(1)-1 環(huán)境微生物學(xué)緒論

環(huán)境微生物學(xué)

第一章緒論第二章原核微生物第三章真核微生物第四章病毒第五章微生物生長(zhǎng)與代謝第六章微生物遺傳和變異第七章微生物生態(tài)第八章微生物在物質(zhì)循環(huán)中的作用第九章污水的生物處理第十章廢渣與廢氣生物處理第十一章污染環(huán)境的生物修復(fù)第十二章環(huán)保型微生物制劑的開(kāi)發(fā)應(yīng)用第十三章微生物與廢物資源化第十四章污染生物毒性的微生物檢測(cè)方法第十五章微生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的新進(jìn)展主要內(nèi)容第一章緒論第三節(jié)微生物學(xué)的發(fā)展史第一節(jié)微生物與環(huán)境第二節(jié)環(huán)境微生物學(xué)的定義與研究任務(wù)第一節(jié)微生物與環(huán)境一、微生物的發(fā)現(xiàn)

1676年，荷蘭，列文虎克，單式顯微鏡（復(fù)制品）1664年，英人虎克用于觀察霉菌的單筒復(fù)式顯微鏡荷蘭列文虎克（AntonvanLeeuwenhoek）與他的顯微鏡觀察結(jié)果A、C、F、G：桿菌E：球菌H：球菌的聚集體列文虎克向英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的信中對(duì)細(xì)菌形態(tài)的描繪

二、微生物的定義及主要類群p1非細(xì)胞生物——病毒原核生物——（細(xì)菌、古細(xì)菌）部分真核生物（真菌、藻類、原生動(dòng)物）2.微生物分類

微生物是指所有形體微?。?lt;0.2mm），單細(xì)胞或結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的多細(xì)胞，或沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的一群最低等生物。1、生物分類：細(xì)胞生物（原核生物和真核生物）、非細(xì)胞生物3、三原界（三域）系統(tǒng)：沃斯，1978根據(jù)微生物的16SrRNA堿基序列，對(duì)生物進(jìn)行劃分。真細(xì)菌古細(xì)菌真核生物4、生物的五界系統(tǒng)：

惠特克，1969年；動(dòng)物界植物界原生生物界真菌界原核生物界5、我國(guó)學(xué)者的六界學(xué)說(shuō)：P1，圖1-1

病毒界原核生物界真核生物界真菌界動(dòng)物界植物界中國(guó)上古神話中，地球有六界，并有六種上古神獸守護(hù)

一、五行八荒界（人間）

二、芥子六合界（次序）

三、九曲黃泉界（九地）

四、直符靈動(dòng)界（九天）

五、宇宙混沌界（太陽(yáng)）

六、坤元中宮界（太陰）

六道輪回中的六界為：地獄界、餓鬼界、畜生界、修羅界、人界、天界。

在大量以東方為背景的游戲及小說(shuō)中，往往會(huì)將世間分為六界。雖然分法稍有不同，但基本以游戲《仙劍奇?zhèn)b傳》中的世界觀為基準(zhǔn)，即：人、鬼、仙、妖、神、魔。

1、體積小，比表面積大單位：um(10-6m)或nm(10-9m)2μm0.5μm桿菌80個(gè)桿菌肩并肩總寬度=1根頭發(fā)絲的寬度1500個(gè)桿菌首尾相連總長(zhǎng)度=1粒芝麻的長(zhǎng)度微生物的體積大小三、微生物的特點(diǎn)不同生物類型細(xì)胞大小的比較微生物與其它生物種類的體積比較動(dòng)物的模式細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞核細(xì)菌病毒動(dòng)物、植物和微生物個(gè)體大小尺度范圍

微生物的比表面積比表面積：個(gè)體的表面積與體積之比。設(shè)定：人的比表面積=1

則：(與人等重)大腸桿菌比表面積=30萬(wàn)設(shè)球菌半徑r=0.5μm球菌表面積(S)＝4πｒ2＝3.1416μｍ2

球菌體積(V)＝4／3πｒ3＝0.236μｍ3

比表面=S/V＝3.1416/0.5236=6

設(shè)球菌半徑ｒ＝2μｍ

球菌面積(S)＝50.3μｍ2

球菌體積(V)＝33.5μｍ3

比表面=S/V＝50.3/33.5＝1.52、吸收多，轉(zhuǎn)化快人（50kg）500~1000g/d地鼠（體重100-120g）3g/d大腸桿菌細(xì)胞重量2000倍糖/h奶牛（500kg）合成0.5kg蛋白質(zhì)/24h微生物細(xì)胞合成自身重量30-40倍的細(xì)胞物質(zhì)/24h吸收多轉(zhuǎn)化快胃口大：

