環(huán)境微生物學(xué)教學(xué) 緒論-環(huán)境工程微生物學(xué)

1、.環(huán)境工程微生物學(xué)環(huán)境工程微生物學(xué) 張冬梅.課程安排課程安排學(xué)分：學(xué)分：3 3，考試課，考試課理論課：理論課：112周周復(fù)習(xí)課：復(fù)習(xí)課：2個(gè)學(xué)時(shí)個(gè)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課：實(shí)驗(yàn)課：1315周周考試：考試：18周周成績：平時(shí)：成績：平時(shí)：30%，考試：，考試：70%.1 1、環(huán)境微生物學(xué)環(huán)境微生物學(xué)王家玲等（華中科技王家玲等（華中科技大學(xué)），高等教育出版社，大學(xué)），高等教育出版社，200320032 2、環(huán)境微生物工程環(huán)境微生物工程馬文漪等（南京大馬文漪等（南京大學(xué)），南京大學(xué)出版社，學(xué)），南京大學(xué)出版社，19991999。3 3、微生物學(xué)教程微生物學(xué)教程（第二版），周德慶（第二版），周德慶主編，高教出版社，

2、主編，高教出版社，20022002。.微生物微生物微生物學(xué)微生物學(xué)環(huán)境與環(huán)境科學(xué)環(huán)境與環(huán)境科學(xué)環(huán)境微生物學(xué)環(huán)境微生物學(xué).第一章第一章 緒論緒論p第一節(jié)第一節(jié) 微生物的概述微生物的概述p第二節(jié)第二節(jié) 微生物的分類微生物的分類p第三節(jié)第三節(jié) 微生物學(xué)的發(fā)展史微生物學(xué)的發(fā)展史p第四節(jié)第四節(jié) 微生物的命名微生物的命名p第五節(jié)第五節(jié) 環(huán)境微生物學(xué)研究的內(nèi)容和對象環(huán)境微生物學(xué)研究的內(nèi)容和對象p第六節(jié)第六節(jié) 環(huán)境的現(xiàn)狀和面臨的問題與微生物環(huán)境的現(xiàn)狀和面臨的問題與微生物.第一節(jié)第一節(jié) 微生物的概述微生物的概述.動物的模式細(xì)胞動物細(xì)胞核細(xì)菌病毒動物、植物和微生物個(gè)體大小尺度范圍動物、植物和微生物個(gè)體大小尺度范圍

3、 不同生物類型細(xì)胞大小的比較不同生物類型細(xì)胞大小的比較微生物與其它生物種類的體積比較微生物與其它生物種類的體積比較.2m桿菌桿菌8080個(gè)桿菌肩并肩個(gè)桿菌肩并肩總寬度總寬度=1=1根頭發(fā)絲的寬度根頭發(fā)絲的寬度15001500個(gè)桿菌首尾相連個(gè)桿菌首尾相連總長度總長度=1=1粒芝麻的長度粒芝麻的長度 m級：光鏡可見級：光鏡可見nm級：電鏡可見級：電鏡可見.n吸收速度是人的300萬倍n每小時(shí)消耗自身重量2000倍的糖 微生物代謝類型多樣。微生物代謝類型多樣。 基質(zhì)廣泛；基質(zhì)廣泛； 能源譜寬；能源譜寬； 適應(yīng)性強(qiáng)；適應(yīng)性強(qiáng)； 代謝產(chǎn)代謝產(chǎn)物多樣。物多樣。.大腸桿菌大腸桿菌在合適的生長條件下在合適的生長

4、條件下：12.512.52020分鐘分鐘 繁殖繁殖1 1代。代。每小時(shí)每小時(shí) 分裂分裂3 3代，由代，由1 1個(gè)變成個(gè)變成8 8個(gè)。個(gè)。經(jīng)經(jīng)2424小時(shí)小時(shí) 分裂分裂7272代，重約代，重約47224722噸。噸。經(jīng)經(jīng)4848小時(shí)小時(shí) 可產(chǎn)生可產(chǎn)生2.22.210104343個(gè)后代。個(gè)后代。1、 發(fā)酵工業(yè)：發(fā)酵工業(yè)：2 、遺傳學(xué)研究：縮短實(shí)驗(yàn)周期、遺傳學(xué)研究：縮短實(shí)驗(yàn)周期3 、致病菌：傳布快，危害大、致病菌：傳布快，危害大 鼠疫：鼠疫：14世紀(jì)，歐洲世紀(jì)，歐洲1/4人口死亡人口死亡 馬鈴薯晚疫?。厚R鈴薯晚疫病：18451846年，歐洲年，歐洲100萬人口餓死萬人口餓死 肝炎：肝炎：80年代上海

