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1、环境工程微生物学环境工程微生物学李力李力 2010.9 威海大学环境工程微生物学教材教材 周群英等，周群英等，周群英等，周群英等，环境工程微生物学环境工程微生物学环境工程微生物学环境工程微生物学（第（第（第（第3 3 3 3版），高等教版），高等教版），高等教版），高等教育出版社育出版社育出版社育出版社参考书参考书1 1 王家玲等，环境微生物学（第王家玲等，环境微生物学（第2 2版），高等教育出版版），高等教育出版社社2 BROCK2 BROCK微生物生物学（微生物生物学（BROCK BIOLOGY OF BROCK BIOLOGY OF MICROORGANISMSMICROORGANISM
2、S） （第（第1111版），科学出版社版），科学出版社3 3 沈萍等，微生物学（第二版），高等教育出版社沈萍等，微生物学（第二版），高等教育出版社威海大学环境工程微生物学绪论绪论第一节第一节 学习目的、学习内容与学习方法学习目的、学习内容与学习方法目的目的内容内容方法方法第二节第二节 微生物的概述微生物的概述原核微生物与真核微生物原核微生物与真核微生物微生物的分类和命名微生物的分类和命名环境工程微生物类群环境工程微生物类群微生物的特点微生物的特点威海大学环境工程微生物学第一节第一节 学习目的、学习内容与学习方法学习目的、学习内容与学习方法有机物的分解者有机物的分解者无机物的转化者无机物的转化者
3、环境污染指示生物环境污染指示生物微生物合成与绿色化学微生物合成与绿色化学微生物制剂与绿色农业微生物制剂与绿色农业微生物转化与生物能源微生物转化与生物能源微生物传感器微生物传感器病原微生物病原微生物微生物代谢产物微生物代谢产物水华水华微生物与人类环境微生物与人类环境学习目的学习目的威海大学环境工程微生物学第一节第一节 学习目的、学习内容与学习方法学习目的、学习内容与学习方法学习目的学习目的 学科需要学科需要环境工程学环境工程学环境科学环境科学 微生物学微生物学环境工程微生物学环境工程微生物学社会需求社会需求个人需求个人需求威海大学环境工程微生物学环境工程微生物学环境工程微生物学 学习内容学习内容
4、环境工程学环境工程学环境科学环境科学 微生物学微生物学对人类环境有益的微生物类群及有害的类群对人类环境有益的微生物类群及有害的类群研究对象研究对象威海大学环境工程微生物学环境工程微生物学学习内容环境工程微生物学学习内容对人类环境有益的微生物类群及有害的类群对人类环境有益的微生物类群及有害的类群形态构造形态构造章章1-3生理代谢生理代谢章章4遗传变异遗传变异章章6微生物生态微生物生态章章5、章、章7威海大学环境工程微生物学学习方法学习方法记忆记忆 基本概念基本概念理解理解 基本原理基本原理 应用实例应用实例实验实验威海大学环境工程微生物学第二节第二节 微生物的概述微生物的概述原核微生物原核微生物
5、 与与 真核微生真核微生物物按细胞的结构和遗传物质在细胞内的分布，可将生命按细胞的结构和遗传物质在细胞内的分布，可将生命有机体划分为有机体划分为原核生物原核生物和和真核生物真核生物比较内容比较内容原核微生物原核微生物真核微生物真核微生物有无真正的细胞核有无真正的细胞核 无（无核膜包围）无（无核膜包围） 有（有核膜包围）有（有核膜包围）有无分化的细胞器有无分化的细胞器无无有有是否进行有丝分裂是否进行有丝分裂核糖体类型核糖体类型否否70 S70 S是是80 S80 S威海大学环境工程微生物学微生物微生物（Microorganism, Microbe）微生物是指一切肉眼看不见或看不清楚而必须借助微生
6、物是指一切肉眼看不见或看不清楚而必须借助显微镜观察的微小生物的总称。显微镜观察的微小生物的总称。个体微小（个体微小（0.1mm0.1mm）、构造简单、低等生物）、构造简单、低等生物按进化水平及性状差异可分为（按进化水平及性状差异可分为（p8,p8,表表1-11-1）原核微生物原核微生物原核微生物原核微生物 包括古菌及广义细菌（细菌、放线菌、蓝细菌、包括古菌及广义细菌（细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次体、衣原体等）支原体、立克次体、衣原体等）真核微生物真核微生物真核微生物真核微生物 包括真菌、原生动物、藻类、后生动物包括真菌、原生动物、藻类、后生动物非细胞结构微生物非细胞结构微生物非细胞结构
