第1章微生物学绪论

1、微生物学微生物学第一章绪论第一章绪论第一节微生物学的研究对象第一节微生物学的研究对象任务和方法任务和方法 一一.微生物学的研究对象：微生物学的研究对象： 微生物微生物(Microorganism)是广泛存在于自然界中是广泛存在于自然界中的一群肉眼看不见，所有个体微小的单细胞和的一群肉眼看不见，所有个体微小的单细胞和结构极为简单的多细胞以及没有细胞结构的低结构极为简单的多细胞以及没有细胞结构的低等生物的统称。等生物的统称。 微生物学的研究对象：病毒和类病毒；细菌、微生物学的研究对象：病毒和类病毒；细菌、支原体、立克次体、衣原体和放线菌；酵母菌、支原体、立克次体、衣原体和放线菌；酵母菌、霉菌、原生

2、动物和单细胞藻类霉菌、原生动物和单细胞藻类 二、微生物学的研究二、微生物学的研究 微生物形态和分类，结构和功能，微生微生物形态和分类，结构和功能，微生物生理代谢，遗传变异和生态环境。物生理代谢，遗传变异和生态环境。 微生物学微生物学(Microbiology)是生物学的一个是生物学的一个分支。按研究和应用领域可分为农业微分支。按研究和应用领域可分为农业微生物学、工业微生物学、医学微生物学、生物学、工业微生物学、医学微生物学、兽医微生物学、食品微生物学、海洋微兽医微生物学、食品微生物学、海洋微生物学、土壤微生物学等。生物学、土壤微生物学等。t 人体体表及体内存在大量的微生物：人体体表及体内存在大

3、量的微生物： 皮肤表面：平均皮肤表面：平均10万个细菌万个细菌/平方厘米；平方厘米； 口腔：细菌种类超过口腔：细菌种类超过500种；种； 肠道：微生物总量达肠道：微生物总量达100100万亿，万亿， 粪便干重的粪便干重的1/31/3是细菌，每克粪便的细菌总数为：是细菌，每克粪便的细菌总数为：10001000亿个；亿个；三、微生物与我们微生物无处不在，我们无时不生活在微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋微生物的海洋”中。中。t 细菌数亿细菌数亿/g土壤，土壤中的细菌总重量估计为：土壤，土壤中的细菌总重量估计为：10034 10 12 吨；吨；t 每张纸币带细菌：每张纸币带细菌：900万

4、个；万个；t 每个喷嚏的飞沫含每个喷嚏的飞沫含4500-1500004500-150000个细菌，重感冒患者为个细菌，重感冒患者为85008500万；万；微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友！时时刻刻与微生物时时刻刻与微生物“共舞共舞” 是是 祸祸？是是 福福？t 微生物是自然界物质循环的关键环节；微生物是自然界物质循环的关键环节；微生物是人类的朋友！微生物是人类的朋友！t 体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证；体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证； 帮助消化、提供必需的营养物质、组成生理屏障帮助消化、提供必需的营养物质、组成生理屏障t 微生物可以为我

5、们提供很多有用的物质；微生物可以为我们提供很多有用的物质； 有机酸、酶、各种药物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、酱油等等有机酸、酶、各种药物、疫苗、面包、奶酪、啤酒、酱油等等t 基因工程为代表的现代生物技术；基因工程为代表的现代生物技术；少数微生物也是人类的敌人少数微生物也是人类的敌人！鼠疫；鼠疫；天花；天花；艾滋病；艾滋病；疯牛病；疯牛病；埃博拉病毒；埃博拉病毒； 可以说，微生物与人类关系的重要性，你可以说，微生物与人类关系的重要性，你怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋利的怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋利的双刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也双刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也带来

6、带来“残忍残忍”的破坏。它给人类带来的利益不仅的破坏。它给人类带来的利益不仅是享受，而且实际上涉及到人类的生存。是享受，而且实际上涉及到人类的生存。t我国我国8000年前就开始出现了曲蘖酿酒；年前就开始出现了曲蘖酿酒；t4000年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒；年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒；t2500年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病；年前发明酿酱、醋，用曲治消化道疾病；t公元六世纪公元六世纪(北魏时期北魏时期)贾思勰的巨著贾思勰的巨著“齐民要术齐民要术”；t公元公元2 2世纪，张仲景：禁食病死兽类的肉和不清洁食物；世纪，张仲景：禁食病死兽类的肉和不清洁食物；t公元前公元前112112

