环境工程微生物学全册配套最完整精品课件1.ppt
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1、环境工程微生物学全册配套最环境工程微生物学全册配套最 完整精品课件完整精品课件1 2 3 几点说明几点说明 课程性质课程性质 使用教材使用教材 课程安排课程安排 (56=40+16) 学科特点学科特点 实验科学实验科学 概念多,描述性内容多概念多,描述性内容多 年轻学科,发展快年轻学科,发展快 和我们的生活密切相关和我们的生活密切相关 4 课程网站课程网站 网址:http:/ 省级精品课程(2011年) 5 绪论绪论-微生物学基础微生物学基础 ? 你所知道的微生物有那些?你所知道的微生物有那些? 微生物有什么作用?微生物有什么作用? 当看到或听到细菌这个词时,当看到或听到细菌这个词时, 首先想
2、到什么?首先想到什么? 6 一、微生物定义一、微生物定义 肉眼看不到或看不清楚的微小生物总称。个体肉眼看不到或看不清楚的微小生物总称。个体微小微小,构造,构造简单简单的的 低等低等生物。生物。 通常,直径通常,直径1mm(0.1mm)的生物是微生物,属于微生物学研究的生物是微生物,属于微生物学研究 范畴。范畴。 The word microbe (microorganism) is used to describe an organism that is so small that, normally, it cannot be seen without the use of a micros
3、cope. Viruses, bacteria, fungi, protozoa and some algae are all included in this category. 7 1.形体微小形体微小 肉眼观察不到,借助工具:光学显微镜、电子 显微镜 测量单位:微米微米( (m) )和纳米和纳米( (nm) ) 2.结构简单结构简单 无细胞结构 具原核 真核单细胞,或简单多细胞 3.进化地位低进化地位低 8 光学显微镜透射电子显微镜扫描电子显微镜 9 微生物大小微生物大小 howbig1.swf 10 二、微生物种类 非细胞形态的微生物 病毒(植物病毒、动物病毒、细菌病毒等)、类病毒、拟
4、病毒、病毒(植物病毒、动物病毒、细菌病毒等)、类病毒、拟病毒、 朊病毒等朊病毒等 细胞形态的微生物 原核微生物原核微生物 细菌、古菌、放线菌、蓝细菌、支原体、衣原体、立克次氏体细菌、古菌、放线菌、蓝细菌、支原体、衣原体、立克次氏体 真核微生物真核微生物 藻类、真菌(酵母菌、霉菌)、原生动物、微型后生动物藻类、真菌(酵母菌、霉菌)、原生动物、微型后生动物 11 12 What are Microorganisms? Virus (病毒) Non-cell microbes Bacteria (细菌) Archaea (古菌) Algae (藻类) Fungi (真菌:酵母、霉菌) Protozo
5、a (原生动物) Eukaryotes (真核生物) Prokaryotes (原核生物) 13 What are Prokaryotes? Prokaryotes: Bacteria (细菌细菌) Archaea (古古菌菌) Actinomycetes (放线菌放线菌) Mycoplasma (支原体支原体) Rickettsia (立克氏体立克氏体) Chlamydia (衣原体衣原体) Cyanobacteria (蓝细菌蓝细菌) 14 What are Eukaryotic Microorganisms? Algae Fungi Slime molds Protozoa 15 Vir
