环境微生物学教学课件绪论-环境工程微生物学

第一章绪论,环境工程微生物学,张冬梅,Tel69036；E-mail：871635317,第一章绪论,课程安排,学分：3，考试课理论课：112周复习课：2个学时实验课：1315周考试：18周成绩：平时：30%，考试：70%,第一章绪论,1、环境微生物学王家玲等（华中科技大学），高等教育出版社，20032、环境微生物工程马文漪等（南京大学），南京大学出版社，1999。3、微生物学教程（第二版），周德庆主编，高教出版社，2002。,参考书目,第一章绪论,微生物微生物学环境与环境科学环境微生物学,第一章绪论,第一章绪论,第一节微生物的概述第二节微生物的分类第三节微生物学的发展史第四节微生物的命名第五节环境微生物学研究的内容和对象第六节环境的现状和面临的问题与微生物,第一章绪论,第一节微生物的概述,一、什么是微生物,微生物是一些形体微小，以单细胞或简单多细胞、甚或是没有细胞结构的形式存在的低等生物的统称。,第一章绪论,动物的模式细胞,动物细胞核,细菌,病毒,动物、植物和微生物个体大小尺度范围,不同生物类型细胞大小的比较,微生物与其它生物种类的体积比较,第一章绪论,二、微生物特点：,2m,0.5m,杆菌,1500个杆菌首尾相连,总长度=1粒芝麻的长度,m级：光镜可见nm级：电镜可见,1.形体微小、比表面积大,第一章绪论,2.吸收多、转化快,吸收速度是人的300万倍E.coli每小时消耗自身重量2000倍的糖,微生物代谢类型多样。基质广泛；能源谱宽；适应性强；代谢产物多样。,第一章绪论,3、生长旺，繁殖快,大肠杆菌在合适的生长条件下：12.520分钟繁殖1代。每小时分裂3代，由1个变成8个。经24小时分裂72代，重约4722吨。经48小时可产生2.21043个后代。,1、发酵工业：2、遗传学研究：缩短实验周期3、致病菌：传布快，危害大鼠疫：14世纪，欧洲1/4人口死亡马铃薯晚疫病：18451846年，欧洲100万人口饿死肝炎：80年代上海30万人口爱滋病：津巴布韦1/4人口感染,第一章绪论,4、适应性强，易变异,对营养物质的利用上的适应性。对环境条件尤其是恶劣的“极端环境”的适应性。耐0196低温耐250300的高温耐盐（饱和盐水）耐干燥（产芽孢细菌、真菌孢子）耐酸碱、耐缺氧、耐毒物、抗辐射,适应性,第一章绪论,5、分布广，种类多,微生物在自然界的分布：无处不在，无孔不入,分布广：,土壤空气水域生物体内外,极端环境,正常环境,高空深海底2000米深的地层温泉,第一章绪论,种类多：,地球上的微生物：估计有100万种以上已发现的微生物：约有10万种已开发利用的微生物：约1000种,微生物的微观性研究手段的限制分离培养的局限,第一章绪论,第二节微生物的分类,无细胞结构生物病毒具细胞结构生物,生物,原核生物,真核生物,真细菌古细菌,真菌藻类原生动物动物植物,真细菌,真菌藻类原生动物动物植物,真核生物,古细菌,生物,沃氏提出的三域（三原界）分类系统,第一章绪论,微生物的命名,采用“双名法”，属名(第一个字母大写)+种名(第一个字母小写)构成。,学名=属名+种名+(首次定名人)+现名定名人+现名定名年份,必要（斜体）,可省略（正体）,例如，大肠埃希氏菌（简称大肠杆菌）Escherichiacoli(Migula)CastellanietChalmers1919,第一章绪论,第三节微生物的发展史,第一章绪论,微生物学发展简介,第一章绪论,一、史前时期（直观应用时期）,春秋战国时期微生物分解有机物质,沤粪积肥。公元二世纪的神农本草经白僵蚕治病。公元6世纪后魏的贾思勰齐民要术谷物制曲、酿酒、制酱、造醋、腌菜。豆科植物与其它作物轮作,第一章绪论,二、初创时期（形态学发展时期）,（17世纪下半叶十九世纪中叶）使用显微镜观察微生物世界的时期。