7、年年-212-212年间，华佗：年间，华佗：“割腐肉以防传染割腐肉以防传染”；t公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花；公元九世纪痘浆法、痘衣法预防天花；t1346年，克里米亚半岛上的法卡城之战年，克里米亚半岛上的法卡城之战(靼坦人靼坦人-罗马人罗马人)；t16世纪，古罗巴医生世纪，古罗巴医生G.Fracastoro：疾病是由肉眼看不见疾病是由肉眼看不见 的生物的生物(living creatures)引起的；引起的；t1641年，明末医生吴又可也提出年，明末医生吴又可也提出“戾气戾气”学说；学说；第二节、微生物的发现和微生物学的建立与发展第二节、微生物的发现和微生物学的建立与发展一一.微生物的发现

8、微生物的发现1664年，英国人虎克（年，英国人虎克（Robert Hooke）曾用原始的显微镜对曾用原始的显微镜对生长在皮革表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行观察。生长在皮革表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行观察。1676年，微生物学的先驱年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次首次观察到了细菌。他没有上观察到了细菌。他没有上过大学，是一个只会荷兰过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在语的小商人，但却在1680年被选为英国皇家学会的年被选为英国皇家学会的会员。会员。二二.微生物学的奠基微生物学的奠基第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展第二节微生

9、物的发现和微生物学的建立与发展法国人巴斯德（法国人巴斯德（Louis Pasteur） （18221895）德国人柯赫（德国人柯赫（Robert Koch）（ 18431910）二二.微生物学的奠基微生物学的奠基第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展1.巴斯德巴斯德 (1) 发现并证实发酵是由微生物引起的；发现并证实发酵是由微生物引起的；(2) 彻底否定了彻底否定了“自然发生自然发生”学说；学说；化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗“酒病酒病”和和“蚕病蚕病”著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生

10、物，著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败。是它们引起有机质的腐败。(3) 免疫学免疫学预防接种预防接种首次制成狂犬疫苗首次制成狂犬疫苗(4)其他贡献其他贡献巴斯德消毒法：巴斯德消毒法：6065作短时间加热处理，杀死有害微生物作短时间加热处理，杀死有害微生物二二.微生物学的奠基微生物学的奠基第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展2.柯赫柯赫a）细菌纯培养方法的建立细菌纯培养方法的建立土豆切面土豆切面 营养明胶营养明胶 营养琼脂（平皿）营养琼脂（平皿）（1）微生物学基本操作技术方面的贡献）微生物学基本操作技术方面的贡

11、献b）设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养设计了各种培养基，实现了在实验室内对各种微生物的培养c）流动蒸汽灭菌流动蒸汽灭菌d）染色观察和显微摄影染色观察和显微摄影二二.微生物学的奠基微生物学的奠基第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展2.柯赫柯赫（2）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：）对病原细菌的研究作出了突出的贡献：a）具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌；b）发现了肺结核病的病原菌；（发现了肺结核病的病原菌；（1905年获诺贝尔奖）年获诺贝尔奖）c）证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则证明

12、某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则 著名的柯赫原则著名的柯赫原则1、 在每一相同病例中都出现这种微生物；在每一相同病例中都出现这种微生物；2 、要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；、要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来；3、用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会、用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主，同样的疾病会 重复发生；重复发生；4 、从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。、从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来。三三.微生物学发展过程中的重大事件微生物学发展过程中的重大事件第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展第二节微生

13、物的发现和微生物学的建立与发展t1890 Von Behring制备抗毒素治疗白喉和破伤风；制备抗毒素治疗白喉和破伤风；t1892 Ivanovsky 提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据；提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据；t1928 Griffith发现细菌转化；发现细菌转化；t1929 Fleming 发现青霉素；发现青霉素；t1944 Avery等证实转化过程中等证实转化过程中DNA是遗传信息的载体；是遗传信息的载体；t1953 Watson和和Crick提出提出DNA双螺旋结构；双螺旋结构；t19701972 Arber、Smith和和Nathans发现并提纯了发现并提纯了 DNA限制

