環境工程微生物學1緒論第1頁/共28頁教材

周群英、王士芬，《環境工程微生物學》（第三版），高等教育出版社參考書1王家玲等，環境微生物學（第二版），高等教育出版社2

周德慶，微生物學教程（第二版），高等教育出版社3沈萍等，微生物學（第二版），高等教育出版社4MaierRM,PepperIL,andGerbaCP,EnvironmentalMicrobiology（2ndEdition

）,AcademicPress,2008

第2頁/共28頁緒論第一節學習目的、學習內容與學習方法目的內容方法第二節微生物的概述原核微生物與真核微生物微生物的分類和命名環境工程微生物類群微生物的特點第3頁/共28頁第一節學習目的、學習內容與學習方法

有機物的分解者無機物的轉化者微生物合成與綠色化學微生物轉化與能源環境污染指示生物微生物傳感器病原微生物微生物代謝產物水華微生物與人類環境學習目的第4頁/共28頁第一節學習目的、學習內容與學習方法學習目的

學科的需要環境工程學/環境科學

微生物學環境工程微生物學其他……第5頁/共28頁環境工程微生物學學習內容環境工程學環境科學

微生物學對人類環境有益的微生物類群及有害的類群研究對象第6頁/共28頁環境工程微生物學學習內容對人類環境有益的微生物類群及有害的類群形態構造章1-3生理代謝章4遺傳變異章6微生物生態章5、章7第7頁/共28頁學習方法記憶

基本概念理解

基本原理應用實例實驗第8頁/共28頁第二節微生物的概述原核微生物

與

真核微生物按細胞的結構和遺傳物質在細胞內的分布，可將生命有機體劃分為原核生物和真核生物比較內容原核微生物真核微生物有無真正的細胞核無（無核膜包圍）有（有核膜包圍）有無分化的細胞器無有是否進行有絲分裂核糖體類型否70S是80S第9頁/共28頁微生物（microorganism,microbe）微生物是指一切肉眼看不見或看不清楚而必須借助顯微鏡觀察的微小生物的總稱。（個體微小（<0.1mm）、構造簡單、低等生物）按進化水平及性狀差異可分為（p8,表1-1）原核微生物包括古菌及廣義細菌（細菌、放線菌、藍細菌、支原體、立克次體、衣原體）真核微生物包括真菌、原生動物、藻類、后生動物非細胞結構微生物包括病毒、類病毒第10頁/共28頁藍細菌細菌真菌藻類病毒原生動物第11頁/共28頁微生物的分類地位動物界-植物界（細胞壁、光合作用、運動）微生物并非分類學名詞Bergey’sManual

ofDeterminative

Bacteriology是國際公認的細菌分類權威著作第12頁/共28頁五界系統原核生物界原生生物界真菌界動物界植物界微生物的分類系統1兩界系統植物界和動物界2三域系統細菌、古生菌、真核生物3原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和動物界五界系統（惠特克）（伍斯）4六界分類系統

原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界、動物界、病毒界

（王大耜）第13頁/共28頁環境工程微生物類群（p8,表1-1）非細胞結構生物微生物立克次體原核生物具細胞結構生物真核生物真菌界古菌細菌真核藻類原生動物衣原體螺旋體支原體病毒（酵母菌、霉菌）真細菌藍細菌放線菌微型后生動物第14頁/共28頁微生物的分類和命名

微生物的分類

按照微生物的生物屬性及親緣關系將其排成條理清楚的各種分類單元或分類群。

七級分類單元

例灰色鏈霉菌

界Kingdom原核生物界

門

Phylum

亞門/超綱

厚壁菌門(Tenericutes）綱Class亞綱/超目

枝形細菌綱（Thallobacteria）目Order放線菌目（Actinomycetales）科Family亞科/族鏈霉菌科（Streotomycetaceae）