5、年代上海30萬人口萬人口 愛滋?。航虬筒柬f愛滋病：津巴布韋1/4人口感染人口感染.l對營養(yǎng)物質(zhì)的利用上的適應(yīng)性。對營養(yǎng)物質(zhì)的利用上的適應(yīng)性。l對環(huán)境條件尤其是惡劣的對環(huán)境條件尤其是惡劣的“極端環(huán)境極端環(huán)境”的適應(yīng)性。的適應(yīng)性。 耐耐0 196低溫低溫 耐耐250300的高溫的高溫 耐鹽（飽和鹽水）耐鹽（飽和鹽水） 耐干燥（產(chǎn)芽孢細(xì)菌、真菌孢子）耐干燥（產(chǎn)芽孢細(xì)菌、真菌孢子） 耐酸堿、耐缺氧、耐毒物、抗輻射耐酸堿、耐缺氧、耐毒物、抗輻射.微生物在自然界的分布：微生物在自然界的分布：無處不在，無孔不入無處不在，無孔不入分布廣：分布廣：土壤土壤空氣空氣水域水域生物體內(nèi)外生物體內(nèi)外極端環(huán)境極端環(huán)境正常

6、環(huán)境正常環(huán)境高空高空深海底深海底2000米深的地層米深的地層溫泉溫泉.種類多：種類多：地球上的微生物：地球上的微生物： 估計(jì)有估計(jì)有100100萬種以上萬種以上已發(fā)現(xiàn)的微生物：已發(fā)現(xiàn)的微生物： 約有約有1010萬種萬種已開發(fā)利用的微生物：已開發(fā)利用的微生物： 約約10001000種種 微生物的微觀性微生物的微觀性研究手段的限制研究手段的限制分離培養(yǎng)的局限分離培養(yǎng)的局限.第二節(jié) 微生物的分類無細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物無細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物病毒病毒具細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物具細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物生物生物原核生物原核生物真核生物真核生物真細(xì)菌真細(xì)菌古細(xì)菌古細(xì)菌真菌真菌藻類藻類原生動物原生動物動物動物植物植物真細(xì)菌真細(xì)菌真菌真菌藻類藻類原生

7、動物原生動物動物動物植物植物真核生物真核生物古細(xì)菌古細(xì)菌生物生物沃氏提出的三域（三原界）分類系統(tǒng)沃氏提出的三域（三原界）分類系統(tǒng).微生物的命名微生物的命名n采用采用“雙名法雙名法”， 屬名屬名(第一個(gè)字母第一個(gè)字母大寫大寫) + 種名種名(第一個(gè)字母小寫第一個(gè)字母小寫)構(gòu)成。構(gòu)成。學(xué)名學(xué)名 = = 屬名屬名 + + 種名種名 + (+ (首次定名人首次定名人) + ) + 現(xiàn)名定名人現(xiàn)名定名人 + + 現(xiàn)名定名年份現(xiàn)名定名年份必要（斜體）必要（斜體）可省略（正體）可省略（正體）.第三節(jié) 微生物的發(fā)展史.發(fā)展時(shí)期經(jīng)歷時(shí)間特點(diǎn)史前期4000年前公元1676年發(fā)酵、釀造初創(chuàng)期1676 年1860年發(fā)

8、現(xiàn)了微生物的存在奠基期1861年1896年開創(chuàng)尋找病源微生物的黃金時(shí)期；進(jìn)入生理學(xué)研究發(fā)展期1897年1952年形成普通微生物學(xué)成熟期1953年分子生物學(xué)誕生；生物工程誕生微生物學(xué)發(fā)展簡介.一、史前時(shí)期（直觀應(yīng)用時(shí)期）一、史前時(shí)期（直觀應(yīng)用時(shí)期）春秋戰(zhàn)國時(shí)期春秋戰(zhàn)國時(shí)期 微生物分解有機(jī)物質(zhì),漚糞積肥漚糞積肥。公元二世紀(jì)的公元二世紀(jì)的神農(nóng)本草經(jīng)神農(nóng)本草經(jīng) 白僵蠶治病白僵蠶治病。公元公元6 6世紀(jì)世紀(jì) 后魏的賈思勰后魏的賈思勰 齊民要術(shù)齊民要術(shù) 谷物制曲、釀酒、制醬、造醋、腌菜。 豆科植物與其它作物輪作.二、初創(chuàng)時(shí)期（形態(tài)學(xué)發(fā)展時(shí)期）二、初創(chuàng)時(shí)期（形態(tài)學(xué)發(fā)展時(shí)期）（1717世紀(jì)下半葉世紀(jì)下半葉十九