14、性内切酶限制性内切酶t对其机理的研究导致对其机理的研究导致DNA是遗传物质的确证；是遗传物质的确证；t 外源遗传物质导入各种细胞的基因重组技术的建立；外源遗传物质导入各种细胞的基因重组技术的建立；三三.微生物学发展过程中的重大事件微生物学发展过程中的重大事件四、微生物的发现和微生物学的建立与发展四、微生物的发现和微生物学的建立与发展t1977 Woese提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群提出古生菌是不同于细菌和真核生物的特殊类群 Sanger首次对首次对f f174噬菌体噬菌体DNA进行了全序列分析；进行了全序列分析；t19821983 Prusiner发现朊病毒发现朊病毒(prion

15、)；t19831984 Mullis 建立建立PCR技术；技术；t1995第一个独立生活的细菌第一个独立生活的细菌(流感嗜血杆菌流感嗜血杆菌)全基团组序列全基团组序列 测定完成；测定完成；t1996 第一个自养生活的古生菌基因组测定完成；第一个自养生活的古生菌基因组测定完成；t 1997 第一个真核生物第一个真核生物(啤酒酵母啤酒酵母)基因组测序完成；基因组测序完成；（四）（四）20世纪的微生物学世纪的微生物学四、微生物的发现和微生物学的建立与发展四、微生物的发现和微生物学的建立与发展十九世纪末到二十世纪中期：十九世纪末到二十世纪中期：微生物学：微生物学：鉴定病原菌、鉴定病原菌、 研究免疫学及

16、其在预防疾病中的作用、研究免疫学及其在预防疾病中的作用、 寻找化学治疗药物、寻找化学治疗药物、 分析微生物的化学活性。分析微生物的化学活性。普通生物学：普通生物学：细胞的构造及其在繁殖和发展中的作用、细胞的构造及其在繁殖和发展中的作用、 植物和动物的遗传和进化的机制。植物和动物的遗传和进化的机制。动、植物动、植物 的生命活动规律的生命活动规律 适用于结构大大简单的适用于结构大大简单的微生物微生物？肌肉的糖酵解肌肉的糖酵解酵母菌乙醇发酵酵母菌乙醇发酵本质上的同一性本质上的同一性“生物化学的同一性生物化学的同一性”维生素维生素生长因子生长因子相同的化学本质相同的化学本质多种辅酶的前体多种辅酶的前体

17、辅酶为细胞代谢所必需辅酶为细胞代谢所必需（一切生命系统在代谢水平上具有相同的本质）（一切生命系统在代谢水平上具有相同的本质）对动植物起作用的遗传机制同样适用于微生物对动植物起作用的遗传机制同样适用于微生物生化突变生化突变细菌基因水平转移细菌基因水平转移微生物遗传学微生物遗传学肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验病毒重组实验病毒重组实验噬菌体感染实验噬菌体感染实验核酸是遗传的物质基础核酸是遗传的物质基础四四.20世纪的微生物学世纪的微生物学第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展 20世纪世纪40年代后，微生物自身的特点使其成为生物学年代后，微生物自身的特

18、点使其成为生物学研究的研究的“明星明星”，微生物学很快与生物学主流汇合，并被推到，微生物学很快与生物学主流汇合，并被推到了整个生命科学发展的前沿，获得了迅速的发展，在生命科了整个生命科学发展的前沿，获得了迅速的发展，在生命科学的发展中作出了巨大的贡献。学的发展中作出了巨大的贡献。微生物学与生物学发展的主流汇合、交叉，微生物学与生物学发展的主流汇合、交叉，获得了全面、深入的发展获得了全面、深入的发展（见（见P3 图图1-1微生物学的主要分支学科）微生物学的主要分支学科）Jacob等通过研究大肠杆菌诱导酶的形成机制而提出操纵子学说，等通过研究大肠杆菌诱导酶的形成机制而提出操纵子学说，阐明了基因表达