消耗自身重量2000倍食物的時(shí)間：大腸桿菌：1小時(shí)人：500年（按400斤/年計(jì)算）3、生長(zhǎng)旺，繁殖速大腸桿菌在合適的生長(zhǎng)條件下：12.5~20分鐘繁殖1代每小時(shí)分裂3代，由1個(gè)變成8個(gè)。經(jīng)24小時(shí)分裂72代，重約4722噸經(jīng)48小時(shí)可產(chǎn)生2.2×1043個(gè)后代。地球重的4000倍微生物代時(shí)及每日增殖率微生物名稱代時(shí)(分)溫度日增殖率乳酸菌38252.7×10^11大腸桿菌18371.2×10^24根瘤菌110258.2×10^3枯草桿菌31307.2×10^13光合細(xì)菌144301.0×10^3釀酒酵母120304.1×10^3念珠藻1380252.1硅藻1020202.64小球藻4202510.6草履蟲(chóng)642264.92

4、適應(yīng)性強(qiáng)，易變異1、對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用上的適應(yīng)性。2、對(duì)環(huán)境條件尤其是惡劣的“極端環(huán)境”的適應(yīng)性。

耐0～－196℃低溫耐250℃～300℃的高溫耐鹽（飽和鹽水）耐干燥（產(chǎn)芽孢細(xì)菌、真菌孢子）耐酸堿、耐缺氧、耐毒物、抗輻射適應(yīng)性強(qiáng)易變異青霉素生產(chǎn)菌的發(fā)酵水平1940年每毫升20單位2000年每毫升10萬(wàn)單位青霉素的使用劑量：1940年10萬(wàn)元單位/次1980年：輸液80萬(wàn)單位/次2000年：輸液800萬(wàn)-1000萬(wàn)單位/次青霉素對(duì)金黃色葡萄球菌最低抑制濃度0.02μg/ml200μg/ml5、分布廣，種類多微生物在自然界的分布：無(wú)處不在，無(wú)孔不入分布廣土壤空氣水域生物體內(nèi)外極端環(huán)境正常環(huán)境高空深海底2000米深的地層溫泉60年前，中國(guó)人乘飛機(jī)采集了160米到5300米的高空的氣樣并分析了其中的微生物發(fā)布狀況。我們生活在“微生物的海洋”中土壤：細(xì)菌數(shù)億/g人口腔中的微生物種類多地球上的微生物：估計(jì)有100萬(wàn)種以上已發(fā)現(xiàn)的微生物：約有10萬(wàn)種已開(kāi)發(fā)利用的微生物：約1000種，僅占已發(fā)現(xiàn)微生物種的約1%。微生物的微觀性研究手段的限制分離培養(yǎng)的局限微生物的種數(shù)類型低限傾向種數(shù)高限病毒與立克次氏體1,2171,2171,217

支原體424242

細(xì)菌與放線菌>1,0001,5001,500

藍(lán)細(xì)菌1,2271,5001,500

藻類15,05123,10023,100

真菌37,17547,30068,939原生動(dòng)物24,06824,06830,000總數(shù)79,78098,727127,298微生物的生理代謝類型多、代謝產(chǎn)物種類多。環(huán)境微生物學(xué)：研究人類的生存環(huán)境與微生物之間相互關(guān)系的科學(xué)。微生物學(xué)環(huán)境生物學(xué)環(huán)境微生物學(xué)第二節(jié)環(huán)境微生物學(xué)的定義與研究任務(wù)研究對(duì)象：人類生存環(huán)境中的微生物一、微生物在自然環(huán)境中存在的基本情況與活動(dòng)規(guī)律二、微生物對(duì)化學(xué)污染物的防治及其它有利影響

1.對(duì)污染物講解轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)性研究

2.在污染治理中的應(yīng)用性研究：三廢、脫氮除磷、污染環(huán)境修復(fù)

3.環(huán)境微生物制劑的開(kāi)發(fā)研究：

1）環(huán)保微生物制劑：生物農(nóng)藥、肥料、降解劑、生物塑料

2）廢物資源化中的微生物產(chǎn)品：SCP、沼氣等三、微生物對(duì)環(huán)境的有害影響及其防治

1.病原微生物

2.微生物代謝物

3.富營(yíng)養(yǎng)化水體中的微生物

四、環(huán)境監(jiān)測(cè)中的微生物學(xué)技術(shù)與方法

Ames實(shí)驗(yàn)、PCR、分子雜交3.研究任務(wù)4.研究意義：一、了解并揭示微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的地位與作用二、避免或防止微生物對(duì)人類的危害三、開(kāi)發(fā)、利用微生物以保護(hù)環(huán)境造福于人類一、史前時(shí)期（直觀應(yīng)用時(shí)期）第三節(jié)環(huán)境微生物學(xué)的發(fā)展歷史春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期微生物分解有機(jī)物質(zhì),漚糞積肥。公元二世紀(jì)的《神農(nóng)本草經(jīng)》

