00 环境工程微生物学绪论.pptx

第1页：环境工程微生物学课件封面

环境工程微生物学

第2页：使用教材与主要参考书目

使用教材及主要参考书目

使用教材

《环境工程微生物学》，周群英、高廷耀编，高等教育出版社，2000年7月

主要参考书目

《水处理微生物学》，顾夏生等，中国建筑工业出版社，1998年6月；
《环境微生物工程》，马文漪等，南京大学出版社，1998年3月；
《环境工程微生物学》，王国惠，化学工业出版社，2005年7月

第3页：预备知识与学习方法

预备知识

生物化学基础、普通生物学、普通生态学

学习方法

结合日常生活，将「静」的形态结构与「动」的生理营养生态相结合，在理解的基础上记忆；充分利用教材每章后面的思考题帮助学习。

第4页：课程内容体系

环境工程微生物学

• 绪论
• 第一篇 微生物学基础
  • 第1章 非细胞结构的超微生物——病毒
  • 第2章 原核微生物
  • 第3章 真核微生物
  • 第4章 微生物的生理
  • 第5章 微生物的生长繁殖与生长因子
  • 第6章 微生物的遗传和变异（自学）
• 第二篇 微生物生态与环境生态工程中的微生物作用
  • 第7章 微生物生态
  • 第8章 微生物在环境物质循环中的作用
  • 第9章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理
  • 第10章 污废水深度处理和微污染水预处理中的微生物学原理
  • 第11章 有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落
  • 第12章 微生物学新技术在环境工程中的应用（自学）
• 第三篇 环境工程微生物学实验（自学）

第5页：绪论学习目标

学习目标

• 了解本课程的研究对象和研究任务
• 掌握微生物等一些基本概念
• 熟悉微生物的分类和命名
• 掌握微生物的特点

第6页：绪论主要内容

0 绪论　主要内容

• 0.1 环境与环境工程面临的问题、可持续发展与微生物
• 0.2 环境工程微生物学研究对象与任务
• 0.3 微生物概述

第7页：0.1 环境问题与可持续发展

0.1 环境面临的问题、可持续发展与微生物

• 0.1.1 环境问题
• 0.1.2 可持续发展策略

第8页：当今面临的环境问题

0.1.1 环境问题

提问：如今面临哪些环境问题？

• 水污染、空气污染、噪声污染、垃圾问题
• 能源危机、资源危机、人口危机
• 动植物灭绝危机、荒漠化、臭氧空洞、气候异常、战争等

归结为环境污染与生态破坏两大类。

第9页：环境问题的根源与对策

提问：环境问题的根源何在？

人祸，观念的错误。「征服自然改造自然」——人与环境的极端对立。

如何解决环境问题？

治本——纠正错误观念，走可持续发展战略（天地人和、和谐共存）。

第10页：可持续发展策略

0.1.2 可持续发展策略

• 1992年「可持续发展」的口号提出，是一场思想革命
• 「有福共享，顾忌后代」
• 从「竭泽而渔」现状的回头

第11页：可持续发展的环保实例

可持续发展观念的环保实例

• 封山育林、定期休牧、休渔、珍稀动植物保护
• 可降解塑料、无磷洗衣粉、不含氟制冷剂、无铅汽油
• 垃圾分类回收、达标排放与总量控制、清洁生产等

第12页：0.2 研究对象与研究任务

0.2 课程研究对象与任务

• 0.2.1 研究对象
• 0.2.2 研究任务

第13页：课程的研究对象

0.2.1 研究对象

1. 微生物的形态、细胞结构及功能，微生物的营养、呼吸、物质代谢、生长繁殖、遗传与变异等基础知识
2. 栖息在水体、土壤等环境中的微生物及其生态
3. 自然环境物质循环与转化
4. 污染水体、污染土壤等修复工程的净化原理

第14页：课程的研究任务

0.2.2 研究任务

1. 微生物在自然环境中存在的基本状况及活动规律
2. 微生物对化学污染物的处理及对环境的其他有利影响

第15页：0.3 微生物概述

0.3 微生物的概述

• 0.3.1 什么是微生物
• 0.3.2 微生物的类群
• 0.3.3 微生物的分类
• 0.3.4 微生物的命名
• 0.3.5 微生物的特点

第16页：什么是微生物

0.3.1 什么是微生物　通常指：

1. 肉眼看不见：微米级（μm）需借助光镜（分辨率0.2μm）可见；纳米级（nm）需借助电镜（分辨率0.2～0.4nm）可见
2. ≤0.1mm的生物，包括病毒、细菌、真菌、原生动物和某些藻类

