1、環境微生物學環境微生物學從我們這門課的課程名稱你想到了什么？你能告訴我有關環境和微生物的一些聯系嗎？微生物在環境中的作用？ SARS、H7N9、感冒、醫院、感染、拉肚子； 大小、形狀、顯微鏡 分解者、污染治理Questions:緒論緒論p主要內容：主要內容：環境環境微生物在自然界中的地位微生物在自然界中的地位微生物的特點微生物的特點微生物的發展史微生物的發展史環境微生物學的主要內容和任務環境微生物學的主要內容和任務參考書參考書緒論緒論緒論緒論20072007年年6.86.8日日- -黃果樹瀑布黃果樹瀑布緒論緒論20102010年年3 3月月2121日日- -黃果樹瀑布黃果樹瀑布緒論緒論2010

2、2010年年3 3月月2424日日- -黃果樹瀑布黃果樹瀑布緒論緒論20102010年年3 3月月2626日日- -黃果樹瀑布黃果樹瀑布緒論緒論一、基本概念一、基本概念環境（環境（Environment）的概念：）的概念：請思考以下三個問題： “這里環境真優美！”中的“環境”指的是什么？ 作為環境科學術語的“環境”指的是什么？ 生態學中“環境”的概念又是什么？1.環境環境通俗的通俗的“環境環境”概念：概念：人為主體，環境為人以外的客觀存，如新華字典中定義為：周圍的一切事物。環境科學術語的環境科學術語的“環境環境”概念：概念：環境科學所研究的中心事物是“人”，則環境是以人類為主體的外部世界，是“

3、人類生存的環境”，在此基礎上定義：影響人類生存和發展的各種天然的和經過人工改造的自然因素的總和。 生態學的生態學的“環境環境”的概念：的概念：生態學研究的中心事物是“生物”，則環境是以整個生物界的生命為主體，是“生物生存的環境”，可定義：直接或間接影響生物生存和發展的各種因素的總和。小結：小結： “環境”具有相對性，在不同的學科中含義不同，主體的改變往往導致環境概念含義的不同。人類是環境發展到一定階段的產物，環境是人類生存的物質基礎，環境在影響人類生產、生活的同時，人類也在不斷地利用和改造自然環境。故人類和環境密切聯系，相互作用。1.1 環境（環境（Environment）的概念：）的概念：

4、指由于人類活動作用于人們周圍的環境所引起的環境質量變化，以及這種變化反過來對人類生產、生活和健康的影響問題。其產生是人類社會發展到一定階段人類與環境矛盾激化的產物。其實質是由于人類活動超出了環境的承受能力，對其所賴以生存的自然生態系統的結構和功能產生了破壞作用，導致人與其生存環境的不協調。1.1 環境（環境（Environment）的概念：）的概念：1.2 環境問題環境問題1.2 環境問題環境問題現代現代工業時代工業時代農牧時代農牧時代遠古時代遠古時代破壞程度破壞程度生產力生產力工具工具 人口人口很久以前很久以前極少極少石器石器極低極低約為零約為零18世紀世紀中葉中葉少少金屬金屬低低小小20世

5、紀世紀60年代年代較多較多機械機械較高較高大大嚴重嚴重高高先進先進機械機械多多1.2 環境問題環境問題1.2 環境問題環境問題20世紀著名的八大公害事件世紀著名的八大公害事件公害事件名稱地 點時 間危害情況1.馬斯河谷煙霧事件比利時1930.12幾千人發病，60人死亡2.多諾拉煙霧事件美國1948.106000人患病，17人死亡3.倫敦煙霧事件英國1952.125天內4000人死亡4.洛杉磯光化學煙霧美國40年代引起眼病，喉頭炎,頭痛5.水俁事件日本1953始癡呆，神經失常，死亡6.富山事件日本1931始關節痛,骨骼軟化萎縮,痛死7.四日事件日本1970年哮喘，肺氣腫，10多人死亡8.米糠油事

6、件日本1968年患者5千多人，死亡16人1.2 環境問題環境問題1.2 環境問題環境問題1.2 環境問題環境問題三大全球性大氣環境問題三大全球性大氣環境問題1.2 環境問題環境問題1.2 環境問題環境問題1.2 環境問題環境問題a.溫室效應與全球變暖溫室效應溫室效應 ： 大氣對地表熱輻射能遮擋保溫的屬性類似溫室中玻璃具有 的作用，故被稱為溫室效應。溫室氣體：溫室氣體： 大氣中能強烈吸收地面輻射產生溫室效應的氣體。包括：二氧化碳、水汽、甲烷、氧化亞氮、臭氧等。全球變暖問題全球變暖問題 主要指人為活動造成的溫室氣體增加，溫室效應增強帶來的氣候變化。 人類活動對氣候變暖的影響主要表現為由于工業生產需