白僵蠶治病。公元6世紀(jì)后魏的賈思勰《齊民要術(shù)》

谷物制曲、釀酒、制醬、造醋、腌菜。豆科植物與其它作物輪作釀酒、醬、醋以及烘制面包等我國(guó)古代的釀酒作坊（漢代畫(huà)像）古埃及人釀制啤酒的場(chǎng)面二、初創(chuàng)時(shí)期（形態(tài)學(xué)發(fā)展時(shí)期）（17世紀(jì)下半葉——十九世紀(jì)中葉）使用顯微鏡觀察微生物世界的時(shí)期。代表人物：列文·虎克貢獻(xiàn):（１）發(fā)現(xiàn)了微生物世界（２）科學(xué)地描述了微生物的形態(tài)并闡述了它們的繁茂性．三、奠基時(shí)期（生理學(xué)發(fā)展時(shí)期）★微生物學(xué)直到十九世紀(jì)才得到發(fā)展原因：顯微鏡技術(shù)研究微生物的基本技術(shù)沒(méi)有建立。★十九世紀(jì)兩個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題的爭(zhēng)論促使了微生物研究技術(shù)的誕生。有關(guān)微生物的兩個(gè)疑難問(wèn)題：1、微生物是自然產(chǎn)生的嗎？2、傳染性疾病的本質(zhì)是什么？☆徹底否定了自然發(fā)生說(shuō)☆證實(shí)發(fā)酵由微生物引起1.微生物學(xué)之父巴斯德的功績(jī)☆免疫學(xué)—預(yù)防接種☆發(fā)明巴氏消毒法是一種利用較低的溫度既可殺死病菌又能保持物品中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)風(fēng)味不變的消毒法，常常被廣義地用于定義需要?dú)⑺栏鞣N病原菌的熱處理方法。巴斯德與自然發(fā)生說(shuō)新鮮食品擱置細(xì)菌檢定無(wú)細(xì)菌腐敗食品細(xì)菌檢定有細(xì)菌由非生命的物質(zhì)自然發(fā)生自然發(fā)生說(shuō)著名的曲頸瓶試驗(yàn)

該學(xué)說(shuō)認(rèn)為，不潔的衣物會(huì)自生蚤虱，污穢的死水會(huì)自生蚊蚋，骯臟的垃圾會(huì)自生蟲(chóng)蟻，糞便和腐敗的尸體會(huì)自生蠅蛆?？傊锟梢詮乃鼈兇嬖诘奈镔|(zhì)元素中自然發(fā)生，而沒(méi)有上代，古希臘學(xué)者亞里斯多德，中世紀(jì)神學(xué)家阿奎那，甚至連17世紀(jì)的大科學(xué)家哈維和牛頓，都相信這種學(xué)說(shuō)。曲頸瓶實(shí)驗(yàn)只允許空氣進(jìn)入2.科赫的功績(jī)☆證實(shí)炭疽病因—

炭疽桿菌,發(fā)現(xiàn)肺結(jié)核病原菌—結(jié)核桿菌（1905年獲諾貝爾獎(jiǎng)）☆

提出科赫法則☆發(fā)明固體培養(yǎng)基及配方,提出了純培養(yǎng)的概念和方法☆創(chuàng)造了細(xì)菌染色、顯微攝影的方法.健康者病者接觸傳染物感染得病科赫的有關(guān)實(shí)驗(yàn)——病原菌的發(fā)現(xiàn)炭疽病——炭疽芽孢桿菌科赫法則(證明某微生物是某疾病病原菌的四項(xiàng)要求)1、在患病動(dòng)物中存在可疑病原有機(jī)體，而健康動(dòng)物中沒(méi)有；2、可疑有機(jī)體在純培養(yǎng)中生長(zhǎng)；3、純培養(yǎng)中的可疑有機(jī)體細(xì)胞，能引起健康動(dòng)物發(fā)?。?、可疑有機(jī)體被再次分離，并且和最初分離的有機(jī)體一樣；霉菌菌落周圍出現(xiàn)抑制萄葡球菌生長(zhǎng)的抑制現(xiàn)象產(chǎn)黃青霉菌落細(xì)菌生長(zhǎng)抑制區(qū)域正常細(xì)菌生長(zhǎng)區(qū)域Fleming發(fā)現(xiàn)青霉素四、發(fā)展時(shí)期（生物化學(xué)水平）始于二十世紀(jì)初，發(fā)酵代表人物：E.Eüchner

（1897年）酵母細(xì)胞石英砂研磨過(guò)濾濾液葡萄糖酵母細(xì)胞酒精、CO2大型發(fā)酵罐攪拌裝置五、成熟時(shí)期（分子水平）始于二十世紀(jì)五十年代電子顯微鏡的使用DNA的發(fā)現(xiàn)微生物學(xué)及其分支學(xué)科★