环境工程微生物-01绪论

环境工程微生物学环境科学与工程学院乐毅全2014-2015学年第二学期

本课程的基本情况本课程是环境工程专业学生的专业基础课；与另一门课《环境(工程)微生物学实验》相结合，构成一个完整的体系；本课程强调每个学生要动手，通过实验课，既是对理论课的加强理解和记忆，也是对学生实验动手能力的训练和培养；本课程内容分两大部分：一是微生物学的基础知识；二是微生物学在环境领域中的应用。本课程的教材：

周群英、王士芬《环境工程微生物学》高等教育出版社，2008年，第三版乐毅全、王士芬主编《环境微生物学》化学工业出版社，2011年，第二版关于教材：在整个教学过程中，教材是主要的依据。教师在上课过程中，也会适当增加一些内容。由于学时关系，有些内容可能不在课堂上详细讲述。每个同学可以根据自己的情况，进行学习或选择一些相关的书进行阅读。同时也热忱欢迎大家在学习过程中，就各种问题与教师展开交流。在上课的过程中，同学们也可以提出自己的要求，对课程的内容、授课的方式等提出意见，老师将根据情况对课程进行调整。在教学过程中，将会有一些互动的环节，如课堂提问、学生进行课堂交流等，希望大家踊跃参与。教师：乐毅全办公室：环境学院实验楼411房间联系电话：65989079E-mail:

另外，欢迎大家登陆学院网站上精品课程中有关本课程的内容，下载一些资料，并提出宝贵意见，以便进一步改进。关于实验课：内容上紧密相关，大家要重视实验课实验课地点：环境学院实验(生态)楼417室。时间：按照每人各自的选课时间。实验任课老师：张娴王士芬关于本课程的作业和考核:

自主型作业本课程的教学要求（目标）：本课程是一门实践性较强，也是发展非常迅速的学科，所以，在学习中，要求：既要重视基础理论知识的掌握，更要重视实验技能的训练。在教学过程中，要突出学生的主体地位，以学会学习、学会创造为根本，尽可能改变以单纯教师授课为主的学习方式，为学生构建开放的学习环境，提供多种学习的渠道、了解学科发展前沿和综合应用知识的机会，要培养学生不断获取和应用新知识的能力。在课堂学习中，学生要深刻理解各种规律及有关原理，融会贯通，要积极参与，主动学习；在实验过程中，要求学生耐心细致、勤于思考。“师者，传道授业解惑也”——韩愈？“天下没有老师教学生，只有学生教老师的道理，否则科学就没有进步了”

——普里戈金《环境工程微生物学》

绪论

绪论主要内容：第一节环境工程微生物学的研究对象和任务研究对象研究任务第二节微生物的概述微生物的定义微生物的特点原核微生物与真核微生物微生物的命名与分类第一节环境工程微生物学的研究对象和任务一、环境工程微生物学的研究对象定义：环境工程微生物学是研究与环境工程领域有关的微生物及其生命活动规律。研究内容具体包括：微生物个体形态、群体形态；细胞结构功能、生理特性、生长繁殖、遗传变异等；微生物与环境的关系（尤其是微生物与污染环境之间的关系）；微生物对物质的转化分解作用（特别是应用微生物来处理各种污染物质，如废水、废气和固体废弃物、治理被污染的环境）。二、环境工程微生物学的研究任务两大任务：１）防止或消除有害微生物２）充分利用有益的微生物资源三、微生物在环境污染治理（水处理）中的应用１）在环境监测方面（水污染的监测）利用在环境中生存的生物的种类、数量、活性等特征，来判断环境状况的好坏。这些生物称为指示生物。生物监测的优缺点：生物监测的主要优点：(a)长期性——汇集了生物在整个生活时期中环境因素改变的情况，可以反映当地的环境变化；(b)综合性——能反映环境诸因子、多成分对生物有机体综合作用的结果；(c)直观性——直接把污染物与其毒性联系起来；(d)灵敏性——有时甚至具有比精密仪器更高的灵敏性，有助于提早发现环境污染。生物监测的主要缺点：(a)定量化程度不够；(b)需要一定的专业知识和经验。２）在环境治理方面包括水、大气、固体废弃物处理方面其中特别在水处理方面，有着大量成功应用的例子。第二节微生物的概述一、微生物的定义微生物是指所有形体微小，用肉眼无法看到，须借助于显微镜才能看见的，单细胞或个体结构简单的多细胞，或无细胞结构的低等生物的统称。Toosmalltobeseenwithnakedeyes二、微生物的特点（一）个体极小

微生物的个体极小，微米（μm）级的，用光学显微镜观察。大多数病毒小于0.2μm，是纳米（nm）级的，用电子显微镜观察。各种显微镜和肉眼的分辨范围（二）分布广，种类繁多

