水处理生物学 顾夏声胡洪营等编著 参考书 1 环境微生物学 第二版 王家玲高等教育出版社2 环境工程微生物学 第三版 周群英 王士芬高等教育出版社3 水处理微生物学基础与技术应用 刘永军建筑工业出版社4 污染控制微生物学 第3版 任南琪哈尔滨工业大学出版社5 微生物学教程 第3版 周德庆高等教育出版社 课程考试方法与要求 期中 30 期末测试 70 考核方式 期中小论文形式 综述形式 题目自拟 期末闭卷 内容 与 水处理生物学 有关的新现象 新技术 新概念 新研究手段 新问题等 字数 3000 4000字 参考文献5篇以上 主题 要明确 介绍一个什么样的技术 方法 阐明一个什么样的问题等 严禁抄袭 互联网直接下载等 严禁用打印稿 统一采用有南昌大学logo的实验报告纸手写完成综述提交时间 第十周周五 小综述的要求 综述应包括的主要内容 1封面 题目姓名班级课任教师题目 题目要简明扼要 能反映文章的内容 2摘要 简明扼要的介绍文章内容及你的看法间接3正文 1 前言 新技术 新问题产生的背景 思路要清晰 2 论述 介绍 论据要充分 每个观点和推断都要有依据 文章要有逻辑 引用文献要在文中注明 3 结论 结论要明确 有自己的看法和见解 提出存在的问题和今后的课题 4参考文献 引用文献应全部列在报告后面 作者应全部列出 书籍应注明页数 实验分两组 时间以半天为一个单位 水处理生物学的研究对象和任务教材P1 绪论 微生物学概述微生物的定义微生物的特点微生物的分类水处理生物学的研究对象和任务 教材P1 微生物学概述一 微生物与我们 微生物无处不在 我们无时不生活在 微生物的海洋 中 细菌数亿 g土壤 土壤中的细菌总重量估计为 10034 1012吨 每个喷嚏的飞沫含4500 150000个细菌 重感冒患者为8500万 人体体表及体内存在大量的微生物 微生物既是人类的敌人 更是人类的朋友 时时刻刻与微生物 共舞 是祸 是福 微生物是自然界物质循环的关键环节 一 微生物是人类的朋友 体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证 帮助消化 提供必需的营养物质 组成生理屏障 微生物可以为我们提供很多有用的物质 有机酸 酶 各种药物 疫苗 奶酪 啤酒 酱油等 基因工程为代表的现代生物技术 二 少数微生物也是人类的敌人 鼠疫 艾滋病 埃博拉病毒 微生物学发展史史前期 约8000年前 1676 制曲 酿酒等初创期 1676 1861 形态描述阶段 列文虎克自制显微镜奠基期 1861 1897 生理水平研究 巴斯德 科赫发展期 1897 1953 生化水平研究 E B chner 1897 等成熟期 1953 至今 分子生物学水平研究 J Watson和F Crick 二 微生物的发现和微生物学的建立与发展 我国8000年前就开始出现了曲蘖酿酒 4000年前埃及人已学会烘制面包和酿制果酒 2500年前发明酿酱 醋 用曲治消化道疾病 公元六世纪 北魏时期 贾思勰的巨著 齐民要术 公元前112年 212年间 华佗 割腐肉以防传染 公元九世纪痘浆法 痘衣法预防天花 16世纪 古罗巴医生G Fracastoro 疾病是由肉眼看不见的生物 livingcreatures 引起的 1641年 明末医生吴又可也提出 戾气 学说 一 微生物的发现 1664年 英国人虎克 RobertHooke 曾用原始的显微镜对生长在皮革表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行观察 1676年 微生物学的先驱荷兰人列文虎克 Antonyvanleeuwenhoek 首次观察到了细菌 他没有上过大学 是一个只会荷兰语的小商人 但却在1680年被选为英国皇家学会的会员 A C F Q 杆菌E 球菌H 球菌的聚集体 列文虎克向英国皇家学会的信中对细菌形态的描绘 二 微生物学的奠基 法国人巴斯德 LouisPasteur 1822 1895 德国人柯赫 RobertKoch 1843 1910 1 巴斯德 1 发现并证实发酵是由微生物引起的 2 彻底否定了 自然发生 学说 化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗 酒病 和 蚕病 著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实 空气内确实含有微生物 是它们引起有机质的腐败 3 免疫学 预防接种 首次制成狂犬疫苗 4 其他贡献 巴斯德消毒法 60 65 作短时间加热处理 杀死有害微生物 巴斯德与自然发生说 新鲜食品 搁置 细菌检定 无细菌 腐败食品 细菌检定 有细菌 由非生命的物质自然发生 自然发生说 巴斯德反驳自然发生说的曲颈瓶实验 加热 营养液 密封 放置 细菌检测 无细菌检出 自然发生说质疑 无机物自然变为生命有机体必须提供新鲜的空气 2 柯赫 a 细菌纯培养方法的建立 土豆切面 营养明胶 营养琼脂 平皿 1 微生物学基本操作技术方面的贡献 b 设计了各种培养基 