环境微生物学第一周1

1、环境(hunjng)微生物学 Environmental Microbiology-授课(shuk)教师：刘刚电话信号：frankfox1999共五十九页环境微生物学(wi shn w xu)的4个主要研究任务：环境(hunjng)中微生物的状况与生活规律微生物对环境污染物的防治方法、方案微生物对环境的有害影响环境检测中的微生物学技术与方法共五十九页课程学时：54学时（18周）考试形式：闭卷（50%）：理论与应用(yngyng)考核作业（40%）：随堂考核、课后实践其它（10%）：出勤共五十九页 环境中的微生物与人类(rnli)生存的关系：1、微生物菌种是宝贵的自然资

2、源； （特点：有限性、地区(dq)差异性）2、各种有机污染物的降解者； （使地球上生命所需化学元素循环使用 、变废为宝）3、多种废物、垃圾的生物转化者； （有毒无机物转化为无毒）4、某些有毒、有害物质的传播者； （代谢产生有毒物质、菌体自身的致病性）共五十九页什么是微生物（microorganism）？众多肉眼不可见的、个体微小的低等生物的总称。微生物的特点：1、种类(zhngli)繁多、分布广繁；2、繁殖迅速、数量巨大；3、个体微小、容易变异；共五十九页第1章：环境(hunjng)中的微生物一、现代生物学的划分： 非细胞生物 病毒、亚病毒等（流感病毒、肺炎病毒） 生物 真细菌（乳酸菌、双歧杆

3、菌(gnjn)） 原核生物 古细菌 （可制备沼气的产甲烷菌） 细胞生物 几类微生物 （面包酵母、酿酒酵母） 真核生物 全部动物 植物 根据宏观、微观形态的不同，生活规律的变化划分共五十九页二、微生物的分类、命名与保藏(bocng)1、微生物的分类单位 界（kingdom）、门（division）、纲（class）、目（order）、科（family）、属（genus）、种（species）. 种是最基本的分类单位。有时会遇到亚种 根据(gnj)16S r和18SrRNA碱基序列的不同划分 古细菌细胞 真细菌生物 真核生物 共五十九页例如(lr)：酿酒酵母界：真核生物界(Fungi)门：子囊(z

4、nng)菌门(Ascomycota) 纲：半子囊菌纲(Hemiascomycetes) 目：酵母目(Saccharomycetales) 科：酵母科(Saccharomycetaceae) 属：酵母属(Saccharomyces) 种：酿酒酵母（S. cerevisiae)共五十九页2、微生物的命名拉丁学名：属名+种名。属名在前、种名在后，第一个字母大写，其后均斜体小写。中文微生物学(wi shn w xu)名：种名+属名例：金黄色葡萄球菌：Streprtococcus aureus 鼠伤寒沙门氏菌: Salmonella typhimurium 大肠杆菌：E.coli共五十九页3、微生物的其

5、他分类方法 （a）依据蛋白水平的差异 （b）化学分类法：气-液相色谱法 （c）经典的分类鉴定：依据细胞形态构造和生长状况的不同，血清学反应不同原核微生物分类最权威的代表作 “Bergeys Manual of Deteraminative Bacteriology”伯杰氏细菌(xjn)鉴定手册共五十九页三、非细胞型微生物病毒：动物(dngw)病毒、植物病毒、微生物病毒（噬菌体 bacteriophage）特点：无细胞结构、大多数仅由核酸和蛋白组成，而且核酸为DNA or RNA之一。 纳米级生物 （1mm=1000um; 1um=1000nm）例如：Sars，HIV， 乙肝病毒，禽流感病毒、烟

6、草花叶病毒。共五十九页噬菌体（bacteriophage）特征：寄生于细菌和放线菌，可使其细胞裂解的病毒。（1）烈性噬菌体：入侵可分5步：吸附、侵入、复制、装配(zhungpi)、释放 工业发酵中危害极大（味精发酵）（2）温和噬菌体：整合DNA，不裂解宿主细胞亚病毒：包含类病毒、拟病毒、朊病毒 特征：仅有核酸或蛋白如 :老年痴呆症、类风湿关节炎、疯牛病共五十九页四、细胞生物真细菌（Bacteria,亦称细菌）特点：形态多样、um级的微生物; 最常见的细菌形态：球菌(qijn)、杆菌、螺旋菌球菌：四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌、链球菌共五十九页杆菌：大肠杆菌(d chn n jn)； 螺旋菌：弧菌

