環(huán)境微生物學(xué)講稿N（01緒論）

環(huán)境微生物學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院樂毅全王磊2013-2014學(xué)年第二學(xué)期

本課程的基本情況本課程是環(huán)境類(給水排水工程)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課；與另一門課《環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》相結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)完整的體系；本課程強(qiáng)調(diào)每個(gè)學(xué)生要?jiǎng)邮?，通過實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)講課內(nèi)容的理解和記憶；本課程內(nèi)容分兩大部分：一是微生物學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)；二是微生物學(xué)在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用。本課程的教材：周群英、王士芬《環(huán)境工程微生物學(xué)》,高等教育出版社，2008年，第三版樂毅全、王士芬主編《環(huán)境微生物學(xué)》,化學(xué)工業(yè)出版社，2011年，第二版關(guān)于教材：在整個(gè)教學(xué)過程中，教材是主要的依據(jù)。教師在上課過程中，也會(huì)適當(dāng)增加一些內(nèi)容。由于學(xué)時(shí)關(guān)系，有些內(nèi)容可能不在課堂上詳細(xì)講述。每個(gè)同學(xué)可以根據(jù)自己的情況，進(jìn)行學(xué)習(xí)或選擇一些相關(guān)的書進(jìn)行閱讀。同時(shí)也熱忱歡迎大家在學(xué)習(xí)過程中，就各種問題與教師展開交流。在上課的過程中，同學(xué)們也可以提出自己的要求，對(duì)課程的內(nèi)容、授課的方式等提出意見，老師將根據(jù)情況對(duì)課程進(jìn)行調(diào)整。教師：樂毅全辦公室：環(huán)境學(xué)院實(shí)驗(yàn)樓411房間聯(lián)系電話：65989079E-mail:Tongjileyiquan@126.com另外，歡迎大家登陸學(xué)院網(wǎng)站上精品課程中有關(guān)本課程的內(nèi)容，下載一些資料，并提出寶貴意見，以便進(jìn)一步改進(jìn)。關(guān)于實(shí)驗(yàn)課：內(nèi)容上緊密相關(guān)，大家要重視實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)課地點(diǎn)：環(huán)境學(xué)院實(shí)驗(yàn)樓417室。時(shí)間：按照每人各自的選課時(shí)間。實(shí)驗(yàn)任課老師：王士芬張嫻關(guān)于本課程的作業(yè):

自主型作業(yè)《環(huán)境微生物學(xué)》

緒論

緒論主要內(nèi)容：第一節(jié)環(huán)境微生物學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)研究對(duì)象研究任務(wù)第二節(jié)微生物的概述微生物的定義微生物的特點(diǎn)原核微生物與真核微生物微生物的命名與分類第一節(jié)環(huán)境微生物學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)一、環(huán)境微生物學(xué)的研究對(duì)象定義：環(huán)境微生物學(xué)是研究與環(huán)境領(lǐng)域（包括環(huán)境工程、給水排水工程以及環(huán)境科學(xué)）有關(guān)的微生物及其生命活動(dòng)規(guī)律。研究?jī)?nèi)容具體包括：微生物個(gè)體形態(tài)、群體形態(tài)；細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能、生理特性、生長繁殖、遺傳變異等；微生物與環(huán)境的關(guān)系（尤其是微生物與污染環(huán)境之間的關(guān)系）；微生物對(duì)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化分解作用（特別是應(yīng)用微生物來處理各種污染物質(zhì)，如廢水、廢氣和固體廢棄物、治理被污染的環(huán)境），以及微生物在給水排水工程中的應(yīng)用等。二、環(huán)境微生物學(xué)的研究任務(wù)兩大任務(wù)：１）防止或消除有害微生物２）充分利用有益的微生物資源三、微生物在環(huán)境污染治理（水處理）中的應(yīng)用１）在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面（水污染的監(jiān)測(cè)）利用在環(huán)境中生存的生物的種類、數(shù)量、活性等特征，來判斷環(huán)境狀況的好壞。這些生物稱為指示生物。如：飲用水衛(wèi)生的微生物指標(biāo)（細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群數(shù)等）生物監(jiān)測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)：生物監(jiān)測(cè)的主要優(yōu)點(diǎn)：(a)長期性——匯集了生物在整個(gè)生活時(shí)期中環(huán)境因素改變的情況，可以反映當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境變化；(b)綜合性——能反映環(huán)境諸因子、多成分對(duì)生物有機(jī)體綜合作用的結(jié)果；(c)直觀性——直接把污染物與其毒性聯(lián)系起來；(d)靈敏性——有時(shí)甚至具有比精密儀器更高的靈敏性，有助于提早發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染。生物監(jiān)測(cè)的主要缺點(diǎn)：(a)定量化程度不夠；(b)需要一定的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。２）在環(huán)境治理方面包括水、大氣、固體廢棄物處理方面其中特別在水處理方面，有著大量成功應(yīng)用的例子。第二節(jié)微生物的概述一、微生物的定義微生物是指所有形體微小，用肉眼無法看到，須借助于顯微鏡才能看見的，單細(xì)胞或個(gè)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的多細(xì)胞，或無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的低等生物的統(tǒng)稱。Toosmalltobeseenwithnakedeyes二、微生物的特點(diǎn)（一）個(gè)體極小

