1水處理生物學(xué)2一、水處理生物學(xué)的研究內(nèi)容二、微生物的一般特點(diǎn)與微生物學(xué)發(fā)展史三、微生物的分類與命名第一章

緒論31、什么叫微生物？微生物（microorganism、microbe）肉眼看不見或看不清楚的微小生物的總稱。

?。▊€(gè)體微?。┖啠ńY(jié)構(gòu)簡單）低（進(jìn)化地位低）一、水處理生物學(xué)的研究內(nèi)容4個(gè)體微小結(jié)構(gòu)簡單：單細(xì)胞、簡單多細(xì)胞、非細(xì)胞一般個(gè)體大小<0.1mm細(xì)胞：μm級，光學(xué)顯微鏡下可見細(xì)胞器、病毒：nm級，電子顯微鏡下可見一、水處理生物學(xué)的研究內(nèi)容5進(jìn)化地位低一、水處理生物學(xué)的研究內(nèi)容引自《EnvironmentalMicrobiology》byMadsenEL,2008古菌細(xì)菌真核生物生命之樹一、水處理生物學(xué)的研究內(nèi)容引自《EnvironmentalMicrobiology》byMadsenEL,2008進(jìn)化時(shí)間軸2、研究內(nèi)容

一、水處理生物學(xué)的研究內(nèi)容與水處理工程和環(huán)境水體水質(zhì)凈化保持相關(guān)的（微）生物種類的形態(tài)、生理特性及生態(tài)；（微）生物與水中污染物的相互作用關(guān)系；水中污染物的生物分解與轉(zhuǎn)化機(jī)理；（微）生物在水體凈化和水處理中的作用機(jī)理和規(guī)律；水中有害（微）生物的控制及研究方法。81、比表面積（specificarea）大比表面積=

面積體積是微生物與大型動(dòng)植物相區(qū)別的關(guān)鍵所在巨大的物質(zhì)交換面，可以促進(jìn)營養(yǎng)物的吸收、代謝物的排泄、環(huán)境信息的接收等二、微生物的一般特點(diǎn)1

cm3

豌豆，總表面積6

cm21

cm3

球菌，總表面積6

m2大小92、種類（species）多目前已發(fā)現(xiàn)的微生物大約有15萬種以上，不超過自然界中微生物總數(shù)的10%。隨著實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)，尤其是高通量測序技術(shù)的發(fā)展使得微生物的新種、新屬、新目急速增加。二、微生物的一般特點(diǎn)就目前的分離培養(yǎng)技術(shù)只能培養(yǎng)出所存在微生物的1%~20%左右，大部分是不能被培養(yǎng)的微生物。10由種類多而派生出來的特點(diǎn)：代謝（metabolism）類型多

能利用自然中各種有機(jī)物和無機(jī)物，甚至許多有毒物質(zhì)（氰、酚、多環(huán)芳炔）。代謝產(chǎn)物（metabolites）種類多大腸桿菌（

E.coli）能產(chǎn)生2000~3000種蛋白質(zhì)。目前發(fā)現(xiàn)的抗生素達(dá)上萬種，其中97%以上來自細(xì)菌和放線菌。二、微生物的一般特點(diǎn)113、分布廣（widespread）廣泛分布于土壤、空氣和水體等自然環(huán)境中也廣泛的存在于生物體內(nèi)人體腸道中經(jīng)常聚居著100~400種不同種類的微生物（總重量約等于糞便干重的1/3左右）植物細(xì)胞中也有各種內(nèi)生微生物微生物小而輕可以到處傳播和定居適應(yīng)能力強(qiáng)二、微生物的一般特點(diǎn)124、代謝速度（metabolismrate）快比呼吸速率（OxygenUtilizationRate，OUR）※假單胞菌屬（Pseudomonas）30oC1200腎和肝組織37oC10~20根和葉組織20oC0.4~4※單位：ml-O2/mg-drycell.h二、微生物的一般特點(diǎn)產(chǎn)朊假絲酵母（Candidautilis）合成蛋白質(zhì)的能力比大豆強(qiáng)100倍，比牛強(qiáng)10萬倍；135、繁殖（propagate）快注意：細(xì)菌的指數(shù)分裂只能維持很短的時(shí)間。在液體培養(yǎng)基中，細(xì)菌濃度一般僅能達(dá)到108~109cell/mL。在工業(yè)上的應(yīng)用（發(fā)酵）上：降低生產(chǎn)周期在科學(xué)研究上：縮短研究周期生物毒性研究遺傳毒性研究意義：二、微生物的一般特點(diǎn)大腸桿菌在合適條件下，細(xì)胞分裂一次僅需12.5～20

min，每晝夜可分裂72次，這時(shí)產(chǎn)生4722366500萬億個(gè)后代，總重約可達(dá)4722噸。14微生物的代時(shí)（generationtime）及每日增殖率

微生物名稱

代時(shí)

每日分裂次數(shù)

溫度（oC）

每日增殖率

細(xì)菌乳酸菌大腸桿菌根瘤菌枯草桿菌光合細(xì)菌

38分18分110分31分

144分

388013461025372530302.7×10111.2×10248.2×1037.0×10131.0×103

釀酒酵母

120分

12304.1×103藻

類

小球藻念珠藻硅藻

7小時(shí)23小時(shí)

17小時(shí)