7、共五十九页细菌(xjn)的细胞结构图共五十九页（1）细胞壁（cell wall）生理功能： a：固定外形和保护细胞; b：使不同的细菌具有不同的抗原性、 致病性和对噬菌体的敏感性; c：壁上的微孔允许(ynx)小分子进入，阻止大分子; d：鞭毛着力点，在细菌运动中起作用;共五十九页1884年丹麦人Christian Gram发明了一套染色法革兰氏染色法步骤：初染（结晶紫）、媒染（碘液）、脱色（乙醇）、复染（番红）四个步骤染色结果： 紫色的革兰氏阳性细菌G+与红色的革兰氏阴性细菌G-原理： 肽聚糖层厚度和结构的不同，导致细胞壁对染色过程中使用的乙醇的通透性和抗脱色能力(nngl)不同所致共五十九

8、页共五十九页共五十九页肽聚糖的结构(jigu)共五十九页细胞膜（cell membrane）主要化学成分：脂质与蛋白质，另有少量糖蛋白和糖脂。生理功能：a：控制膜内外的物质交换；b：合成细胞壁各组分(zfn)的场所c：维持细胞渗透压的屏障；d：氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；e：感受外界刺激，传递信息共五十九页质粒（plasmid）: 细菌(xjn)内独立于染色体以外的能自我复制并稳定遗传的小环状DNA分子。原生质体（球）：经过溶菌酶或青霉素处理过细胞壁的细菌共五十九页芽孢（spore）: 某些细菌在其生活史的一定阶段，由于生长(shngzhng)条件恶劣或营养缺乏而在细胞内形成的一种休眠体

9、。共五十九页伴胞晶体（parasporal crystal）： 芽孢杆菌属有些种如苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis,简称为Bt )在形成的芽孢的同时，细胞内产生一个(y )菱形或双锥形的碱性蛋白晶体共五十九页细胞壁以外(ywi)的结构鞭毛（flagella）：自细胞膜长出，游离于细胞外，有基础小体、钩状体和丝状体三部分组成,负责(fz)细菌的运动。菌毛（fimbria）:增加细菌吸附于其他物体或细胞的能力共五十九页 细菌的繁殖方式 细菌一般进行无性繁殖，表现(bioxin)为二分裂法繁殖，少数细菌存在着有性接合(借助性菌毛)。共五十九页真细菌(xjn)中的其他种类：

10、 放线菌（actinomycete） 鞘细菌(xjn)（sheathed bacteria） 滑动细菌（gliding bacteria）共五十九页放线菌微观(wigun)结构图共五十九页放线菌放线菌在形态上与真菌相似。然而，放线菌是属于(shy)一类具有分支状菌丝体的细菌。主要依据为：同属原核微生物：细胞核无核膜、核仁和真正的染色体；细胞质中缺乏线粒体、内质网等细胞器；核糖体为70S；细胞结构和化学组成相似：细胞具细胞壁，主要成分为肽聚糖，并含有DPA；放线菌菌丝直径与细菌直径基本相同；最适生长PH范围与细菌基本相同，一般呈微碱性；都对溶菌酶和抗生素敏感，对抗真菌药物不敏感；繁殖方式为无性繁

11、殖，遗传特性与细菌相似。 用近代分子生物学手段研究 结果表明为细菌，革兰染色为阳性共五十九页五、古细菌现今最古老的生物群，为地球原始大气缺氧时代生存下来的活化石。许多种类生活(shnghu)在极端严酷的环境中。为单细胞生物，无真正的核，核糖体蛋白与真核细胞的类似，细胞壁中无肽聚糖，不同于真细菌。共五十九页古细菌(xjn)与（真）细菌(xjn)的主要区别：1、16S rRNA序列与细菌不同；2、表面形态与内部结构不同于细菌；3、代谢过程与产物不同；4、主要的呼吸类型不同；5、生活环境与繁殖速度不同；如：极端嗜热的古细菌 生长要求温度45110C,最适温度80度以上，有的种最适温度为105C，分布