7、微生物非细胞结构微生物 包括病毒、类病毒包括病毒、类病毒威海大学环境工程微生物学蓝细菌蓝细菌细菌细菌真菌真菌藻类藻类病毒病毒原生动物原生动物威海大学环境工程微生物学微生物的分类地位微生物的分类地位动物界动物界-植物界（细胞壁、光合作用、运动性）植物界（细胞壁、光合作用、运动性）微生物并非分类学名词微生物并非分类学名词Bergeys Manual of Determinative Bacteriology 是国际公认的细菌（原核微生物）分类权威著是国际公认的细菌（原核微生物）分类权威著作作威海大学环境工程微生物学五界系统五界系统原核生物界原核生物界原生生物界原生生物界真菌界真菌界动物界动物界植物
8、界植物界微生物的分类系统微生物的分类系统 1 两界系统两界系统 植物界和动物界植物界和动物界 2 三界系统三界系统 原生生物界、植物界和动物界原生生物界、植物界和动物界 3 四界系统四界系统 原生生物界、真菌界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界植物界和动物界 4 五界系统五界系统 （1959年年 惠特克）惠特克） （1866年 海克尔）海克尔） （1969年年 惠特克）惠特克）5 六界分类系统六界分类系统 原核生物界、原生生物界、原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界、动物界、真菌界、植物界、动物界、病毒界病毒界 （王大耜）（王大耜）6 细胞生物细胞生物三界（域）系统三界（域）系统威海大学环
9、境工程微生物学环境工程微生物类群（环境工程微生物类群（p8,p8,表表1-11-1）非细胞非细胞结构生物结构生物微生物微生物立克次体立克次体原核生物原核生物具细胞具细胞结构生物结构生物真核生物真核生物真菌界真菌界古菌古菌细菌细菌真核藻类真核藻类原生动物原生动物衣原体衣原体螺旋体螺旋体支原体支原体病毒病毒（酵母菌、霉菌）（酵母菌、霉菌）真细菌真细菌蓝细菌蓝细菌放线菌放线菌微型后生动物微型后生动物威海大学环境工程微生物学微生物的分类和命名微生物的分类和命名 微生物的分类微生物的分类 按照微生物的生物属性及亲缘关系将其排成条理清楚按照微生物的生物属性及亲缘关系将其排成条理清楚的各种分类单元或分类群。
10、的各种分类单元或分类群。 七级分类单元七级分类单元 例例 灰色链霉菌灰色链霉菌 界界 Kingdom 原核生物界原核生物界 门门 Phylum 亚门亚门/ / 超纲超纲 厚壁菌门厚壁菌门 (Tenericutes） 纲纲 Class 亚纲亚纲/ / 超目超目 枝形细菌纲枝形细菌纲 （Thallobacteria） 目目 Order 放线菌目放线菌目 （Actinomycetales） 科科 Family 亚科亚科/ 族族 链霉菌科链霉菌科（Streotomycetaceae） /亚族亚族 属属 Genus 链霉菌属链霉菌属 （Streptomyces） 种种 Species 灰色链霉菌灰色链霉
11、菌 (Streptomyces griseus)威海大学环境工程微生物学分类特征、分类依据、分类指标分类特征、分类依据、分类指标形态形态生理、生化反应生理、生化反应生态特性生态特性生活史特点生活史特点血清学反应血清学反应噬菌体的敏感性噬菌体的敏感性分子生物学指标分子生物学指标（G+C）% 16S rRNA 威海大学环境工程微生物学种：种：种是一个基本分类单位，它是一大群表型特征高度相种是一个基本分类单位，它是一大群表型特征高度相似、亲缘关系及其接近、与同属内其他种有明显差异的似、亲缘关系及其接近、与同属内其他种有明显差异的菌株的总称。菌株的总称。菌株：菌株：由一个独立分离的单细胞（单个病毒粒子
12、）繁殖而由一个独立分离的单细胞（单个病毒粒子）繁殖而成的纯种群体及其一切后代，或一种微生物的每一不同成的纯种群体及其一切后代，或一种微生物的每一不同来源的纯培养物均可称为该菌种的一个菌株。来源的纯培养物均可称为该菌种的一个菌株。 菌株命名菌株命名 E. coli K12种下分类单元种下分类单元 亚种亚种 subsp. (subspecies) 变种变种 var (variety) 型、类群型、类群 (form/group) 菌株、品系菌株、品系 (strain)威海大学环境工程微生物学微生物的命名微生物的命名俗名俗名/ /通俗命名通俗命名学名学名/ /科学命名科学命名 国际细菌命名法规国际细菌