代表人物：列文虎克,贡献:（）发现了微生物世界（）科学地描述了微生物的形态并阐述了它们的繁茂性,1676年，荷兰，列文虎克，单式显微镜,第一章绪论,三、奠基时期（生理学发展时期）,十九世纪下半叶有关微生物的两个疑难问题：1、生物是自然产生的吗？2、传染性疾病的本质是什么？,第一章绪论,新鲜食品,搁置,细菌检定,无细菌,腐败食品,细菌检定,有细菌,自然发生说,由非生命的物质自然发生,、巴斯德与自然发生说,第一章绪论,巴斯德反驳自然发生说的三个实验,第一个实验：,空气,乙醇、醚混合物,棉纤维,沉淀物,检测,第一章绪论,加热,营养液,密封,放置,细菌检测,无细菌检出,自然发生说质疑：无机物自然变为生命有机体必须提供新鲜的空气,巴斯德反驳自然发生说的三个实验,第二个实验：,第一章绪论,巴斯德反驳自然发生说的三个实验,第三个实验：,第一章绪论,、科赫与疾病的病菌说,科赫的有关实验病原菌的发现,炭疽病炭疽芽孢杆菌,科赫法则(证明某微生物是某疾病病原菌的四项要求)1、在患病动物中存在可疑病原有机体，而健康动物中没有；2、可疑有机体在纯培养中生长；3、纯培养中的可疑有机体细胞，能引起健康动物发病；4、可疑有机体被再次分离，并且和最初分离的有机体一样；,第一章绪论,四、发展时期（生物化学水平）,始于二十世纪初，代表人物：E.Bchner（1897年）毕希纳,酵母细胞,石英砂研磨,过滤,滤液,葡萄糖,酵母细胞,酒精、CO2,第一章绪论,五、成熟时期（分子水平）,始于二十世纪五十年代,电子显微镜的使用DNA的发现,第一章绪论,二、微生物学1.定义微生物学（microbiology）是在分子、细胞、个体或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动的基本规律，并将其应用于工业发酵、农业生产、医学卫生和生物工程等领域的学科。,第一章绪论,2.微生物学有许多分支学科：依据研究的生命现象，可划分为微生物分类学、微生物生理学、微生物遗传学等。依据微生物的应用领域，又可将微生物学划分为工业微生物学、农业微生物学、环境微生物学等。环境微生物学是微生物学的重要分支学科之一。,第一章绪论,第四节环境微生物学的研究内容,一、环境与环境科学“环境”(environment):环境科学中的环境是指以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的综合体。环境组成:按组成要素，可把整个自然环境分为大气环境、水体环境、土壤环境和生态环境。也称大气圈(atmosphere)、水圈(hydrosphere)、岩石圈(lithosphere)和生物圈(biosphere)。,第一章绪论,环境科学(environmentalscience)是研究人类与环境之间相互关系的学科。在宏观上研究人类社会经济发展与环境之间的相互作用和影响；在微观上研究环境中的物质，尤其是污染物质在生物体内的迁移、转化和蓄积规律。重点研究与人们健康直接相关的生活环境和生产环境，因污染所致的环境质量变化规律及其综合整治技术与方法。,第一章绪论,环境微生物学的研究内容,一、自然环境中微生物的多样性二、自然环境中的微生物生态学研究三、污染环境中的微生物生态学研究四、废弃物生物处理中微生物学原理和方法的研究生物膜法活性污泥法,环境微生物学：研究人类的生存环境与微生物之间相互关系的科学。,环境微生物学,第一章绪论,第五节环境的现状和面临的问题与微生物,赤潮是指海洋中某些浮游生物（尤指藻类）、原生动物或细菌等在一定环境条件下爆发性繁殖或聚集达到某一水平，引起水色变化或对其它海洋生物产生危害作用的一种生态异常现象。,赤潮,第一章绪论,1992年世界环境与发展大会上通过的定义是“包括气候和人类活动在內种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润地区的土地退化”。也就是由于大风吹蚀，流水侵蚀，土壤盐漬化等造成的土壤生产力下降或丧失，都称为荒漠化