9、世紀(jì)中葉）十九世紀(jì)中葉）使用顯微鏡觀察微生物世界的時(shí)期。使用顯微鏡觀察微生物世界的時(shí)期。代表人物：代表人物：列文列文虎克虎克貢獻(xiàn)貢獻(xiàn): :（）發(fā)現(xiàn)了微生物世界（）發(fā)現(xiàn)了微生物世界（）科學(xué)地描述了微生物的形態(tài)并闡述了它們的繁茂性（）科學(xué)地描述了微生物的形態(tài)并闡述了它們的繁茂性16761676年，荷蘭，列文虎克，單式顯微鏡年，荷蘭，列文虎克，單式顯微鏡.三、奠基時(shí)期（生理學(xué)發(fā)展時(shí)期）三、奠基時(shí)期（生理學(xué)發(fā)展時(shí)期）十九世紀(jì)下半葉十九世紀(jì)下半葉有關(guān)微生物的兩個(gè)疑難問題：有關(guān)微生物的兩個(gè)疑難問題：1 1、生物是自然產(chǎn)生的嗎？、生物是自然產(chǎn)生的嗎？2 2、傳染性疾病的本質(zhì)是什么？、傳染性疾病的本質(zhì)是什么？

10、.新鮮食品新鮮食品擱置擱置細(xì)菌檢定細(xì)菌檢定無細(xì)菌無細(xì)菌腐敗食品腐敗食品細(xì)菌檢定細(xì)菌檢定有細(xì)菌有細(xì)菌自然發(fā)生說自然發(fā)生說由非生命的物質(zhì)自然發(fā)生由非生命的物質(zhì)自然發(fā)生、巴斯德與自然發(fā)生說、巴斯德與自然發(fā)生說.巴斯德反駁自然發(fā)生說的三個(gè)實(shí)驗(yàn)巴斯德反駁自然發(fā)生說的三個(gè)實(shí)驗(yàn)第一個(gè)實(shí)驗(yàn)：空空氣氣乙醇、醚混合乙醇、醚混合物物棉纖維棉纖維沉淀物沉淀物檢測檢測.加熱加熱營養(yǎng)液營養(yǎng)液密封密封放置放置細(xì)菌檢測細(xì)菌檢測無細(xì)菌檢出無細(xì)菌檢出自然發(fā)生說質(zhì)疑：無機(jī)物自然變?yōu)樯袡C(jī)體必須提供新鮮的空氣自然發(fā)生說質(zhì)疑：無機(jī)物自然變?yōu)樯袡C(jī)體必須提供新鮮的空氣巴斯德反駁自然發(fā)生說的三個(gè)實(shí)驗(yàn)巴斯德反駁自然發(fā)生說的三個(gè)實(shí)驗(yàn)第二個(gè)

11、實(shí)驗(yàn)：.巴斯德反駁自然發(fā)生說的三個(gè)實(shí)驗(yàn)巴斯德反駁自然發(fā)生說的三個(gè)實(shí)驗(yàn)第三個(gè)實(shí)驗(yàn)：.、科赫與疾病的病菌說、科赫與疾病的病菌說科赫的有關(guān)實(shí)驗(yàn)科赫的有關(guān)實(shí)驗(yàn)病原菌的發(fā)現(xiàn)病原菌的發(fā)現(xiàn)炭疽病炭疽芽孢桿菌科赫法則(證明某微生物是某疾病病原菌的四項(xiàng)要求)1、在患病動物中存在可疑病原有機(jī)體，而健康動物中沒有；2、可疑有機(jī)體在純培養(yǎng)中生長；3、純培養(yǎng)中的可疑有機(jī)體細(xì)胞，能引起健康動物發(fā)??；4、可疑有機(jī)體被再次分離，并且和最初分離的有機(jī)體一樣；.四、發(fā)展時(shí)期（生物化學(xué)水平）四、發(fā)展時(shí)期（生物化學(xué)水平）始于二十世紀(jì)初，始于二十世紀(jì)初，代表人物：代表人物：E. Bchner （1897年）年）畢希納畢希納 酵母細(xì)胞酵

12、母細(xì)胞石英砂研磨石英砂研磨過濾過濾濾液濾液葡萄糖葡萄糖酵母細(xì)胞酵母細(xì)胞酒精、酒精、CO2.五、成熟時(shí)期（分子水平）五、成熟時(shí)期（分子水平）始于二十世紀(jì)五十年代始于二十世紀(jì)五十年代u電子顯微鏡的使用電子顯微鏡的使用uDNA的發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn).n二、微生物學(xué)二、微生物學(xué)n 1. 定義定義n 微生物學(xué)（微生物學(xué)（microbiology）是在）是在分子、細(xì)胞、個(gè)體或群體水平上研究微分子、細(xì)胞、個(gè)體或群體水平上研究微生物的形態(tài)構(gòu)造、生理代謝、遺傳變異、生物的形態(tài)構(gòu)造、生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類進(jìn)化等生命活動的基本生態(tài)分布和分類進(jìn)化等生命活動的基本規(guī)律，并將其應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵、農(nóng)業(yè)生規(guī)律，并將其應(yīng)用于工