19、调控的机制，为分子生物学的形成奠定了基础。阐明了基因表达调控的机制，为分子生物学的形成奠定了基础。60年代年代Nirenberg等人通过研究大肠杆菌无细胞蛋白质合成体系等人通过研究大肠杆菌无细胞蛋白质合成体系及多聚尿苷酶，发现了苯丙氨酸的遗传密码，继而完成了全部及多聚尿苷酶，发现了苯丙氨酸的遗传密码，继而完成了全部密码的破译，为人类从分子水平上研究生命现象开辟了新的途径。密码的破译，为人类从分子水平上研究生命现象开辟了新的途径。“断裂基因断裂基因”、 “跳跃基因跳跃基因”、“重叠基因重叠基因”的发现，的发现，以及基因结构的精细分析、基因组测序等。以及基因结构的精细分析、基因组测序等。1941年

20、年Beadle和和Tatum用粗糙脉胞霉进行的突变实验用粗糙脉胞霉进行的突变实验使基因和酶的关系得以阐明，并提出了使基因和酶的关系得以阐明，并提出了“一个基因一个酶一个基因一个酶”的假说。的假说。第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展五五.微生物学在生命科学发展中的重要地位微生物学在生命科学发展中的重要地位1微生物是生物学基本理论研究中的理想实验对象，微生物是生物学基本理论研究中的理想实验对象， 对微生物的研究促进许多重大生物学理论问题的突破对微生物的研究促进许多重大生物学理论问题的突破t 基因和酶关系的阐明及基因和酶关系的阐明及“一个基因一个酶一个基

21、因一个酶”的假说；的假说；t 遗传的物质基础的阐明；遗传的物质基础的阐明；t 基因概念的发展；基因概念的发展；t 遗传密码的破译；遗传密码的破译；t 基因表达调控机制的研究；基因表达调控机制的研究；t 生物大分子合成的中心法则；生物大分子合成的中心法则；DNA RNA 蛋白质蛋白质第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展五五.微生物学在生命科学发展中的重要地位微生物学在生命科学发展中的重要地位2对生命科学研究技术的贡献对生命科学研究技术的贡献细胞的人工培养；细胞的人工培养；突变体筛选；突变体筛选；DNA重组技术和遗传工程；重组技术和遗传工程；3微生物与微

22、生物与“人类基因组计划人类基因组计划”作为模式生物；作为模式生物；基因与基因组的功能研究的重要工具基因与基因组的功能研究的重要工具;第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展五五.我国微生物学的发展我国微生物学的发展汤飞凡：沙眼病原体的分离和确证汤飞凡：沙眼病原体的分离和确证陈华癸：根瘤菌固氮作用的研究陈华癸：根瘤菌固氮作用的研究高尚荫：创建了我国病毒学的基础理论研究高尚荫：创建了我国病毒学的基础理论研究 和第一个微生物学专业和第一个微生物学专业抗生素的总产量已耀居世界首位抗生素的总产量已耀居世界首位两步法生产维生素两步法生产维生素C的技术居世界先进水平的

23、技术居世界先进水平泉生热孢菌全基因组序列测定泉生热孢菌全基因组序列测定基因水平转移基因水平转移-细菌细菌DNA的主动分泌与摄取的主动分泌与摄取聪明的黏菌聪明的黏菌t 生命起源的研究；生命起源的研究；第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展六六.21世纪微生物学展望世纪微生物学展望1微生物自身的特点（共性和特性）将会更加受到关注和利用微生物自身的特点（共性和特性）将会更加受到关注和利用t 以微生物为研究材料继续对一些基本生命现象进行研究；以微生物为研究材料继续对一些基本生命现象进行研究；t 生物进化方面的研究；生物进化方面的研究；在微生物基因组上进行的考古