12、在火山口，燃烧过的煤矿内。一些稀有酶类的提取来源。共五十九页六、真菌（fungus） 最主要的真核微生物，包括多细胞分枝丝状霉菌 （mould）和单细胞酵母菌（yeast）。霉菌的形态： 霉菌菌丝较粗而长，形成(xngchng)的菌落较松散，呈绒毛状、 絮状或蜘蛛网状，一般比细菌菌落大几倍到几十倍。酵母菌的形态： 与细菌有些相似，但较细菌菌落大而厚，一般呈 油脂或腊脂状，表面光滑、湿润、呈乳白色或红色。共五十九页培养基上的霉菌(mjn)与酵母菌形态共五十九页显微镜下的丝状真菌(zhnjn)与酵母菌啤酒酵母丝状真菌(zhnjn)共五十九页真菌的繁殖真菌的繁殖，可以通过断裂、出芽和产生孢子的方式进

13、行无性繁殖。又可以通过配子的融合和减数分裂产生孢子而进行有性繁殖。 真菌不同的种类及不同的繁殖方式可分别(fnbi)产生不同的孢子（有性孢子或无性孢子）。共五十九页无性繁殖酵母菌最常见的无性繁殖方式(fngsh)是芽殖。芽殖发生在细胞壁的预定点上，此点被称为芽痕，每个酵母细胞有一至多个芽痕。共五十九页有性繁殖 通过两个性细胞即配子或两个性器官即配子囊交配，即经过质配、核配和减数分裂(jin sh fn li)三个不同的时期来产生新的个体的繁殖方式。共五十九页七、藻类； 藻类是一类真核生物(有些也为原核生物，如蓝藻门的藻类）。主要水生，能进行(jnxng)光合作用。体型大小各异，小至长1微米的单

14、细胞的鞭毛藻，大至长达60公尺的大型褐藻。共五十九页小球藻（Chlorella）为绿藻门小球藻属普生性单细胞绿藻，是一种球形单细胞淡水藻类，直径38微米(wi m)，是地球上最早的生命之一，出现在20多亿年前，基因始终没有变化，是一种高效的光合植物，以光合自养生长繁殖，分布极广。共五十九页小球藻 螺旋藻共五十九页蓝藻(ln zo)是原核生物，又叫蓝绿藻 蓝细菌；大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣，因此又叫粘藻。在所有藻类生物中，蓝藻是最简单、最原始的一种。蓝藻是单细胞生物，没有细胞核，但细胞中央含有核物质，通常呈颗粒状或网状，染色质和色素均匀的分布在细胞质中。该核物质没有核膜和核仁，但具有(jyu

15、)核的功能共五十九页共五十九页 谢谢(xi xie)！共五十九页课堂检测：1、请写出微生物的分类单位；2、详细阐述革兰氏染色(rns)的原理及步骤。共五十九页形状(xngzhun)奇怪的古细菌共五十九页印度(yn d)红雨显微镜照片(zhopin)电镜照片共五十九页细菌(xjn)的鞭毛与菌毛共五十九页根据(gnj)16S rRNA碱基序列的不同将细胞生物的划分为三界：古细菌、真细菌、真核生物：G+C含量的摩尔分数差别在2%之内是无意义的，差别在4%-5%之内时可以认为是同一个种内的不同菌株，差别在大于5%时两菌株不属于(shy)同一个种，10%-15%时是同属内的不同细菌，在20%-30%时可

16、认为是不同属甚至是不同科的细菌共五十九页现代(xindi)分类手段：基因和蛋白水平共五十九页革兰氏染色(rns)实验结果革兰氏阴性细菌(xjn)（G-）大肠杆菌革兰氏阳性（G+）枯草芽孢杆菌共五十九页正在破坏(phui)人体免疫系统的AIDS病毒(HIV)共五十九页芽孢(y bo)及染色共五十九页形态各异的微生物共五十九页SARS病毒(bngd)：共五十九页日本(r bn)广岛发现的一种流感病毒共五十九页疯牛病 (mad cow disease) 学名(xumng)为“牛海绵状脑病” (Bovine Spongiform Encephalopathy - BSE) 共五十九页病毒(bngd)的外形共五十九页游动(yu dn)孢子囊：水生真菌(zhnjn)的无性繁殖共五十九页内容摘要环境微生物学 Environmental Microbiology。根据宏观、微观形态的不同，生活规律的变化划分。目：酵母目(Sa