6、us: Virus, Viroids and Prions 16 三、微生物在生物界的分类地位三、微生物在生物界的分类地位 17 动物动物 植物植物 生 物 菌菌 病毒病毒 细菌细菌 真菌真菌 藻藻 微型动物微型动物 “微型植物微型植物 ” 虫虫 18 生物分类单元生物分类单元 分类单元-界、门、纲、目、科、属、种界、门、纲、目、科、属、种。 生物分类的基本单元是种。 种以下可再分为亚种、变种、型和菌株等。 人(人(Homo sapiens L.Homo sapiens L.) ) 动物界动物界 脊索动物门(脊索动物亚门)脊索动物门(脊索动物亚门) 哺乳动物纲(真兽亚纲)哺乳动物纲(真兽亚纲)
7、 灵长目(类人猿亚目)灵长目(类人猿亚目) 人科人科 人属人属 人种人种 19 近100多年,从二界经历过三界系统、四界系统、五 界系统甚至六界系统,最后又出现三原界系统。 二界系统:植物界、动物界 三界系统:植物界、动物界、原生生物界 四界系统:植物界、动物界、原始生物界、菌界 五界系统:动物界、植物界、原生生物界、真五界系统:动物界、植物界、原生生物界、真 菌界、原核生物界菌界、原核生物界 三原界系统:古细菌原界、真细菌原界、真核三原界系统:古细菌原界、真细菌原界、真核 生物原界生物原界 20 四四 (一)(一)个体极小,比表面积大个体极小,比表面积大 (二)(二)繁殖快、代谢速率快繁殖快
8、、代谢速率快 (三)(三)数量多数量多 (四)(四)易变异易变异 (五)(五)种类多、分布广、代谢类型多样种类多、分布广、代谢类型多样 21 22 生物界中,微生物具有最高的繁殖速度。生物界中,微生物具有最高的繁殖速度。 尤其是以尤其是以二分裂方式二分裂方式繁殖的细菌,其速度繁殖的细菌,其速度 更是惊人。更是惊人。 23 z (1)土壤是微生物的“大本营”, 其中细菌数量达数亿个其中细菌数量达数亿个g g,放线,放线 菌孢子达数千万个菌孢子达数千万个g g,霉菌孢子,霉菌孢子 达数百万个达数百万个g g,酵母菌达数十万,酵母菌达数十万 个个g;g; 24 (2)全世界海洋中微生物 的总重量约
9、(3)人体细菌分布情况人体细菌分布情况 肠道:肠道:15,00035,000种种 口腔:口腔:300500种种 皮肤:皮肤:120种种 携带致病菌种类:携带致病菌种类:100种种 细菌总数达细菌总数达 人体细胞数量人体细胞数量10万亿万亿 25 (4)新鲜叶子表面微生物数量达新鲜叶子表面微生物数量达100多万个多万个g 26 为什么微生物较其他生物容易变异呢?为什么微生物较其他生物容易变异呢? 各种生物变异频率一样各种生物变异频率一样-十分低十分低( (如如1010-5 -5 1010-10 -10) ) 数量大、保护能力差数量大、保护能力差 27 青霉素青霉素 19431943年,发酵水平年
10、,发酵水平2020单位单位/ml /ml ,使用需要几十,使用需要几十 万单位;目前发酵水平达到万单位;目前发酵水平达到1010万单位万单位/ml/ml,使用,使用 则需上百万甚至上千万单位。则需上百万甚至上千万单位。 28 目前已经知道的动物约有150万种,植物50万种,微生物 约20万种。其中细菌、放线菌约1500种。 苏联微生物学家伊姆舍涅茨基曾估计,“目前我们所了解目前我们所了解 的微生物总数,至多也不超过生活在自然界中的微生物总的微生物总数,至多也不超过生活在自然界中的微生物总 数的数的1010”。如果这一估计不错的话,将来的某一天, 微生物的总数可能会超过目前动、植物的种数之和。