微生物的個(gè)體極小，微米（μm）級(jí)的，用光學(xué)顯微鏡觀察。大多數(shù)病毒小于0.2μm，是納米（nm）級(jí)的，用電子顯微鏡觀察。各種顯微鏡和肉眼的分辨范圍（二）分布廣，種類繁多

微生物分布極廣，同一種微生物世界各地都有，在江、河、湖、海、土壤、空氣、高山、溫泉水、人和動(dòng)物體內(nèi)外，酷熱的沙漠，寒冷的雪地，南極、北極、冰川、污水、淤泥、固體廢物等處處都有。微生物的營養(yǎng)類型和代謝途徑呈多樣性，從無機(jī)營養(yǎng)到有機(jī)營養(yǎng)，能充分利用自然資源。呼吸類型多樣性，在有氧環(huán)境、缺氧環(huán)境、無氧環(huán)境均有能生活的種類。有喜歡在極端高溫、低溫、高鹽度和極端pH生活的微生物，種類繁多，數(shù)量龐大。（三）繁殖快多以裂殖方式繁殖后代，在適宜的環(huán)境條件下，十幾分鐘至二十分鐘就可繁殖一代。（四）易變異單細(xì)胞微生物，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，細(xì)胞直接與環(huán)境接觸，易受環(huán)境因素影響，遺傳物質(zhì)DNA改變而變異或者變異為優(yōu)良菌種，或使菌種退化。三、原核微生物和真核微生物具有原核細(xì)胞的生物稱為原核微生物。原核細(xì)胞：其細(xì)胞核發(fā)育不完善，僅有核質(zhì)，沒有定形的細(xì)胞核，無明顯的核膜，沒有特異的細(xì)胞器，不進(jìn)行有絲分裂。典型的原核生物有細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌等。細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖具有真核細(xì)胞的生物稱為真核生物。真核細(xì)胞：細(xì)胞核發(fā)育完善，有定形的細(xì)胞核（核仁、染色體等），有明顯的核膜，有特異的細(xì)胞器，進(jìn)行有絲分裂。大多數(shù)生物，包括高等生物都是真核的，如酵母菌。酵母菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖四、微生物的分類與命名（一）微生物的分類在生物學(xué)上，對(duì)生物的分類采用按其生物屬性和它們的親緣關(guān)系有次序地分門別類排列成一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)中有七個(gè)等級(jí)：界(kingdom)、門(phylum或division)、綱(class)、目(order)、科(family)、屬(genus)、種(species)。必要時(shí)，還可以在這些等級(jí)之間再增設(shè)一些亞等級(jí)。微生物學(xué)中常用“株”的概念。每一種生物，包括微生物，都可在這個(gè)系統(tǒng)中找到相應(yīng)的位置?，F(xiàn)在又提出“三域”學(xué)說，也就是再增加一個(gè)等級(jí)“域”。其中種(species)是分類的基本單位。具有完全或極多相同特點(diǎn)的有機(jī)體構(gòu)成種。種是客觀的存在，而種以上的等級(jí)的劃分，具有主觀性的成分。性質(zhì)相似、相互關(guān)聯(lián)的各種組成屬。相近似的屬合并為科。近似的科合并為目。近似的目歸納為綱。綜合各綱成為門。由此構(gòu)成一個(gè)完整的分類系統(tǒng)。分類的過程：種→屬→科→目→綱→門→界分類與鑒定：