24、在微生物基因组上进行的考古t 性别分化的意义；性别分化的意义；t 生物智慧的发展；生物智慧的发展；t 微生物产业的开发；微生物产业的开发；t 重要致病菌的特点及其防治；重要致病菌的特点及其防治；t 极端环境的微生物的研究；极端环境的微生物的研究；共性：共性：微生物具有其他生物共有的基本生物学特性：生长、微生物具有其他生物共有的基本生物学特性：生长、 繁殖、代谢、共用一套遗传密码等，甚至其基因组繁殖、代谢、共用一套遗传密码等，甚至其基因组 上含有与高等生物同源的基因，充分反映了上含有与高等生物同源的基因，充分反映了生物高生物高 度的统一性。度的统一性。特性：特性：微生物具有其它生物不具备的生物学

25、特性，例如可在微生物具有其它生物不具备的生物学特性，例如可在 其他生物无法生存的极端环境下生存和繁殖，具有其其他生物无法生存的极端环境下生存和繁殖，具有其 他生物不具备的代谢途径和功能，反映了他生物不具备的代谢途径和功能，反映了微生物极其微生物极其 丰富的多样性。丰富的多样性。微生物自身特性的进一步开发、利用：微生物自身特性的进一步开发、利用：例如降解性塑料，分解纤例如降解性塑料，分解纤 维素、生产单细胞蛋白等。维素、生产单细胞蛋白等。借助（利用）微生物特点的基因工程产业：借助（利用）微生物特点的基因工程产业：利用微生物生产原本利用微生物生产原本 它们不能生产的药物、疫苗等。它们不能生产的药物

26、、疫苗等。 微生物具备生命现象的特性和共性，将是微生物具备生命现象的特性和共性，将是21世纪进一步解决生物学重大理论问题，世纪进一步解决生物学重大理论问题，如生如生命起源与进化命起源与进化，物质运动的基本规律物质运动的基本规律等，和实等，和实际应用问题，如际应用问题，如新的微生物资源的开发利用新的微生物资源的开发利用，能源能源、粮食粮食等的最理想的材料。等的最理想的材料。第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展第二节微生物的发现和微生物学的建立与发展六六.21世纪微生物学展望世纪微生物学展望2与其他学科实现更广泛的交叉，获得新的发展与其他学科实现更广泛的交叉，获得新的发展学科交叉永远是科学创新

27、的源泉！学科交叉永远是科学创新的源泉！t 微生物基因组的序列测定和分析；微生物基因组的序列测定和分析；t 微量热技术对生命过程的研究；微量热技术对生命过程的研究；t 微生物的快速检定；微生物的快速检定；t 计算机技术与微生物学的结合；计算机技术与微生物学的结合；3.微生物学的应用微生物学的应用 1、菌体的利用：、菌体的利用： 2 、发酵产物的利用：、发酵产物的利用： 3 、微生物酶：、微生物酶： 4 、工程菌：、工程菌： 5 、干扰素：、干扰素：第三节第三节 微生物的特性微生物的特性 1、体积小、面积大：、体积小、面积大： 2、吸收多、转化快：、吸收多、转化快： 3、生长旺、繁殖快：、生长旺、

28、繁殖快： 4、易变异、适宜强：、易变异、适宜强： 5、种类多、分布广：、种类多、分布广：微生物的特点：微生物的特点：个体小、结构简、胃口大、食谱广、个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、种类多、易变异、抗性强、休眠长、种类多、易变异、抗性强、休眠长、起源早、发现晚起源早、发现晚个体小个体小:测量单位：微米或钠米测量单位：微米或钠米t 杆菌的平均长度：杆菌的平均长度：2 2 微米微米；t 1500 1500个杆菌首尾相连个杆菌首尾相连= = 一粒芝麻的长度一粒芝麻的长度；t 10-100 10-100亿个细菌加起来重量亿个细菌加起来重量

29、= = 1 1毫克毫克t 面积面积/体积比：体积比：人人 = 1，大肠杆菌大肠杆菌 = 30万万； 这样大的比表面积特别有利于它们和周围环这样大的比表面积特别有利于它们和周围环境进行物质、能量、信息的交换。微生物的境进行物质、能量、信息的交换。微生物的其它很其它很多属性都和这一特点密切相关。多属性都和这一特点密切相关。个体小个体小:测量单位：微米或钠米测量单位：微米或钠米火星陨石中发现的细菌化石（直径火星陨石中发现的细菌化石（直径 10 nm）德国科学家德国科学家H. N. Schulz等等1999年在纳米比亚海岸的海底沉积物中年在纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一种硫磺细菌（发现的一种硫磺细