11、29 提问提问:自然界中什么地方没有微生物呢?自然界中什么地方没有微生物呢? 有火的地方有火的地方 微生物只怕微生物只怕“火火” z释迦牟尼佛 z(公元前公元前624年公元前年公元前544年年,古印度) “-众生妄心如太末虫太末虫(极微 末的虫,微生物),处处能缘,独不能缘独不能缘 于火焰于火焰-” 自电 影佛 陀转 30 提问:提问:结合微生物的特点,为什么它是治结合微生物的特点,为什么它是治 污的污的主力军主力军? 数量多、代谢快、繁殖快数量多、代谢快、繁殖快降解快降解快 易变异、代谢类型多易变异、代谢类型多降解物质种类多降解物质种类多 高效高效 分布广、无处不在分布广、无处不在价廉价廉
12、31 五、微生物命名-双名法 1.学名学名=属名属名+种名种名+(首次定名人)(首次定名人)+现定名人现定名人+定名定名 年份年份 例如例如 (Schroeter) Migula 1920 铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌 1920年由年由Migula定名定名 2 .学名学名=属名属名+种名种名+菌株菌株(用字母、符号等字形表示(用字母、符号等字形表示) 例如例如 AS 1.398 枯草杆菌中能生产蛋白酶的一株菌株枯草杆菌中能生产蛋白酶的一株菌株 3.学名学名=属名属名+sp.(或或spp.) sp. 单数;单数;spp. 复数复数 32 举例 Bacillus subtilis 枯草芽孢杆菌 Esc
13、herichia coli 大肠杆菌 Staphylococcus aureus 金黄色葡萄球菌 B. anthracis 炭疽芽孢杆菌 Pseudomonas sp. 一种假单胞菌属细菌 Pseudomonas spp. 几种假单胞菌属细菌 33 六、微生物学定义及其分科 1.1.微生物学定义微生物学定义 研究微生物生命活动的科学。在细胞、分研究微生物生命活动的科学。在细胞、分 子或群体水平上研究微生物的形态结构、子或群体水平上研究微生物的形态结构、 生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进 化等生命活动的基本规律,控制、消灭或化等生命活动的基本规律,控制、消
14、灭或 改造有害微生物。改造有害微生物。 34 2.2.微生物学分科微生物学分科 基础微生物学基础微生物学应用微生物学应用微生物学 按微生物种类分按微生物种类分按过程或功能分按过程或功能分按与疾病关系分按与疾病关系分按生态环境分按生态环境分按技术与工艺分按技术与工艺分按应用范围分按应用范围分 微微 生生 物物 分分 类类 学学 细细 菌菌 学学 真真 菌菌 学学 病病 毒毒 学学 菌菌 物物 学学 藻藻 类类 学学 原生动物学原生动物学 微微 生生 物物 生生 理理 学学 微微 生生 物物 遗遗 传传 学学 微微 生生 物物 生生 态态 学学 分分 子子 微微 生生 物物 学学 细细 胞胞 微微
15、 生生 物物 学学 微生物基因组学微生物基因组学 免免 疫疫 学学 医学微生物学医学微生物学 流流 行行 病病 学学 土壤微生物学土壤微生物学 海洋微生物学海洋微生物学 环境微生物学环境微生物学 水水 微微 生生 物物 学学 宇宙微生物学宇宙微生物学 分析微生物学分析微生物学 微生物技术学微生物技术学 发酵微生物学发酵微生物学 遗遗 传传 工工 程程 工业微生物学工业微生物学 农业微生物学农业微生物学 医学微生物学医学微生物学 药学微生物学药学微生物学 兽医微生物学兽医微生物学 食品微生物学食品微生物学 预防微生物学预防微生物学 35 3.环境工程微生物学内容 微生物的基础知识;栖息在水体、土