7、要的化石燃料使用量大增，人口激增城市化發展等引起人為排放的二氧化碳等溫室氣體不斷增加；熱帶森林和溫帶植被破壞嚴重，光合作用吸收二氧化碳的能力減弱。1.2 環境問題環境問題b.臭氧層破壞臭氧層破壞臭氧臭氧O3- 臭氧大部分集中在1030km的平流層。- 平流層中臭氧的存在對于地球生命物質至關重要，通過吸收太陽輻射維護地球的能量平衡和生態平衡。- 因為，它阻擋了UV-B段紫外輻射到達地面。研究表明UVB能破壞生物蛋白質和基因物質，造成細胞死亡；使八類皮膚癌發病率增高；傷害眼睛導致白內障而使眼睛失明；抑制植物如大豆、瓜類、蔬菜等的生長；并穿透10m深的水層，殺死浮游植物和微生物，從而危及水中生物的食

8、物鏈和自由氧的來源，影響生態平衡和水體的自凈能力。因此，臭氧層實際上已成為地球生命系統的保護層。南極臭氧層空洞南極臭氧層空洞Ozone Hole- 80年代觀測發現，自每年9月份下旬開始，南極洲上空的臭氧總量迅速減少一半左右，極地上空臭氧層的中心地帶，近90臭氧被破壞，若從地面向上觀測，高空臭氧層已極其稀薄，與周圍相比象是形成了一個直徑上千公里的洞，稱為“臭氧洞”。1.2 環境問題環境問題c.酸酸 雨雨 一般將pH小于5.6的降雨稱為酸雨。 酸雨的成因？ 酸雨的危害？1.2 環境問題環境問題被嚴重腐蝕的建筑物1.2 環境問題環境問題1.2 環境問題環境問題1.2 環境問題環境問題1.2 環境問

9、題環境問題根據中國環境保護21世紀議程和1996年中國環境狀況公報公布的數據，中國目前的環境狀況主要數據如下：中國目前的環境狀況主要數據如下：大氣污染大氣污染水污染及資源匱乏水污染及資源匱乏固體廢棄物固體廢棄物 污染污染噪音污染噪音污染鄉鎮工業污染排放驚人鄉鎮工業污染排放驚人 土地資源土地資源 草原資源草原資源森林資源森林資源 近海環境近海環境 生物多樣性與物種保護生物多樣性與物種保護 氣候變暖與自然災害氣候變暖與自然災害 1.3 環境問題產生原因分析環境問題產生原因分析保護自己從環境開始保護自己從環境開始保護環境從我做起保護環境從我做起2.1 微生物的定義微生物的定義微生物（Microorg

10、anism ）是指所有形態微小，用肉眼無法看到，須借助顯微鏡才能看見的，單細胞或個體結構簡單的多細胞，或無細胞結構的低等生物的統稱。包括以下幾類： Bacteria （細菌） 0.5-2m Archaea （古菌） 0.5-2m Fungi （真菌） 2-200m Protozoa（原生動物） mm-cm Algae （藻類） Viruses （病毒） 20-300nm2 微生物在自然界中的地位微生物在自然界中的地位2 微生物在自然界中的地位微生物在自然界中的地位細菌的顯微圖樣細菌的顯微圖樣 微生物的菌落微生物的菌落2.2 微生物的分類微生物的分類分類（分類（classification）是根

11、據微生物的生物屬性(個體形態、特征、細胞結構、生理反應)及親緣關系，按照一定的原則，將微生物有次序地分門別類放在響應的分類單位中。從大到小依次是： 界（kingdom）、門(phylum)、綱（class）、目（order）、科（family）、屬（genus）、種（species）種（種（species）是分類的基本單位，最小單位，指的是表型特征高度相似、親緣關系極其接近，與其他種有明顯差別的一群菌株的總稱。種的特征常用一個指定的典型菌株（type strain）來代表。菌株（菌株（strain）是指任何一個獨立分離的單細胞（或單個的病毒粒子）繁殖而成的純種群體及其后代。2 微生物在自然界中