30、菌（sulfur bacterium），），其大小可达其大小可达0.75 mm，Thiomargarita namibiensis，-“纳米比亚硫磺珍珠纳米比亚硫磺珍珠”结构简：结构简：无细胞结构（病毒）；无细胞结构（病毒）；单细胞；单细胞；简单多细胞；简单多细胞；胃口大：胃口大：消耗自身重量消耗自身重量2000倍食物的时间：倍食物的时间：大肠杆菌：大肠杆菌：1小时小时人人 ：500年（按年（按400斤斤/年计算）年计算）食谱广：食谱广：微生物获取营养的方式多种多样，其食谱之广微生物获取营养的方式多种多样，其食谱之广是动植物完全无法相比的！是动植物完全无法相比的！纤维素、木质素、几丁质、角蛋白

31、、石油、甲醇、纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物均可被微生物作为粮食均可被微生物作为粮食繁殖快：繁殖快：24小时后：小时后： 4722366500万亿个后代，重量达到：万亿个后代，重量达到：4722吨吨48小时后：小时后：2.2 10 43个后代，重量达到个后代，重量达到2.2 10 25 吨吨相当于相当于4000个地球的重量！个地球的重量！大肠杆菌大肠杆菌一个细胞重约一个细胞重约10 12 克，克，平均平均20分钟繁殖一代分钟繁殖一代一头一头500 500 kgkg的食用公牛，的食用公牛，242

32、4小时生产小时生产 0.5 0.5 kgkg蛋白质蛋白质, ,而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜）而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜）和氨水为原料，和氨水为原料，2424小时可以生产小时可以生产 50000 50000 kgkg优质蛋白质。优质蛋白质。易培养：易培养：很多细菌都可以非常方便地进行人工培养！很多细菌都可以非常方便地进行人工培养！数量大：数量大：在自然界中（土壤、水体、空气，动植物体内和体表）在自然界中（土壤、水体、空气，动植物体内和体表）都生存有大量的微生物！都生存有大量的微生物！分布广：分布广：人迹可到之处，微生物的分布必然很多，人迹可到之处，微生物的分布必

33、然很多，而人迹不到的地方，也有大量的微生物存在！而人迹不到的地方，也有大量的微生物存在！t 强酸、强碱、高热的极端环境；强酸、强碱、高热的极端环境；t 数十公里的高空（数十公里的高空（最高为离地最高为离地85公里，须用火箭采样公里，须用火箭采样）；）；t 几千米的地下；几千米的地下；t 常年封冻的冰川；常年封冻的冰川；从永冻冰层分离微生物从永冻冰层分离微生物南极南极Vostok湖冰芯样品中的微生物湖冰芯样品中的微生物种类多：种类多：t 微生物的生理代谢类型多；微生物的生理代谢类型多；t 代谢产物种类多；代谢产物种类多；t 微生物的种数微生物的种数“多多”；虽然目前已定种的微生物只有大约虽然目前

34、已定种的微生物只有大约10万种，远较动植物为少，万种，远较动植物为少，但一般认为目前为人类所发现的微生物还不到自然界中微生物但一般认为目前为人类所发现的微生物还不到自然界中微生物总数的总数的1%易变异：易变异：个体小、结构简、且多与外界环境直接接触个体小、结构简、且多与外界环境直接接触 繁殖快、繁殖快、 数量多数量多 短时间内产生大量的变异后代短时间内产生大量的变异后代突变率：突变率：1010-5-5 10 10-10-10变异易：变异易：青霉素的生产：青霉素的生产：20单位单位/ ml（1943）10000单位单位/ ml青霉素的用量：青霉素的用量：最高：最高：10万单位万单位/天天（40年