16、壤、空气、城市生活微生物的基础知识;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;饮用水卫生细菌学;自然环物处理中的微生物及其生态;饮用水卫生细菌学;自然环 境物质循环与转化;水体和土壤的自净作用,污染水体治境物质循环与转化;水体和土壤的自净作用,污染水体治 理、污染土壤的修复等环境工程净化的原理。理、污染土壤的修复等环境工程净化的原理。 偏重于水环境保护。偏重于水环境保护。 有害微生物有害微生物(病原性、腐蚀性)的监控与防治(病原性、腐蚀性)的监控与防治 有益微生物的有益微生物
17、的培养与利用(水处理中的各种微生物的高效、培养与利用(水处理中的各种微生物的高效、 密集培养、生物强化)密集培养、生物强化) 36 (一)全球气候变暖(一)全球气候变暖 (二)臭氧层的耗损与破坏(二)臭氧层的耗损与破坏 (三)生物多样性减少(三)生物多样性减少 (四)酸雨蔓延(四)酸雨蔓延 (五)森林锐减(五)森林锐减 (六)土地荒漠化(六)土地荒漠化 (七)大气污染(七)大气污染 (八)水污染(八)水污染 (九)海洋污染(九)海洋污染 (十)危险性废物越境转移(十)危险性废物越境转移 21世纪的人类面临的十大环境问题 37 污染控制中的微生物学作用污染控制中的微生物学作用 38 污染控制中的
18、微生物学作用污染控制中的微生物学作用 39 同济大学同济大学 周群英周群英 王士芬编著王士芬编著 高等教育出版社高等教育出版社 第三版第三版 返回返回 第一节第一节 病毒的一般特征及其分类病毒的一般特征及其分类 病毒定义病毒定义 n病毒是一类超显微的非细胞生物,每一种病毒只含有病毒是一类超显微的非细胞生物,每一种病毒只含有 一种核酸;它们只能在活细胞内营专性寄生,靠其宿一种核酸;它们只能在活细胞内营专性寄生,靠其宿 主代谢系统的协助来复制核酸、合成蛋白质等组分,主代谢系统的协助来复制核酸、合成蛋白质等组分, 然后再进行装配得以增殖;在离体条件下,它们能以然后再进行装配得以增殖;在离体条件下,它
19、们能以 无生命的化学大分子状态长期存在并保持其侵染活性。无生命的化学大分子状态长期存在并保持其侵染活性。 一、病毒的特点一、病毒的特点 形体极其微小,必须在电子显微镜下才能观察,可通形体极其微小,必须在电子显微镜下才能观察,可通 过细菌滤器;过细菌滤器; 没有细胞构造,故也称分子生物;没有细胞构造,故也称分子生物; 其主要成分仅有核酸和蛋白质两种;其主要成分仅有核酸和蛋白质两种; 每一种病毒只有一种核酸,不是每一种病毒只有一种核酸,不是DNA就是就是RNA; 既无产能酶系也无蛋白质合成系统(核糖体);既无产能酶系也无蛋白质合成系统(核糖体); 在宿主细胞协助下,通过核酸复制和核酸蛋白装配的在宿
20、主细胞协助下,通过核酸复制和核酸蛋白装配的 形式增殖,不存在个体生长和二分裂法繁殖方式;形式增殖,不存在个体生长和二分裂法繁殖方式; 在宿主的活细胞内营专性寄生;在宿主的活细胞内营专性寄生; 离体条件下,以无生命的化学大分子状态存在,并可离体条件下,以无生命的化学大分子状态存在,并可 形成结晶;形成结晶; 二、病毒的分类二、病毒的分类 国际病毒分类委员会国际病毒分类委员会ICTV将病毒分为将病毒分为3个目,个目,73个科,个科, 11个亚科,个亚科,289个属,个属,1950个种(个种(2005.7)。)。 根据专性寄主分类:根据专性寄主分类: 植物病毒、动物病毒、细菌病毒(噬菌体)、放线菌病