12、的地位微生物在自然界中的地位1）二界系統：）二界系統：所有的生物分為動物界和植物界兩大類 ；2）三界系統：）三界系統：微生物，不僅形體微小、結構簡單，而且它們中間有些類型像動物，有些類型像植物，還有些類型既有動物的某些特征，又具有植物的某些特征，因而歸于動物或植物都不合適。于是，1866年海克爾（Haeckel）提出區別動物界與植物界的第三界原生生物界。它包括藻類、原生動物、真菌和細菌。 2 微生物在自然界中的地位微生物在自然界中的地位2 微生物在自然界中的地位微生物在自然界中的地位2 微生物在自然界中的地位微生物在自然界中的地位2.2 微生物的分類微生物的分類3）五界分類系統：）五界分類系統

13、：隨著科學的發展，新技術和研究方法的應用，尤其是電子顯微鏡和超顯微結構研究技術的應用 ，對于微生物的結構觀察的更見細微，根據核結構的不同 ，1969 魏泰克（美國）提出五界系統 ：原核生物界：細菌、放線菌、藍藻原核生物界：細菌、放線菌、藍藻原生生物界：原生動物、藍藻以外的藻類原生生物界：原生動物、藍藻以外的藻類 真菌界：酵母菌、霉菌真菌界：酵母菌、霉菌 動物界動物界 植物界植物界五界分五界分類系統類系統2 微生物在自然界中的地位微生物在自然界中的地位2 微生物在自然界中的地位微生物在自然界中的地位2.2 微生物的分類微生物的分類2 微生物在自然界中的地位微生物在自然界中的地位4 4）六界分類系

14、統：王大耜（中國）六界分類系統：王大耜（中國）五界系統的生物都有細胞結構。病毒作為一界被提出的較晚 ，經過長期研究的基礎上，我國學者于1979年提出將無細胞結構病毒立為病毒界，從而建立了六界系統： 六界六界分分類系類系統統 原核生物界原核生物界 真核原生生物界真核原生生物界 真菌界真菌界 動物界動物界 植物界植物界 病毒界病毒界2 微生物在自然界中的地位微生物在自然界中的地位2.2 微生物的分類微生物的分類俗名（俗名（common name）指普通的、通俗的、地區性的名字。學名（學名（scientific name）指一個菌種的科學名稱。雙名法：雙名法： 學名=屬名（第一個字母大寫）+種名（第

15、一個字母小寫）+（命名人姓氏）分類學文獻上的學名，雙名之后加首次定名人（放在括號內）、現名定名人和現名定名年份。出版物種，學名排成斜體。2.3 微生物的命名微生物的命名2 微生物在自然界中的地位微生物在自然界中的地位2 微生物在自然界中的地位微生物在自然界中的地位2.4 微生物與動植物、人的關系微生物與動植物、人的關系（1）有利于人類的生活、生產：如酒精的生產、啤酒、面包、豆瓣醬等。（2）有利于人類的健康或抵抗疾病：抗生素的生產、疫苗等。（3）污染物質的消除：污水處理、污泥堆肥等。傳播疾病1.1.利利2.害害 2 微生物在自然界中的地位微生物在自然界中的地位3.1 個體小：個體小： 0.1mm

16、，一個典型的球菌，其體積僅1m 3左右，表面積巨大。設定：人的比的表面積=1則：(與人等重）大腸桿菌比表面積=30萬不同生物類型細胞大小的比較病毒細菌動物的模式細胞動物細胞核3 微生物的特點微生物的特點3 微生物的特點微生物的特點3.2 分布廣分布廣 “無孔不入” ，地球上除了微生物是指所有形態微小，用肉眼無法看到，須借助顯微鏡才能看見火山的中心區域外，從土壤圈、水圈、大氣圈直至巖石圈，到處都有微生物家族的蹤跡。正常環境無處不在無孔不入極端環境土壤空氣水域生物體內外高空深海底2000米深的地層溫泉解放前，中國人乘飛機采集了160米到5300米的高空的氣樣并分析了其中的微生物分別分布狀況。3 微

17、生物的特點微生物的特點3.2分布廣：無處不在的微生物分布廣：無處不在的微生物 細菌數億/g土，土壤中的細菌總重量為106噸； 每張紙幣帶細菌：900完個； 皮膚表面：平均10萬個細菌/cm2； 口腔：細菌種類超過500種； 腸道：微生物總量達100萬億； 糞便干重的1/3是細菌，每克糞便的細菌總數為1000億個； 每個噴嚏的飛沫含4500-150000個細菌，重感冒患者為8500萬。3 微生物的特點微生物的特點3.3種類繁多種類繁多迄今為止，我們所知道的動物約有150萬種，植物約有50萬種，微生物有10萬種(估計也在100萬種以上。）3 微生物的特點微生物的特點3.4 繁殖快繁殖快一個大腸桿菌