2.41.041.425252010.62.12.64

草履蟲

10.4小時(shí)2.3264.92156、適應(yīng)性（adaptability）強(qiáng)：微生物對環(huán)境條件，特別是“極端環(huán)境”具有驚人的適應(yīng)力。耐高溫菌：80~90oC條件下能正常生長北斐濟(jì)海底熱水(285℃)中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌沖繩海底熱水中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌東太平洋南部熱水中發(fā)現(xiàn)的硫氧化菌（熒光染色）二、微生物的一般特點(diǎn)16耐低溫菌：在－80oC條件下大多數(shù)細(xì)菌仍能保持生命。耐壓菌：深海微生物：低溫?高壓耐性微生物美國海洋研究所在1萬米海底峽谷中采集的細(xì)菌，能耐受700atm大氣圧，380atm以下不能生長。只能在高壓環(huán)境中生長的微生物稱絕對嗜壓微生物。二、微生物的一般特點(diǎn)17耐干燥菌：能產(chǎn)生芽孢的細(xì)菌可在干燥條件保藏幾十年耐酸菌：氧化硫桿菌（Thiobacillusthiooxidans）

0.5~1.0

mol/L（pH=0.5）的H2SO4中生存

耐堿菌：脫氮硫桿菌（Thiobacillusdenitrificans）生長最高pH為10.7有些青霉和曲霉也能在pH9~11的堿性條件下生長耐毒物菌：如Cr6+、HCN耐輻射菌二、微生物的一般特點(diǎn)18三角菌

日本石川縣鹽田中發(fā)現(xiàn)的嗜鹽菌（能在20％的鹽溶液中生長）嗜鹽菌：甚至在飽和鹽水中生存溶媒耐性菌在高濃度有機(jī)溶劑（甲苯等）中能生長的細(xì)菌溶媒耐性菌二、微生物的一般特點(diǎn)197、易變異（variation）由于數(shù)量多，繁殖快，與外界直接接觸等原因，容易產(chǎn)生變異，最常見的是基因突變。菌株選育、馴化耐抗生素菌二、微生物的一般特點(diǎn)意義：20二、微生物的發(fā)展史艾滋病毒SARS花生上的黃曲霉及菌落21二、微生物的發(fā)展史史前期：約8000年前～1676，制曲、釀酒等初創(chuàng)期：1676～1861，

形態(tài)描述階段，

列文虎克（荷蘭）

自制顯微鏡“顯微鏡業(yè)余愛好者”首次詳細(xì)描述微生物形態(tài)列文虎克及其繪制的微生物草圖加熱滅菌和純培養(yǎng)方法二、微生物的發(fā)展史奠基期：1861～1897，生理水平研究

巴斯德（法國）“生物學(xué)之父”曲頸瓶實(shí)驗(yàn)科赫（德國）科赫法則結(jié)核病病原菌23二、微生物的發(fā)展史成熟期：1953～至今，分子生物學(xué)水平研究

J.Watson（美國）和F.Crick（英國）發(fā)展期：1897～1953，生化水平研究E.Büchner（德國）

酒化酶DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型劃時(shí)代的意義1962年諾貝爾獎(jiǎng)24

生物分類（classification）：

人類大猩猩大腸桿菌界動(dòng)物界動(dòng)物界細(xì)菌界

門脊索動(dòng)物門脊索動(dòng)物門脘細(xì)菌門

綱哺乳綱哺乳綱發(fā)酵細(xì)菌綱

目靈長目靈長目腸桿菌目

科

人科猩猩科埃希氏菌科

屬

人屬猩猩屬大腸埃希氏菌屬

種智人種多種多種七級分類，必要時(shí)每一級還進(jìn)行更細(xì)的區(qū)分，如亞門、亞綱三、微生物的分類與命名25生物具細(xì)胞結(jié)構(gòu)微生物非細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物——病毒界（Vira）原核細(xì)胞生物——原核生物界

Procaryotac真核原生生物界

Protistae原生動(dòng)物真核藻類真菌界

Fungi酵母菌霉菌動(dòng)物界Animalia微型后生動(dòng)物高低等動(dòng)物植物界

Plantae低等植物高等植物藍(lán)藻門（藍(lán)綠細(xì)菌）Cyanophyta

細(xì)菌門Bacteriophyta真細(xì)菌綱Eubacteriae粘細(xì)菌綱Myxobacteriae立克次氏體綱Rickettsiae螺旋體綱Spirochaetae支原體綱Mycoplasmae真細(xì)菌亞綱Eubacteria放線菌亞綱Actinomycetes水處理微生物范疇古菌Archaea（？）六界分類系統(tǒng)微型后生動(dòng)物26說明：目前，國內(nèi)外在分類學(xué)方面還不統(tǒng)一，需要時(shí)可查閱專門書籍如:《伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊》1923—1974，1-8版《Bergey'sManualofDelerminativeBacteriology》1984版稱《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊》（4冊）《Bergey'sManualofsystematicBacteriology》2000年起第二版分5冊陸續(xù)出版三、微生物的分類與命名27微生物的名字俗名：commonname學(xué)名：scientificname俗名：綠膿桿菌學(xué)名：Pseudomonasaeruginosa（銅綠假單胞菌）2、微生物的命名（denominate）方法三、微生物的分類與命名28屬名+種名+（首次定名人）+現(xiàn)定名人+定名年份不能省略，拉丁斜體字一般省略，可用正體排字屬名：表示該種微生物主要特征的名詞或用作名詞的形容詞種名：代表一個(gè)種的次要特征例：銅綠假單胞菌Pseudomonasaeruginosa（Schroeter）Migula1920三、微生物的分類與命名林奈雙命名法29注意：1）屬名的第一個(gè)字母大寫2）屬名略寫時(shí)，常用第一個(gè)字母或第一個(gè)母音的主音節(jié)。如：E.coli

或

Esch.coli

P.aeruginosaEscherichiacoli蘇云金芽孢桿菌蠟螟亞種Bacil