/亞族屬Genus鏈霉菌屬（Streptomyces）種Species灰色鏈霉菌（S.griseus）第15頁/共28頁分類特征、分類依據、分類指標形態生理、生化反應生態特性生活史特點血清學反應噬菌體的敏感性分子生物學指標（G+C）%16SrRNA第16頁/共28頁種：種是一個基本分類單位，它是一大群表型特征高度相似、親緣關系及其接近、與同屬內其他種有明顯差異的菌株的總稱。菌株：由一個獨立分離的單細胞（單個病毒粒子）繁殖而成的純種群體及其一切后代，或一種微生物的每一不同來源的純培養物均可稱為該菌種的一個菌株。菌株命名E.coliK12種下分類單元亞種subsp.(subspecies)

變種var(variety)

型、類群(form/group)

菌株、品系(strain)第17頁/共28頁微生物的命名俗名/通俗命名學名/科學命名

《國際細菌命名法規》學名=屬名+種加詞（+首次定名人+現定名人+定名年份）使用拉丁詞、希臘詞或拉丁化外來詞（出版物中應排版為斜體，手寫時加下劃線）屬名首字母大寫，為單數名詞性；種名首字母小寫，名詞或形容詞

例：大腸埃希氏菌（大腸桿菌）Escherichiacoli

枯草芽孢桿菌（枯草桿菌）Bacillussubtilis

銅綠假單胞菌（綠膿桿菌）Pseudomonasaeruginosa第18頁/共28頁微生物的特點微生物具有的共性中以體形微小為中心紅杉350m藍鯨34m雙生病毒12-18nm比面值人=1，大腸桿菌=30萬大比面值有利于其跟周圍環境進行物質、能量、信息交換10310210010-310-410-610-9kmmmmμmnm動植物界微生物特點1個體微小體積小，比面值大比面值=表面積/體積納米比亞硫磺珍珠菌（Thiomargaritaamibiensis）第19頁/共28頁微生物的特點特點2代謝快，繁殖快大比面值帶來巨大的營養物質吸收面、代謝廢物排泄面、環境信息的接受面發酵乳糖的細菌在1h內可分解其自重1000-10,000倍的乳糖產朊假絲酵母合成蛋白質的能力比大豆強100倍，比食用公牛強10萬倍微生物因此成為人類的“活的化工廠”第20頁/共28頁由于微生物吸收多，轉化快，所以具極高的生長和繁殖速度大腸桿菌一個細胞重約10–12

克，平均20分鐘繁殖一代24小時后：

23×24=4.722×1021個后代，重量達4722噸48小時后：2.2×1043個后代，重量達2.2×1025噸相當于4000個地球的重量！第21頁/共28頁南極Vostok湖冰芯樣品中的微生物海洋深處的某些硫細菌可在250℃，甚至300℃高溫下生長大多數細菌能耐0~196℃（液氮）的低溫，甚至-253℃（液態氫）某些嗜鹽菌可在32%的飽和鹽水中正常生活氧化硫硫桿菌可生長在5-10%

的H2SO4中脫堿硫桿菌生長最高pH=10.7,某些青霉和曲霉可生長在pH=9-11條件下特點3適應強，易變異

微生物對極端環境具有驚人的適應力第22頁/共28頁

由于微生物個體小、結構簡單、繁殖快、數量多且與外界環境直接接觸，即使是變異頻率很低（10-5~10-10），也可在短時間中產生大量變異后代青霉素的生產20單位/ml（1943）50,000單位/ml青霉素的用量：最高：10萬單位/天（40年代）數百萬-千萬單位/次第23頁/共28頁特點4分布廣，種類多

人體腸道有100-400種微生物，總數>100萬億；科學家在南極冰下3500米采集到微生物樣品；在萬米深海及萬米高空都有微生物存在。

微生物因體積小，重量輕，可到處傳播，地球上除了火山中心，可分布于土壤、水體、大氣、巖石……第24頁/共28頁雖然目前已定種的微生物只有大約15萬種，遠較動植物為少，但一般認為目前為人類所發現的微生物還不到自然界中微生物總數的1