分類是對(duì)已知的微生物進(jìn)行分門別類的工作，以方便研究工作和研究生物類群之間的親緣關(guān)系；

鑒定是對(duì)未知的微生物進(jìn)行研究，來確定其在生物分類系統(tǒng)中所處的位置（給出相應(yīng)的學(xué)名等）。微生物的分類有其分類系統(tǒng)，其中最常用的也是具有權(quán)威性的是《伯杰氏手冊(cè)》，是對(duì)原核微生物（細(xì)菌等）進(jìn)行分類；另外，放線菌、真菌（包括絲狀真菌和酵母菌）等也有各自的分類系統(tǒng)。二界學(xué)說：動(dòng)物界和植物界（林奈）三界學(xué)說：增加一個(gè)原生生物界（Haeckel,1886年)隨著人們認(rèn)識(shí)的進(jìn)步，新的生物類群劃分方法也不斷被提出。1969年，魏塔克提出“五界學(xué)說”，后經(jīng)Margulis修改，為較多的人所接受：原核生物界、真核原生生物界、真菌界、動(dòng)物界、植物界。我國學(xué)者提出的六界學(xué)說，在上述五界的基礎(chǔ)上再增加一個(gè)病毒界。六界學(xué)說：

非細(xì)胞形態(tài)－－－－－－－－－－－－－病毒界原核生物（細(xì)菌、放線菌、藍(lán)藻）－原核生物界具細(xì)（原生動(dòng)物、藻類）－真核原生生物界胞真核生物（酵母菌、霉菌）－－－－－真菌界形（后生動(dòng)物）－－－－－－－動(dòng)物界態(tài)（低、高等植物）－－－－－植物界三域?qū)W說：將生物分為三個(gè)“域”（界以上的分類單位）：古細(xì)菌真細(xì)菌真核生物人類認(rèn)識(shí)和了解微生物的歷史很長，從列文·虎克開始，許多著名的微生物學(xué)家通過他們出色的工作，為我們解開了一個(gè)又一個(gè)有關(guān)微生物的謎團(tuán)，使我們今天能對(duì)這些微小的生物有比較全面的了解。巴斯德（細(xì)菌學(xué)家）科學(xué)家羅伯特·科赫（細(xì)菌學(xué)家）科學(xué)家第一次發(fā)明了細(xì)菌照相法；第一次發(fā)現(xiàn)了炭疽熱的病原細(xì)菌——炭疽桿菌；第一次證明了一種特定的微生物引起一種特定疾病的原因第一次分離出傷寒桿菌；第一次發(fā)明了蒸汽殺菌法；第一次分離出結(jié)核病細(xì)菌；第一次發(fā)明了預(yù)防炭疽病的接種方法；第一次發(fā)現(xiàn)了霍亂弧菌；第一次提出了霍亂預(yù)防法；第一次發(fā)現(xiàn)了鼠蚤傳播鼠疫的秘密；第一次發(fā)現(xiàn)了睡眠癥是由采采蠅傳播的。制定科赫法則：（科赫為研究病原微生物制訂了嚴(yán)格準(zhǔn)則,被稱為科赫法則,包括:一種病原微生物必然存在于患病動(dòng)物體內(nèi),但不應(yīng)出現(xiàn)在健康動(dòng)物內(nèi);此病原微生物可從患病動(dòng)物分離得到純培養(yǎng)物;將分離出的純培養(yǎng)物人工接種敏感動(dòng)物時(shí),必定出現(xiàn)該疾病所特有的癥狀;從人工接種的動(dòng)物可以再次分離出性狀與原有病原微生物相同的純培養(yǎng)物。）創(chuàng)立了固體培養(yǎng)基劃線分離純種法。

科赫的貢獻(xiàn)：斯坦利（病毒學(xué)家）首次提純并結(jié)晶了煙草花葉病毒（1935年）科學(xué)家弗萊明（青霉素的發(fā)現(xiàn)者）科學(xué)家格哈德·多馬克發(fā)明第一種抑菌藥物“百浪多息”（磺胺藥）科學(xué)家（二）微生