18、細胞在最佳培養條件下48小時，可分裂得到2.21043個(約等于4000個地球之重。)微生物代時及每日增值率微生物名稱代時（分）溫度日增殖率乳酸菌38252.71011大腸桿菌18371.21024根瘤菌110258.2103枯草桿菌31307.210133 微生物的特點微生物的特點對營養物質的利用的適應性。對環境條件尤其是惡劣的“極端環境”的適應性。 耐0-196低溫 耐250-300高溫 耐鹽（飽和鹽水） 耐干燥（產芽孢細菌、真菌孢子）3.5易變異易變異微生物有極其靈活的適應性，這是高等動植物所無法比擬的。微生物對環境條件尤其是惡劣的“極端環境”所具有的驚人適應力，堪稱生物界之最。3 微生

19、物的特點微生物的特點4.1史前時期（直觀應用時期）史前時期（直觀應用時期）春秋戰國時期春秋戰國時期 微生物分解有機物質,漚糞積肥。公元二世紀的公元二世紀的神農本草經神農本草經 白僵蠶治病。公元公元6世紀世紀 后魏的賈思勰后魏的賈思勰 齊民要術齊民要術 谷物制曲、釀酒、制醬、造醋、腌菜。 豆科植物與其它作物輪作4 微生物的發展史微生物的發展史4 微生物的發展史微生物的發展史4.2 初創時期（形態學發展時期）初創時期（形態學發展時期）1676年，使用顯微鏡觀察微生物世界的時期。代表人物：列文列文虎克虎克貢獻貢獻:（）自制的單式顯微鏡觀察到細菌的個體；（）對一些微生物形態進行了描述。4 微生物的發展

20、史微生物的發展史4.3 奠基時期（生理學發展時期）奠基時期（生理學發展時期） 1861-1897年 Pasteur 和 Koch建立了一系列研究微生物所必要的獨特方法；借助于良好的研究方法，開創了尋找病原微生物的“黃金時期”；把微生物的研究從形態描述推進到生理學研研究的新水平；微生物學以獨立的科學形式開始形成.4 微生物的發展史微生物的發展史a、巴斯德、巴斯德主要貢獻：主要貢獻： 1.發現并證實發酵是由微生物引起的，徹底否定了“自然發生”學說。2.免疫學-預防接種，首次制成狂犬疫苗。3.巴斯德消毒法：60-65作短時間加熱處理，殺死有害微生物。4.微生物學以獨立的科學形式開始形成。4 微生物的

21、發展史微生物的發展史b、科赫、科赫主要貢獻：主要貢獻：1.微生物學基礎操作技術方面的貢獻細菌純培養方法的建立；設計了各種培養基，實現了在實驗室內對各種微生物的培養；流動蒸汽滅菌；染色觀察和顯微攝影。2.對病原細菌的研究作出了突出的貢獻具體證實了炭疽桿菌事炭疽病的病原菌；發現了肺結核病的病原菌（1905年獲諾貝爾獎）；證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則-著名的科赫法則科赫法則。4 微生物的發展史微生物的發展史科赫法則科赫法則(證明某微生物是某疾病病原菌的四項要求)在患病動物中存在可疑病原有機體，而健康動物中沒有；可疑有機體在純培養中生長；純培養中的可疑有機體細胞，能引起健康動物發病；可

22、疑有機體被再次分離，并且和最初分離的有機體一樣。4.4 發展時期（生物化學水平）發展時期（生物化學水平）1897-1953，代表人物：，代表人物：Buchner （比希納）（比希納）進入微生物生化水平的研究，比希納因發現無細胞發酵而獲1970年度的諾貝爾獎；用無細胞的酵母菌裂解液對葡萄糖進行了酒精發酵；應用微生物的分支學科更為擴大，出現了抗生素等科學；開始尋找各種有益微生物代謝產物；普通微生物學開始形成；各相關學科和技術方法的相互滲透，相互促進，加速了微生物學的發展。4 微生物的發展史微生物的發展史4.5 成熟時期（分子水平）成熟時期（分子水平）1953-至今， Watson和Crick電子顯微鏡的使用和電子顯微鏡的使用和DNA分子結構的發現分子結構的發現微生物學從一門在生命科學中較為孤立的以應用為主的學科，成為一門十分熱門的前沿基礎學；在基礎學理論的研究方面，逐步進入到分子水平的研究，促進了許多重大理論進展：遺傳物質基礎；基因與酶關