胞寬~6微米，長8~16微米，剌長10~13微米。分佈極廣，夏秋能大量繁殖。2．7小環(huán)藻屬Cyclotella硅藻門圓篩藻科的一屬。細胞圓盤形，很少呈橢圓形。殼面構(gòu)造分成兩圈：外圈有向中心的帶條紋或條狀紋，有時有小刺；內(nèi)圈即中央部分，平滑無紋，或有向心排列的點紋，或有排列不規(guī)則的花紋。殼面平或有起伏，特別在中央部分。色素體多，小盤形。有復大孢子。細胞單獨生活，或2～3個相連在一起，或包埋于自身分泌的膠質(zhì)管內(nèi)。該屬共110種，中國有11種以上，如扭曲小環(huán)藻。多生活于淡水，海水中也有。底棲或浮游。也有化石的種類。2．8小球藻屬Chlorella綠藻門小球藻科的一屬。單細胞藻類，常單生，也常有多數(shù)細胞聚于一起；細胞多為球形、橢圓形；每個細胞內(nèi)有1個周生、杯狀或片狀的葉綠體，具有1個蛋白核或缺如，1個細胞核；細胞壁通常很?。幻總€細胞可以產(chǎn)生2、4、8或16個似親孢子，進行無性繁殖，還未發(fā)現(xiàn)小球藻的游動細胞和有性生殖。該屬分布于全世界，多生活于較小的淺水，各種容器、潮濕土壤、巖石和樹皮上，也有一些海產(chǎn)種類。易于人工大量培養(yǎng)。小球藻能生活于其他動、植物體內(nèi)，是構(gòu)成地衣的幾種綠藻之一，又能生活在草履蟲、水螅和一些海綿動物的體內(nèi)。細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物的含量都很高，又有多種維生素，因而可以作為飼料的一部分；近年來，又被考慮作為宇宙食物和氣體交換的發(fā)生器，用于航天事業(yè)中；還設想從人工培養(yǎng)來擴大能源。小球藻是色球藻目中的常見植物。植物體是單細胞浮游種類，細胞微小，圓形或略橢圓形，細胞壁薄，細胞內(nèi)有1個杯形或曲帶形載色體，細胞老熟時載色體分裂成數(shù)塊。無蛋白核，只有蛋白核小球藻(ChlorellapyrenoidosaChick.)有蛋白核。無性生殖時，原生質(zhì)分裂形成2、4、8、16個似親孢子，母細胞壁破裂時，孢子放出成為新的植物體。小球藻在我國分布甚廣，生活于含有機質(zhì)的小河、溝渠、池塘等水中，在潮濕的土壤上也有分布。小球藻Chlorellaspp.是一種理想的蛋白資源,被FAO列為21世紀人類的綠色營養(yǎng)源健康食品。20世紀60年代,美國、前蘇聯(lián)等國家開發(fā)小球藻作為飼料蛋白用于飼料添加劑;70年代日本率先開發(fā)小球藻作為人類的健康食品,80年代又相繼開發(fā)出小球藻飲品、小球藻化妝品和小球藻醫(yī)藥制品。小球藻含有豐富的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、多糖、食用纖維、維生素、微量元素和一些活性代謝產(chǎn)物,具有良好的保健和藥理作用,可廣泛應用于食品、醫(yī)藥飼料、化工等領域,有廣闊的開發(fā)應用前景。小球藻的細胞壁很薄,其組成中含有孢粉質(zhì)類似物(一種類胡蘿卜素衍生物的多聚物,常出現(xiàn)在高等植物花粉粒的細胞壁中)。小球藻細胞中蛋白質(zhì)量分數(shù)為7.3%～88%干重,但其質(zhì)量分數(shù)與生長的環(huán)境條件有直接關系。蛋白中必需氨基酸指數(shù)為62,介于面粉、花生仁這一等級,其不飽合脂肪酸的質(zhì)量分數(shù)明顯高于其他植物。小球藻細胞中葉綠素的質(zhì)量分數(shù)為4%～6%,高于現(xiàn)在商業(yè)上用于葉綠素提取的脫水紫苜蓿的葉綠素質(zhì)量分數(shù)%),小球藻富含維生素A、C,1g蛋白核小球藻鮮細胞中有～mg的維生素C按干物質(zhì)計為(0.12%～%),這與檸檬酸中維生素C的質(zhì)量分數(shù)相當。小球藻細胞中還含有維生素B1和維生素K,且維生素的質(zhì)量分數(shù)是光合細菌的6倍,與酵母細胞中的質(zhì)量分數(shù)相當;小球藻細胞中維生素含量與培養(yǎng)時間和環(huán)境因子密切相關,如維生素B1的含量隨生長條件和培養(yǎng)時間的不同而變化很大。一般認為,當小球藻用于食品或飼料時,足以提供人或動物生長所需的維生素。小球藻細胞中富含蛋白質(zhì),脂肪及維生素,營養(yǎng)均衡價值高,在食品領域有良好的應用前景。干燥的小球藻本身味道太重,難以作為食物直接食用,但其具有鮮艷的綠色,可以作為添加劑添加到其它食品中。小球藻細胞的消化率一般較低,經(jīng)過胃腸消化以后,它的細胞破壁率較低,影響吸收,但這可以通過生物、物理、化學方法加工處理而得到解決;從另一方面來說,由于小球藻的這一特點,使它可以作為一種食用纖維治療腸胃系統(tǒng)疾病。小球藻生長因子ChlorellaGrowthFactor,CGF,也叫小球藻精,是細胞活性物質(zhì),包括氨基酸、核酸、多糖、多肽、蛋白質(zhì)、酶、維生素、礦物質(zhì)、“神秘成分”,被稱為“類荷爾蒙”。國外對其生理功能有較多的研究,其生理功能包括激活淋巴細胞,可增強人機體免疫能力;活化人體細胞,使兒童生長發(fā)育加快;抵抗外來疾病的入侵;促進人體受傷組織修復;有機物、重金屬等中毒的人服用后能迅速康復;還能防治胃潰瘍、高血壓和心血管等疾病。可以預見,CGF在食品、飲料、保健品、醫(yī)藥等領域有廣闊的應用前景。目前,小球藻生長因子的提取技術(shù)及其生理活性的研究已成為歐、美、日等國家和臺灣地區(qū)開發(fā)小球藻的熱點。2．9鼓藻屬Cosmarium圖7鼓藻綠藻門鼓藻科的一屬。植物體為單細胞，中部環(huán)狀縊入處稱縊縫，把1個細胞分為2個對稱的半細胞。葉綠體在各半細胞中有1～2或4個，軸位，各具1個蛋白核，極少數(shù)種類具數(shù)條帶狀的色素體，各具蛋白核1列。本屬約有1300種，中國約350種，極大多數(shù)約產(chǎn)于淡水水體中，極少數(shù)存在于咸水、半咸水水體中；生長在水坑、池塘、湖泊、河流及沼澤中，更多數(shù)存在于偏酸性的水