13、命名法规学名学名= =属名属名+ +种加词种加词（ + +首次定名人首次定名人+ +现定名人现定名人+ +定定名年份）名年份）使用拉丁词、希腊词或拉丁化外来词使用拉丁词、希腊词或拉丁化外来词（出版物中应（出版物中应排版为斜体，手写时加下划线）排版为斜体，手写时加下划线）属名首字母大写属名首字母大写，为单数名词性；，为单数名词性；种名首字母小写种名首字母小写，名词或形容词名词或形容词双名法双名法双名法双名法 例：大肠埃希氏菌（大肠杆菌）例：大肠埃希氏菌（大肠杆菌） Escherichia coli 枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌 （枯草杆菌）（枯草杆菌） Bacillus subtilis 铜绿假单胞
14、菌（铜绿假单胞菌（绿脓杆菌绿脓杆菌） Pseudomonas aeruginosa威海大学环境工程微生物学微生物的特点微生物的特点微生物具有的共性中以体形微小为中心微生物具有的共性中以体形微小为中心红杉红杉 350 m 350 m 蓝鲸蓝鲸 34 m 34 m 双生病毒双生病毒 12-18 nm12-18 nm比面值比面值: : 人人=1=1，大肠杆菌，大肠杆菌=30=30万万大比面值有利于其跟周围环境进行物质、能量、信息交换大比面值有利于其跟周围环境进行物质、能量、信息交换10310210010-310-410-610-9km mmmmnm动植物界动植物界微生物微生物特点特点1 个体微小个体
15、微小体积小，比面值大体积小，比面值大比面值比面值=表面积表面积/体积体积威海大学环境工程微生物学微生物的特点微生物的特点特点特点2 代谢快，繁殖快代谢快，繁殖快 大比面值带来巨大的营养物质吸收面、代谢废物大比面值带来巨大的营养物质吸收面、代谢废物排泄面、环境信息的接受面排泄面、环境信息的接受面特点特点3 适应强，易变异适应强，易变异 微生物对极端环境具有惊人的适应力微生物对极端环境具有惊人的适应力威海大学环境工程微生物学南极南极Vostok湖冰芯样湖冰芯样 品中的微生物品中的微生物l海洋深处的某些硫细菌可在海洋深处的某些硫细菌可在250250，甚至，甚至300300高温下生长高温下生长l大多数
16、细菌能耐大多数细菌能耐0 0196196（液氮）的低温，甚至（液氮）的低温，甚至-253-253（液态氢）（液态氢）l某些嗜盐菌可在某些嗜盐菌可在32%32%的饱和盐水中正常生活的饱和盐水中正常生活l氧化硫硫杆菌可生长在氧化硫硫杆菌可生长在5-10% 的的H2SO4中中l脱碱硫杆菌生长最高脱碱硫杆菌生长最高pH=10.7,pH=10.7,某些青霉和某些青霉和曲霉可生长在曲霉可生长在pH=9-11pH=9-11条件下条件下威海大学环境工程微生物学超级细菌的启示超级细菌的启示 超级细菌，指滥用抗生素使得细菌的抗药性越来超级细菌，指滥用抗生素使得细菌的抗药性越来越强，耐绝大多数抗生素的细菌越强，耐绝
17、大多数抗生素的细菌 耐甲氧西林金黄色葡萄球菌耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA) (MRSA) 耐万古霉素肠球菌（耐万古霉素肠球菌（VREVRE）含新德里金属蛋白酶含新德里金属蛋白酶-1-1 基因基因 的的NDM-1NDM-1细菌细菌最后的抗生素最后的抗生素 替加环素替加环素 粘菌素粘菌素 万古霉素万古霉素威海大学环境工程微生物学特点特点4 分布广，种类多分布广，种类多 微生物因体积小，重量轻，可到处传播，微生物因体积小，重量轻，可到处传播， 地球上地球上除了火山中心，可分布于土壤、水体、大气、岩石除了火山中心，可分布于土壤、水体、大气、岩石威海大学环境工程微生物学课后复习题课后复习题P9P9： 4 4、6 6什么是微生物？原核微生物？真核微生物什么是微生物？原核微生物？真核微生物？环境工程微生物包括哪些主要类群？环境工程微生物包括哪些主要类群？如何理解微生物的种类多？如何理解微生物的种类多？ 威海大学环境工程微生物学