21、植物病毒、动物病毒、细菌病毒(噬菌体)、放线菌病 毒(噬放线菌体)、藻类病毒、真菌病毒。毒(噬放线菌体)、藻类病毒、真菌病毒。 根据核酸分类:根据核酸分类: DNA病毒和病毒和RNA病毒病毒。 三、类病毒和朊病毒三、类病毒和朊病毒 类病毒类病毒 马铃薯纺锤形块茎病是马铃薯纺锤形块茎病是1922年在美国发现的,它可使马铃年在美国发现的,它可使马铃 薯减产薯减产2070。 19671971年在美国工作的瑞士学者年在美国工作的瑞士学者T. O. Diener发现,患发现,患 PSTD的块茎抽提物经超离心和凝胶电泳后,出现了一条的块茎抽提物经超离心和凝胶电泳后,出现了一条 比一般病毒分子更小的区带,而
22、健康的块茎却没有。经一比一般病毒分子更小的区带,而健康的块茎却没有。经一 系列试验后,证明它是一个没有衣壳包裹长系列试验后,证明它是一个没有衣壳包裹长50nm棒状的棒状的 RNA分子,称为马铃薯纺锤形块茎病类病毒。分子,称为马铃薯纺锤形块茎病类病毒。 从此,一类新的病原体从此,一类新的病原体类病毒就被广泛承认类病毒就被广泛承认 并进行了深入的研究。之后陆续发现的类病毒并进行了深入的研究。之后陆续发现的类病毒 有番茄簇顶病、柑橘裂皮病、菊花矮化病、菊有番茄簇顶病、柑橘裂皮病、菊花矮化病、菊 花褪绿斑驳病、黄瓜白果病、椰子死亡病和酒花褪绿斑驳病、黄瓜白果病、椰子死亡病和酒 花矮化病等的类病毒。花矮
23、化病等的类病毒。 第二节第二节 病毒形态和结构病毒形态和结构 一、病毒的形态和大小一、病毒的形态和大小 测量的单位是纳米,多数病毒粒子直径在测量的单位是纳米,多数病毒粒子直径在 10300nm之间。之间。 病毒的形态主要有球形、杆形、砖形等、蝌病毒的形态主要有球形、杆形、砖形等、蝌 蚪形等。不同病毒大小差别较大。蚪形等。不同病毒大小差别较大。 有代表性的若干病毒的直径或大小 牛痘病毒牛痘病毒 脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒 二、病毒的化学组成及结构二、病毒的化学组成及结构 由于病毒是非细胞生物,单个病毒个体不能称作由于病毒是非细胞生物,单个病毒个体不能称作 “单细胞单细胞”,这样,就产生了病毒粒
24、子(,这样,就产生了病毒粒子(virion)的)的 名词。名词。 病毒粒子有时也称病毒颗粒(病毒粒子有时也称病毒颗粒(virus particle),是指),是指 成熟的、结构完整的单个病毒。成熟的、结构完整的单个病毒。 (一)病毒的化学组成(一)病毒的化学组成 病毒的化学组成由蛋白质和核酸,有的还含类病毒的化学组成由蛋白质和核酸,有的还含类 脂质和多糖。脂质和多糖。 核酸位于病毒粒子的中心,构成了它的核心(核酸内芯)或基因核酸位于病毒粒子的中心,构成了它的核心(核酸内芯)或基因 组;蛋白质包围在核心周围,构成了病毒粒子的衣壳。组;蛋白质包围在核心周围,构成了病毒粒子的衣壳。 衣壳是病毒粒子的
25、主要支架结构和抗原成分,对核酸有保护作用。衣壳是病毒粒子的主要支架结构和抗原成分,对核酸有保护作用。 衣壳是由许多在电镜下可辨别的形态学亚单位衣壳是由许多在电镜下可辨别的形态学亚单位衣壳粒所构成。衣壳粒所构成。 核心和衣壳合在一起称为核衣壳,它是任何病毒(真病毒)所必核心和衣壳合在一起称为核衣壳,它是任何病毒(真病毒)所必 须具备的基本结构。须具备的基本结构。 有些较复杂的病毒,在其核衣壳外还被一层由类脂或脂蛋白组成有些较复杂的病毒,在其核衣壳外还被一层由类脂或脂蛋白组成 的被膜包裹着。有时,被膜上还长有刺突等附属物。的被膜包裹着。有时,被膜上还长有刺突等附属物。 (二)病毒的结构(二)病毒的
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