微生物分布极广，同一种微生物世界各地都有，在江、河、湖、海、土壤、空气、高山、温泉水、人和动物体内外，酷热的沙漠，寒冷的雪地，南极、北极、冰川、污水、淤泥、固体废物等处处都有。微生物的营养类型和代谢途径呈多样性，从无机营养到有机营养，能充分利用自然资源。呼吸类型多样性，在有氧环境、缺氧环境、无氧环境均有能生活的种类。有喜欢在极端高温、低温、高盐度和极端pH生活的微生物，种类繁多，数量庞大。（三）繁殖快多以裂殖方式繁殖后代，在适宜的环境条件下，十几分钟至二十分钟就可繁殖一代。（四）易变异单细胞微生物，结构简单，细胞直接与环境接触，易受环境因素影响，遗传物质DNA改变而变异或者变异为优良菌种，或使菌种退化。三、原核微生物和真核微生物具有原核细胞的生物称为原核微生物。原核细胞：其细胞核发育不完善，仅有核质，没有定形的细胞核，无明显的核膜，没有特异的细胞器，不进行有丝分裂。典型的原核生物有细菌、放线菌、蓝细菌等。细菌细胞结构模式图具有真核细胞的生物称为真核生物。真核细胞：细胞核发育完善，有定形的细胞核（核仁、染色体等），有明显的核膜，有特异的细胞器，进行有丝分裂。大多数生物，包括高等生物都是真核的，如酵母菌。酵母菌细胞结构模式图四、微生物的分类与命名（一）微生物的分类在生物学上，对生物的分类采用按其生物属性和它们的亲缘关系有次序地分门别类排列成一个系统，系统中有七个等级：界(kingdom)、门(phylum或division)、纲(class)、目(order)、科(family)、属(genus)、种(species)。必要时，还可以在这些等级之间再增设一些亚等级。微生物学中常用“株”（strain）的概念。每一种生物，包括微生物，都可在这个系统中找到相应的位置。现在又提出“三域”学说，也就是再增加一个等级“域”。其中种(species)是分类的基本单位。具有完全或极多相同特点的有机体构成种。种是客观的存在，而种以上的等级的划分，具有主观性的成分。性质相似、相互关联的各种组成属。相近似的属合并为科。近似的科合并为目。近似的目归纳为纲。综合各纲成为门。由此构成一个完整的分类系统。分类的过程：种→属→科→目→纲→门→界分类与鉴定：

分类是对已知的微生物进行分门别类的工作，以方便研究工作和研究生物类群之间的亲缘关系；

鉴定是对未知的微生物进行研究，来确定其在生物分类系统中所处的位置（给出相应的学名等）。微生物的分类有其分类系统，其中最常用的也是具有权威性的是《伯杰氏手册》，是对原核微生物（细菌等）进行分类；另外，放线菌、真菌（包括丝状真菌和酵母菌）等也有各自的分类系统。二界学说：动物界和植物界（林奈）三界学说：增加一个原生生物界（Haeckel,1886年)随着人们认识的进步，新的生物类群划分方法也不断被提出。1969年，魏塔克提出“五界学说”，后经Margulis修改，为较多的人所接受：原核生物界、真核原生生物界、真菌界、动物界、植物界。我国学者提出的六界学说，在上述五界的基础上再增加一个病毒界。六界学说：

非细胞形态－－－－－－－－－－－－－病毒界原核生物（细菌、放线菌、蓝藻）－原核生物界具细（原生动物、藻类）－真核原生生物界胞真核生物（酵母菌、霉菌）－－－－－真菌界形（后生动物）－－－－－－－动物界态（低、高等植物）－－－－－植物界三域学说：将生物分为三个“域”（界以上的分类单位）：古细菌真细菌真核生物人类认识和了解微生物的历史很长，从列文·虎克开始，许多著名的微生物学家通过他们出色的工作，为我们解开了一个又一个有关微生物的谜团，使我们今天能对这些微小的生物有比较全面的了解。巴斯德（细菌学家）科学家路易斯·巴斯德（LouisPasteur

，1822-1895年）：法国微生物学家、化学家。他研究了微生物的类型、习性、营养、繁殖、作用等，奠定了工业微生物学和医学微生物学的基础，并开创了微生物生理学。循此前进，在战胜狂犬病、鸡霍乱、炭疽病、蚕病等方面都取得了成果。（否定自生学说、发酵理论、病原学说、预防接种、巴氏消毒法等）被誉为微生物学的奠基人曲颈瓶实验罗伯特·科赫（细菌学家）科学家第一次发明了细菌照相法；第一次发现了炭疽热的病原细菌——炭疽杆菌；第一次证明了一种特定的微生物引起一种特定疾病的原因第一次分离出伤寒杆菌；第一次发明了蒸汽杀菌法；第一次分离出结核病细菌；第一次发明了预防炭疽病的接种方法；第一次发现了霍乱弧菌；第一次提出了霍乱预防法；第一次发现了鼠蚤传播鼠疫的秘密；第一次发现了睡眠症是由采采蝇传播的。制定科赫法则：（科赫为研究病原微生物制订了严格准则,被称为科赫法则,包括:一种病原微生物必然存在于患病动物体内,但不应出现在健康动物内;此病原微生物可从患病动物分离得到纯培养物;将分离出的纯培养物人工接种敏感动物时,必定出现该疾病所特有的症状;从人工接种的动物可以再次分离出性状与原有病原微生物相同的纯培养物。）创立了固体培养基划线分离纯种法。

科赫的贡献：伊凡诺夫斯基（病毒学家）烟草花叶病毒的发现者（1892年）科学家斯坦利（病毒学家）首次提纯并结晶了烟草花叶病毒（1935年）科学家弗莱明（青霉素的发现者）科学家格哈德·多马克发明第一种抑菌药物“百浪多息”（磺胺药）科学家（二）微生物的命名俗名和学名：俗名（Commonname）绿脓杆菌——铜绿假单胞菌（Pseudomonasaeruginosa）普通的、通俗的、地区性的简明、记忆方便，但含义不够确切、易重复，使用范围有限。学名（Scientificname）双名法：(创始人：林奈)

生物的学名都是用拉丁文书写，属名用名词，第一个字母大写，种名用形容词，第一个字母小写。如用电脑打印或印刷，应该用斜体表示。例如我们所熟悉的大肠杆菌，其学名为Escherichiacoli

（大肠埃希氏杆菌），简称E.coli。有时我们看到如Bacillussp.的表达方式，表明该菌株只鉴定到属，未能确定其种名。菌株的名称是在学名（即属名和种名）的后面自行加上数字、地名或符号等。如：Bacil