最近芬兰科学家发现一种能引起尿结石的纳米细菌，其直径最小仅为50nm。

第17页：微生物的类群

0.3.2 微生物的类群

非细胞结构的微生物

病毒

具有细胞结构的微生物

原核生物（由原核细胞构成）：细菌、放线菌、蓝细菌、古菌；
真核微生物（由真核细胞构成）：真菌、显微藻类（如水绵）、原生动物（如草履虫）

第18页：魏泰克五界分类系统

0.3.3 微生物的分类　分类等级：界、门、纲、目、科、属、种

魏泰克生物五界分类系统

• 原核生物界（细菌、放线菌、蓝绿菌）
• 真核原生生物界（蓝藻以外的藻类及原生动物）
• 真菌界（酵母菌、霉菌）
• 动物界
• 植物界

第19页：王大耜六界分类系统

王大耜生物六界分类系统

非细胞结构生物

病毒界

细胞结构生物

原核生物界：蓝藻门（蓝细菌）、细菌门
真核原生生物界：原生动物、真核藻类、霉菌、酵母菌
真菌界
动物界：微型后生动物、低等动物、高等动物
植物界：低等植物、高等植物

第20页：微生物的二名法命名

0.3.4 微生物的命名

二名法：用两个拉丁字命名一个微生物的种。

属名（名词，首字母大写）＋ 种名（形容词，首字母小写）＋ 命名人（姓，斜体拉丁文）

例：Escherichia coli Castellani and Chalmers —— 大肠埃希氏杆菌

第21页：微生物的共同特点

0.3.5 微生物的共同特点

1. 个体极小，比表面积大
2. 种类多、分布广、数量多、代谢类型多样
3. 繁殖快、代谢速率快
4. 易变异、适应性强

第22页：个体极小

（一）个体极小，比表面积大

• 杆菌的长度约2μm
• 1500个杆菌头尾衔接＝1颗芝麻长（3mm）

第23页：比表面积大

比表面积大＝30万倍

提问：对微生物生存有何好处？

• 有利于细胞吸收营养物质和加快新陈代谢
• 有人计算，乳酸杆菌一小时内生成的乳酸约为其体重的1000～10000倍；但一个人要产生相当于其体重1000倍的代谢物则需要40多年

第24页：种类多

（二）种类多、分布广、数量大、代谢类型多样

目前已确定的微生物种数还只有10万种左右，其中细菌、放线菌约1500种。微生物学家估计，目前所了解的微生物总数至多不超过自然界中微生物总数的10％。微生物的总数可能会超过目前动、植物的种数之和。

第25页：分布广

分布广：分布在地球的每一个毛孔，是地球真正的主人。微生物无处不在，我们无时不生活在「微生物的海洋」中。

第26页：土壤中的微生物数量

数量多：凡有微生物生存的地方，它们通常都拥有巨大的数量。例如：

第27页：海洋与人体肠道中的微生物量

第28页：叶面微生物数量

（4）新鲜叶子表面微生物数量达100多万个／g。

第29页：纸币与飞沫中的细菌

• （5）每张纸币上的细菌数平均多达900万个，大肠杆菌检出率达87.9％
• （6）一个喷嚏约含菌4500—150000个，感冒患者的一个喷嚏含细菌多达8500万个

第30页：身在菌中不知菌

一系列的调查数据表明，我们是生活在一个被大量微生物包围着的环境中，只是因为肉眼不可见而常常「身在菌中不知菌」。

第31页：代谢类型多、食谱广

代谢类型多

食谱广

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：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、各种有机物等均可被微生物作为「粮食」。

第32页：代谢快、繁殖快

（三）代谢速率快、繁殖快

生物界中微生物具有最高的繁殖速度，尤其是以二分裂方式繁殖的细菌，其速度更是惊人。例如大肠杆菌一个细胞平均20分钟繁殖一代：

• 24小时后：4.7×10²²个后代
• 48小时后：2.2×10⁴³个后代

第33页：易变异、适应性强

（四）易变异、适应性强

提问：为什么微生物较其他生物容易变异呢？各种生物自发变异频率一样，都十分低（如10^-5～10^-10）。

保护能力差

多数微生物为单细胞，结构简单，整个细胞直接与环境接触，易受环境因素影响，引起遗传物质DNA的改变而发生变异

数量大

由于数量庞大，可在短时间内出现大量变异后代；环境变化时微生物大量死亡，存活者往往发生结构和生理特性的变异以适应变化了的环境

第34页：微生物只怕火

提问：自然界中什么地方没有微生物呢？

有火的地方——微生物只怕「火」。

第35页：绪论本章小结

本章小结

• 由于环境问题受到世界范围内的重视，微生物在环境问题中的重要作用也受到广泛关注
• 微生物是肉眼看不见的、必须在光镜或电镜下才能看见的微小生物的统称
• 微生物有原核、真核之分，目前公认的分类系统为五界、六界系统
• 微生物的命名采用二名法
• 个体极小、分布广、繁殖快和易变异是微生物所具有的共同特点