环境工程微生物学第一章

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1、环境工程微生物学 Environmental Engineering Microbiology,授课人员,罗泽娇（理论授课） 13476212088 ,随机调查,为什么学习本课？,随机调查,微生物与你的专业有什么关系？,随机调查,你对微生物了解多少？,教学目的,建立与特定环境过程相关的微生物学、生物化学、分子生物学基础；掌握微生物学在环境与工程处理中的应用。 微生物多样性 (代谢的多样性)； 极端环境中的生物； 微生物生态学； 生物地球化学循环； 污染物的生物学命运； 水质控制。,参考书目,参考书 环境工程微生物学 环境工程微生物习题集，罗泽娇编 课外参考书 环境微生物学，王家玲编，高教出版社

2、 环境微生物工程，马文漪等，南大出版社 现代微生物学，刘志恒主编，科学出版社 微生物学（影印版），科学出版社,办公时间,周二 400-530 PM周四 1000-1130 AM,课程大纲,第1章 绪论 第2章 原核微生物 第3章 真核微生物 第4章 非细胞微生物-病毒 第5章 微生物的营养 第6章 微生物的代谢 第7章 微生物的生长繁殖及其控制 第8章 微生物的遗传变异和育种 第9章 微生物的生态 第10章 微生物对环境污染物的降解与转化 第11章 环境微生物检测 第12章 微生物在水污染控制中的应用 第13章 微生物在固体废物和大气污染治理中的应用 第14章 生物修复技术 第15章 微生物新

3、技术在环境治理中的应用 第16章 微生物的分类命名与保藏,课程大纲,实验部分 实验1 光学显微镜的操作、细菌形态的观察 实验2 微生物的染色 实验3 培养基的制备和灭菌 实验4 细菌纯种的分离及接种技术 实验5 微生物培养特征及个体形态的观察 实验6 显微镜微生物计数法 实验7 水中细菌总数的测定 实验8 大肠菌群数的测定-多管发酵法,第一章 绪论,1.1 微生物的概念 1.2 微生物学的研究内容 1.3 人类对微生物的认识及研究 1.4 环境工程微生物学的概念 1.5 环境工程微生物学的研究内容和任务 1.6 环境工程微生物的学发展及研究现状 1.7 环境工程微生物学所涉及的学科,1.1 微

4、生物的概念,微生物(Microorganism，MS)：微生物是指个体微小、形态构造简单的无器官分化或仅有低级器官分化的单细胞的或多细胞的或非细胞生物的统称，一般要借助显微镜才能观察。 主要包括 无细胞结构且不能独立生活的病毒； 属原核细胞的细菌(真细菌和古细菌)、放线菌、蓝细菌(蓝藻)、支原体、衣原体及立克次氏体； 真核细胞的真菌、单细胞藻类及原生动物等。,1.2 微生物学的研究内容,微生物学(Microbiology)：研究微生物生命活动规律的一门学科。内容包括研究微生物的形态结构、分类、生态、营养代谢、生长发育、遗传变异等。其目的是认识、利用、控制和改造微生物，为人类造福。 环境微生物学

5、：研究人类生存环境与微生物之间的相互关系与作用规律的科学，它着重研究微生物对人类环境所产生的有益与有害影响，阐明微生物、污染物与环境之间相互关系及作用规律。,1.3 人类对微生物的认识及研究,微生物推测时期：公元前5000年到公元1675年(清，康熙十四年)，思想家推测传染病可能是由于微小生物生长的结果，但无法验证；,1.3 人类对微生物的认识及研究,微生物推测时期 微生物的发现时期：17世纪19世纪，以列文虎克1675年发表的作品为代表；又叫形态学时期。,微生物学的开山祖,1.3 人类对微生物的认识及研究(续1),微生物的认识和利用时期：从19世纪中期到20世纪初（又称生理学时期） 路易巴斯

6、德(18221895 ) （道光2年甲午中日战争），法国的化学家和伟大的微生物学家,细菌学之父,1.3 人类对微生物的认识及研究(续1),微生物的认识和利用时期：从19世纪中期到20世纪初 路易巴斯德(18221895 ) ，法国的化学家和伟大的微生物学家 A 证实微生物的活动； B 初步应用免疫学，利用预防接种法治疗疾病，给人类带来幸福（如人类通过种牛痘预防天花病）； C 证实了发酵作用与微生物活动有关； D 发明了巴氏灭菌法 E 分离鉴定了引起家蚕蚕病杆菌并提出预防措施，被誊为细菌学之父。,1.3 人类对微生物的认识及研究(续2),微生物的认识和利用时期：从19世纪中期到20世纪初 罗佰特

7、柯赫 (18431910)（道光23年清宣统二年）,1.3 人类对微生物的认识及研究(续2),微生物的认识和利用时期：从19世纪中期到20世纪初 罗佰特柯赫 (18431910) A 提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则柯赫原则（柯赫法则），被誉为细菌学技术之父； B 具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌； C 发现了肺结核病的病原菌(当时死亡率极高)，因此获得诺贝尔奖; D微生物基本操作技术方面的贡献：用固体培养基分离纯化微生物的技术、配制培养基等。,1.3 人类对微生物的认识及研究(续3),近代微生物学发展 （1）电镜的发展 （2）病毒的发现 1892年，俄国伊凡偌夫斯基186