13、業(yè)發(fā)酵、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生和生物工程等領(lǐng)域的學(xué)科。產(chǎn)、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生和生物工程等領(lǐng)域的學(xué)科。.2. 2. 微生物學(xué)有許多分支學(xué)科：微生物學(xué)有許多分支學(xué)科： 依據(jù)研究的生命現(xiàn)象，可劃分為微生物分依據(jù)研究的生命現(xiàn)象，可劃分為微生物分類學(xué)、微生物生理學(xué)、微生物遺傳學(xué)等。類學(xué)、微生物生理學(xué)、微生物遺傳學(xué)等。依據(jù)微生物的應(yīng)用領(lǐng)域，又可將微生物學(xué)依據(jù)微生物的應(yīng)用領(lǐng)域，又可將微生物學(xué)劃分為工業(yè)微生物學(xué)、農(nóng)業(yè)微生物學(xué)、環(huán)劃分為工業(yè)微生物學(xué)、農(nóng)業(yè)微生物學(xué)、環(huán)境微生物學(xué)等。境微生物學(xué)等。環(huán)境微生物學(xué)是微生物學(xué)的重要分支學(xué)科環(huán)境微生物學(xué)是微生物學(xué)的重要分支學(xué)科之一。之一。.第四節(jié)第四節(jié) 環(huán)境微生物學(xué)的研究內(nèi)容環(huán)境微生物學(xué)

14、的研究內(nèi)容一、環(huán)境與環(huán)境科學(xué)一、環(huán)境與環(huán)境科學(xué) “環(huán)境環(huán)境”(environment): (environment): 環(huán)境科學(xué)中的環(huán)境是指以環(huán)境科學(xué)中的環(huán)境是指以人類為主體的外部世界，即人類賴以生存和發(fā)展的物人類為主體的外部世界，即人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)條件的綜合體。質(zhì)條件的綜合體。 環(huán)境組成環(huán)境組成: : 按組成要素，可把整個(gè)自然環(huán)境分為大按組成要素，可把整個(gè)自然環(huán)境分為大氣環(huán)境、水體環(huán)境、土壤環(huán)境和生態(tài)環(huán)境。也稱大氣氣環(huán)境、水體環(huán)境、土壤環(huán)境和生態(tài)環(huán)境。也稱大氣圈圈(atmosphere)(atmosphere)、水圈、水圈(hydrosphere)(hydrosphere)、巖石圈、

15、巖石圈(lithosphere)(lithosphere)和生物圈和生物圈(biosphere)(biosphere)。 .l 環(huán)境科學(xué)環(huán)境科學(xué)(environmental science)(environmental science)是研究人類是研究人類與環(huán)境之間相互關(guān)系的學(xué)科。在宏觀上研究人類與環(huán)境之間相互關(guān)系的學(xué)科。在宏觀上研究人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境之間的相互作用和影響；在之間的相互作用和影響；在微觀上研究環(huán)境中的物質(zhì)，尤其是污染物質(zhì)在生微觀上研究環(huán)境中的物質(zhì)，尤其是污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的遷移、轉(zhuǎn)化和蓄積規(guī)律。重點(diǎn)研究與人物體內(nèi)的遷移、轉(zhuǎn)化和蓄積規(guī)律。重點(diǎn)研究與人們健康直

16、接相關(guān)的生活環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境，們健康直接相關(guān)的生活環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境，因污染因污染所致的環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律及其綜合整治技術(shù)與方所致的環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律及其綜合整治技術(shù)與方法法 。.環(huán)境微生物學(xué)的研究內(nèi)容環(huán)境微生物學(xué)的研究內(nèi)容一、自然環(huán)境中微生物的多樣性一、自然環(huán)境中微生物的多樣性二、自然環(huán)境中的微生物生態(tài)學(xué)研究二、自然環(huán)境中的微生物生態(tài)學(xué)研究三、污染環(huán)境中的微生物生態(tài)學(xué)研究三、污染環(huán)境中的微生物生態(tài)學(xué)研究四、四、廢棄物生物處理中微生物學(xué)原理和方法的研究廢棄物生物處理中微生物學(xué)原理和方法的研究 生物膜法生物膜法 活性污泥法活性污泥法環(huán)境微生物學(xué)：環(huán)境微生物學(xué)：研究人類的生存環(huán)境與微生物之研究人類的生存環(huán)境與微生物之間相互關(guān)系的科學(xué)間相互關(guān)系的科學(xué)。環(huán)境生物學(xué)微生物學(xué)環(huán)境微生物學(xué).赤潮是指海洋中某些浮游生物（尤指藻類）、原生動物或細(xì)