35、代）年代）数百万数百万-千万单位千万单位/次次细菌抗药性的产生：细菌抗药性的产生：抗（逆）性强：抗（逆）性强：抗热：抗热：有的细菌能在有的细菌能在265个大气压个大气压，250 的条件下生长；的条件下生长； 自然界中细菌生长的最高温度可以达到自然界中细菌生长的最高温度可以达到113 ； 有些细菌的芽孢，需有些细菌的芽孢，需加热煮沸加热煮沸8小时小时才被杀死；才被杀死；抗寒：抗寒：有些微生物可以在有些微生物可以在12 30的低温生长；的低温生长；抗酸碱：抗酸碱：细菌能耐受并生长的细菌能耐受并生长的pH范围：范围：pH 0.5 13；耐渗透压：耐渗透压：蜜饯、腌制品，饱和盐水（蜜饯、腌制品，饱和盐

36、水（NaCl, 32%)中中 都有微生物生长；都有微生物生长；抗压力：抗压力：有些细菌可在有些细菌可在1400个大气压下生长；个大气压下生长；休眠长：休眠长：世界上最古老的活细菌（芽孢）：世界上最古老的活细菌（芽孢）：2.5亿年亿年Nature 407, 897 - 900 (2000) 起源早：起源早：3838亿年前，生命在海洋中出现亿年前，生命在海洋中出现26亿年前，陆地上就可能存在微生物亿年前，陆地上就可能存在微生物发现晚：发现晚：300多年前人们才真正发现微生物的存在多年前人们才真正发现微生物的存在微生物的特点：微生物的特点：个体小、结构简、胃口大、食谱广、个体小、结构简、胃口大、食谱

37、广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、种类多、易变异、抗性强、休眠长、种类多、易变异、抗性强、休眠长、起源早、发现晚起源早、发现晚环境微生物学l微生物学基础知识 l栖息在水体、土壤、空气、城市生活污水、工业废水和城市有机固体废弃物生物处理和废气生物处理中的微生物及其生态； l研究人类生存环境与微生物之间相互关系与作用规律的科学 l自然环境物质循环与转化；环境微生物的发展历程 废水处理微生物技术 活性污泥法 好氧生物膜法 厌氧法 微生物脱氮除磷微生物脱氮除磷绪论案例案例1：上海甲肝事件：上海甲肝事件v 1988年年17月，上海甲型肝炎发病月，上海甲型肝炎发病31万人

38、，死亡万人，死亡32人人q 在半年流行期中，上海医院暴满，各单位大量减员，生产受到极大影响。在半年流行期中，上海医院暴满，各单位大量减员，生产受到极大影响。q 一些投机商大发一些投机商大发“甲肝财甲肝财”，消热解毒的板蓝根涨价十倍、百倍，甚至以，消热解毒的板蓝根涨价十倍、百倍，甚至以假冒充。假冒充。q 人们闻上海色变，旅游者、供销员裹足不前，预定的商品纷纷取消。人们闻上海色变，旅游者、供销员裹足不前，预定的商品纷纷取消。v 原因：可追踪到养殖毛蚶的海水被甲肝病毒污染原因：可追踪到养殖毛蚶的海水被甲肝病毒污染q 在在毛蚶毛蚶体体内检出甲肝病毒，确认为毛蚶为传染源体体内检出甲肝病毒，确认为毛蚶为传

39、染源 灰褐色带硬壳的海洋软体动物灰褐色带硬壳的海洋软体动物q 上海市民爱吃毛蚶，而且习惯于生食或热烫半生不熟而食。上海市民爱吃毛蚶，而且习惯于生食或热烫半生不熟而食。19881988年春节前年春节前后将近后将近1/31/3的居民吃过毛蚶，这次感染甲肝的病人的居民吃过毛蚶，这次感染甲肝的病人9090有食毛蚶史，吃过毛蚶有食毛蚶史，吃过毛蚶的平均发病率的平均发病率11.27%11.27%，没吃毛蚶的只有，没吃毛蚶的只有0.48%0.48%，生食毛蚶的比熟食的发病率要，生食毛蚶的比熟食的发病率要高高2323倍。倍。q 含有甲肝病毒的毛蚶产于江苏启东县，这里本是甲肝高发区，含病毒污水含有甲肝病毒的毛蚶产于江苏启东县，这里本是甲肝高发区，