8、41970 首先发现病毒; 1897年美国斯坦利（Stanley）分离到烟草（TMV）病毒结晶 （3）免疫学兴起：利用预防接种方法防病 （4） 化学疗法： 传染病用化学药物来治病 （5） 抗生素应用：用真菌等生物产生的抗生素来治疗疾病,1.4 环境工程微生物学的概念,环境工程微生物学：在对微生物进行一般性研究的基础上，着重研究自然环境和污染环境中微生物的特点、作用规律及微生物在环境与工程处理中应用的学科 。,1.5 环境工程微生物学的研究内容和任务,研究微生物的基础知识 研究栖息在各种环境中的微生物及其生态 饮水卫生微生物 自然界物质循环与转化 水体、土壤的自净作用，环境污染与环境工程净化的原

9、理。,(1)、土著菌的开发利用,自然环境中微生物,驯化,1.6 环境工程微生物学的发展及研究现状,(2)、构建遗传工程菌,1.6 环境工程微生物学的发展及研究现状,(3)、环境污染原位处理 生物修复Bioremediation：利用微生物清除土壤和水体包括地下水中的污染。,1.6 环境工程微生物学的发展及研究现状,(4)、污染物资源化及建立清洁生产工艺 利用废纤维素生产燃料乙醇 利用有机废物生产甲烷 利用木材废弃物所含纤维素生产木糖及木糖醇,高浓度有机无毒废水,酵母和光合细菌,单细胞蛋白,1.6 环境工程微生物学的发展及研究现状,(5)、基础研究 微生物降解转化污染物的机理深入到基因DNA的分

10、子水平 从基因DNA组成结构的变化追溯到相关的生理生化学的变化及其代谢功能的变化 从环境微生物中分离鉴定出特定降解污染物的基因，并应用该基因构建高效降解污染物的基因工程菌 利用环境微生物分子遗传学指标和生理生化指标作为生物标志（Biomarker）去指示环境污染状况 研究微生物降解污染物反应动力学及其数学模型和相关参数，发现清除污染物与相关因素之间的定量关系 计算机软件开发、试剂盒的应用、遥感技术的配合和多种传感器及生物反应器等,1.7 环境工程微生物学所涉及的学科,污染控制微生物工程领域 环境科学、微生物学、环境工程学 基础理论及工程实施领域 生物化学、遗传学、环境地学、环境毒理学、环境监测

11、与评价、生态学、水力学、气象学、土壤学等,1.8 微生物的特点,(1)、个体微小、构造简单、比表面积大；,(2)、种类繁多，分布广泛,1.8 微生物的特点,1.8 微生物的特点（续1）,(3)、生长繁殖快,1.8 微生物的特点（续2）,(1)、个体微小、构造简单、比表面积大； (2)、种类繁多，分布广泛 (3)、生长繁殖快 (4)、适应性强、易发生变异,1.9 学习与研究微生物的基本方法,(1)、普通光学显微镜 (2)、微生物染色法 (3)、培养观察法 (4)、微生物生理生化反应法 (5)、电子显微镜观察法 观察病毒 观察研究细微构造(如细胞壁层次),(1)、普通光学显微镜 (2)、微生物染色

12、法,1.9 学习与研究微生物的基本方法,(3)、培养观察法,1.9 学习与研究微生物的基本方法,(4)、微生物生理生化反应法,注：+90%以上阳性；-90%以上阴性；-/+多数阴性，少数阳性；d有不同生化型,1.9 学习与研究微生物的基本方法,（5）、电子显微镜观察法 观察病毒 观察研究细微构造(如细胞壁层次),最大的杆菌（电镜，10000倍）,1.9 学习与研究微生物的基本方法,门、纲、目、科、属名的字首字母要大写，除属名外不印成斜体字。属、种名印刷用斜体字或底下划线,1.10 微生物的分类单位与命名,二名法=属名+种的加词+(首次定名人)+现名定名人+定名年份 如Escherichia c

13、oli (Migula) Castellani 简写为E.coli.有时加命名人的姓来区别同物异名或同名异物 三名法=学名+种的加词+var.或subsp.+变种或亚种的加词（变种或亚种(在实验室获得的变异型，subsp.)的学名 Bacillus substilis var. niger 枯草芽孢杆菌黑色变种,1.10 微生物的分类单位与命名,菌株(strain)：同种不同来源的微生物纯培养。其名称放在学名后面，可用字母、符号、编号自行决定,1.10 微生物的分类单位与命名,1.11 微生物学的重要性,（1）、微生物在分类学中的地位,但是，微生物研究兴起后，出现疑问：如眼虫藻，含叶绿体，又能

14、走动，无真正的细胞壁，属于动物还是植物？,1.11 微生物学的重要性,（1）、微生物在分类学中的地位,但是，微生物研究兴起后，出现疑问：如眼虫藻，含叶绿体，又能走动，无真正的细胞壁，属于动物还是植物？,（1）、微生物在分类学中的地位,1.11 微生物学的重要性,1.11 微生物学的重要性,（2）、微生物在环境中的作用 物质循环 植物病原菌 生物防治剂 环境保护,花卉病虫害,1.11 微生物学的重要性,（3）、医学 引起疾病 抗生素 药物,甲癣,1.11 微生物学的重要性,（4）、食品 食品加工 食品腐败,发酵罐,螺旋藻,腐乳,1.11 微生物学的重要性,（5）、生物工程 合成化合物 （6）、科学研究 用作模式生物去研究生物化学和遗传学的过程 几百万个同样的、单细胞的拷贝，能以大量、非常快速而且低值获得均质的实验材料；且没有种族上的异议,DNA,