蓝藻

别名：蓝藻、蓝藻、蓝藻、粘藻

科和属：植物界的蓝藻、色球藻、藻门

花期：

蓝藻的引入

蓝藻，也称蓝绿藻，是一种进化历史悠久、革兰氏阴性染色、无鞭毛的大型单细胞原核生物，含有叶绿素a但不含叶绿体（与真核生物不同的藻类），可进行有氧光合作用。

光合细菌和光合细菌之间的区别在于，光合细菌（螺菌）执行更原始的光合磷酸化，是厌氧生物，在反应过程中不释放氧气，而蓝藻可以进行光合作用并释放氧气。它的发展使整个地球的大气从无氧状态发展到有氧状态，孕育了所有有氧生物的进化和发展。到目前为止，已有120多种蓝藻具有固氮能力，特别是与氮芥共生的水生蕨类植物满江红，是一种良好的绿色肥料。然而，一些蓝藻受到氮、磷等元素的污染，造成富营养化海水“赤潮”和湖泊“水华”，给渔业和水产养殖带来严重危害。

此外，一些水生物种，如微囊藻，会产生可诱发人类肝癌的毒素。蓝藻广泛分布于自然界，包括各种水体、土壤和一些生物体内外。它们甚至可以在岩石表面和其他恶劣环境（高温、低温、盐湖、沙漠和冰盖等）中发现，被称为“先锋生物”。它们在岩石风化、土壤形成和水生态平衡中起着重要作用。此外，蓝藻具有一定的经济价值，包括许多食用物种，如普通黑木耳念珠菌蓝藻（即葛仙米，俗称土耳，N.普通）、钝顶螺旋藻和smaxima。目前，后两者已发展成为具有一定经济价值的“螺旋藻”产品。

蓝藻的形态特征

蓝藻没有叶绿体、线粒体、高尔基体、中心体、内质网和液泡等细胞器，唯一的细胞器是核糖体。它含有叶绿素a，不含叶绿素b，几种叶黄素、胡萝卜素和藻蓝蛋白（藻红蛋白、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白的总称）。
其光合系统有叶绿素a和光系统II，它们以水为电子供体并释放O2，而其他光合细菌的电子供体一般为H2、H2S和s，它们不产生氧气。
一般来说，大多数含有大量叶绿素a和藻蓝蛋白的细胞是蓝绿色的。类似地，少数物种含有更多的藻红蛋白，大多数藻类是红色的。例如，红海中生长的一种蓝藻被称为红海毛藻。由于它含有大量藻红蛋白，藻类呈红色，繁殖迅速，因此海水也呈红色，因此得名红海。虽然蓝藻没有叶绿体，但在电子显微镜下可以看到细胞质中有许多光合片层，称为类囊体。各种光合色素附着在它上面。它是一种含有色素的膜结构，大大增加了细胞的膜面积。这种结构的主要功能是光合作用。
蓝藻细胞壁的化学成分与细菌相似。主要成分是肽聚糖（一种由糖和肽形成的化合物）。贮藏的光合产物主要是蓝藻淀粉和蓝藻颗粒。细胞壁分为两层，内层是纤维素，少数人认为是果胶和半纤维素。外层是胶质鞘，主要是果胶或少量纤维素。细胞质中有许多同心环状的膜层，称为类囊体，是光合作用色素和电子传递链的所在地。
在光学显微镜下，蓝藻的中心比周围的原生质体层亮。它是遗传物质DNA的位置，相当于细菌的核区域，称为中心体或中心体。“中央细胞质”通常不位于中心，与周围的细胞质没有清晰的边界。蓝藻DNA几乎是裸露的，可以连续复制。DNA的平均含量高于高等动物细胞。〔10012〕蓝藻细胞分裂过程中，一个新的横向壁在细胞的中央向内生长，将中心细胞质和原生质分成两半。一般来说，两个子细胞被共同的胶质鞘包围在一起，并继续分裂形成丝状、片状和其他多细胞群。此外，蓝藻还可以通过出芽、破壁和双分裂增殖。
内壁可以继续向外分泌胶体，并增加到胶鞘中。有些胶套非常坚固、致密，可以分层。某些类型的胶鞘容易水合，相邻细胞的胶鞘可以溶解并相互混合。橡胶鞘中可能含有棕色、红色、灰色和其他非光合色素。蓝藻是单细胞、菌落和丝状的。最简单的是单细胞体。一些单细胞体由于子细胞分裂后嵌入糊化的母细胞壁而形成群。如果它们反复分裂，组中可能有许多细胞，较大的组可以分成几个较小的组。一些单细胞体由于附着而在基部和顶部发生极性分化，并且根据相同的分裂面和子细胞的连接，细胞重复分裂而形成丝。有些细丝有相同的细胞。有些花丝具有异型细胞的分化。有些花丝有假枝或真枝。一些细丝的顶端细胞逐渐缩小成毛状体，这也被称为极性分化。微丝也可以连接成组，包裹在一个共同的神经胶质鞘中，这是一组多细胞个体。

蓝藻

的分布区域广泛分布于世界各地，但大部分（约75%）淡水产品、少数海洋产品、一些蓝藻可以在60~85℃的温泉中生存，一些物种与细菌、苔藓、蕨类和裸子植物共生，有些还可以渗透到钙质岩石或贝壳（如渗透钙的藻类）或深层土壤（如土壤蓝藻）。

蓝藻的繁殖方式

蓝藻有两种繁殖方式。一种是营养繁殖，包括直接细胞分裂（即裂变）、种群破裂和丝状体产生藻类片段。另一种是一些蓝藻可以产生内孢子或外孢子进行无性繁殖。孢子没有鞭毛。到2018年，还没有发现蓝藻有真正的有性繁殖。

蓝藻的功能和用途

蓝藻是最早的光合氧释放生物，在将地球表面从无氧大气环境转变为有氧环境中发挥了巨大作用。许多蓝藻（如鱼腥藻）可以直接固定大气中的氮（原因：它含有固氮酶，可以直接固定生物氮），从而提高土壤肥力和作物产量。此外，蓝藻是人们所熟知的食物，如发菜、普通念珠菌（黑木耳）、螺旋藻等。〔10012〕根据物理学家组织网络，加利福尼亚大学的化学家戴维斯通过基因工程改造蓝藻生产丁二醇。一种用于制造燃料和塑料的前体化学品，是生产生物化学原料以取代化石燃料的第一步。相关论文发表在2013年1月7日的《美国国家科学院学报》上，“大多数化学原料来自石油和天然气，我们需要其他资源，”该论文的主要作者何美祥和加利福尼亚大学化学副教授说。戴维斯美国能源部制定了一个目标，到2025年，1/4的工业化学品将通过生物工艺生产。
生物反应将形成碳-碳键。二氧化碳被用作原料，阳光被用来为反应提供能量。这是光合作用。蓝藻已经在地球上生活了30多亿年。利用蓝藻生产化学品有许多优点，例如不与人类竞争食物，克服了利用玉米生产乙醇的缺点。然而，利用蓝藻作为化工原料也很困难，问题是产率太低且难以转化。
研究小组使用在线数据库发现了几种酶，它们可以执行他们正在寻找的化学反应。他们将能够合成这些酶的DNA（脱氧核糖核酸）引入蓝藻细胞，然后逐步构建“三步”反应路径。反应路径使蓝藻能够将二氧化碳转化为2,3丁二醇，这是一种用于制造涂料、溶剂和水的化学物质