实现了在实验室内对各种微生物的培养 c 流动蒸汽灭菌 d 染色观察和显微摄影 2 对病原细菌的研究作出了突出的贡献 a 具体证实了炭疽杆菌是炭疽病的病原菌 b 发现了肺结核病的病原菌 1905年获诺贝尔奖 1 在每一相同病例中都出现这种微生物 2 要从寄主分离出这样的微生物并在培养基中培养出来 3 用这种微生物的纯培养接种健康而敏感的寄主 同样的疾病会重复发生 4 从试验发病的寄主中能再度分离培养出这种微生物来 c 证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则 著名的柯赫原则 三 微生物学发展过程中的重大事件 1890VonBehring制备抗毒素治疗白喉和破伤风 1892Ivanovsky提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据 1897E Buchner用酵母压榨液实现了无细胞发酵 并对其酶系 酒化酶进行了分析 1928Griffith发现细菌转化 1929Fleming发现青霉素 1944Avery等证实转化过程中DNA是遗传信息的载体 1953Watson和Crick提出DNA双螺旋结构 1970 1972Arber Smith和Nathans 发现并提纯了DNA限制性内切酶 1983 1984Mullis建立PCR技术 什么是微生物一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称 是一些个体微小 构造简单的低等生物 微生物的菌落 细菌的显微图样 四 微生物的分类和命名三个概念1 分类 classification 解决从个别到一般或从具体到抽象的问题 2 鉴定 identification 与分类的概念相反 3 命名 nomenclature 为新发现的微生物确定一个新学名 1 通用的分类单元界 Kingdom 门 Phylum 纲 Class 目 Order 科 Family 属 Genus 种 Species 大肠埃希氏菌在分类学中的地位 例 细菌界 Bacteria 朊细菌门 Protobacteria 发酵细菌纲 Zymobacteria 肠杆菌目 Enterobacteriales 埃希氏菌属 Escherichia 大肠埃希氏菌 E coli 系统手册 2000年 界是最大的分类单位 往下依次递小在越是大的分类单位中 生物彼此的共同特征越少 亲缘关系越远 在越是小的分类单位中 共同特征越多 亲缘关系越近 微生物的常用分类系统 细菌 伯杰氏鉴定细菌学手册 第八 第九版 细菌系统学手册 第一版 放线菌 中国科学院微生物研究所编著的放线菌目分科 分属检索表真菌 Smith Alexopoulos Ainsworth的分类系统 五界 Whittaker提出生物五界分类系统 后被Margulis修改为 原核生物界 原生生物界 真菌界 动物界和植物界我国王大耜教授对生物分类提出六界 病毒界 原核生物界 真核原生生物界 真菌界 动物界和植物界三域 三原界 学说古菌域 细菌域 真核生物域 分类依据 形态学特征 表型特征 生理特征 生态特征 血清反应 噬菌体反应等DNA中G C DNA杂交 DNA rRNA杂交 16SrRNA碱基序列分析等 2 水处理工程中常见的微生物种类 微生物 病毒界 病毒 亚病毒 原核生物界 蓝藻门 细菌门 真细菌 放线菌 古菌 立克次氏体 衣原体 支原体 真菌界 酵母菌 霉菌 动物界 原生动物 微型后生动物 3 微生物命名通常以学名命名 常采用二名法即 一个属名 一个种名 均为拉丁字 注意 属名和种名都要用斜体表示属名在前 第一个字母大写种名在后 第一个字母小写 例子 1 大肠埃希氏杆菌 Escherichiacoli分类学文献中 上述两部分还应加写3项内容 即首次定名人 现定名人和现名的定名年分如 Escherichiacoli Migula CastellanietChalmers1919 大肠杆菌 2 枯草芽孢杆菌 枯草杆菌 Bacillussubtilis Ehrenberg Cohn18723 浮游球衣菌SpgaerotilusnatansKiitzing4 甲烷杆菌属Methanobacterium 枯草芽孢杆菌菌落 若该菌鉴定到属 没有鉴定到种 则只有属名 如 芽孢杆菌属的名称是Bacillus 芽胞杆菌的几种形态 三 微生物的特点1 体积小 比表面积大比面值 某一物体单位体积所占的表面积 物体的体积越小 其比表面积越大如 1cm3豌豆 总表面积6cm2 1cm3球菌 总表面积6m2 单位 um 10 6m 或nm 10 9m 微生物的体积大小 微生物与其它生物种类的体积比较 动物的模式细胞 动物细胞核 细菌 病毒 动物 植物和微生物个体大小尺度范围 微生物的比表面积 比表面积 个体的表面积与体积之比 设定 人的比表面积 1则 与人等重 大肠杆菌比表面积 30万 设球菌半径r 0 5 m球菌表面积 S 4 2 3 1416 2球菌体积 V 4 3 3 0 236 3比表面 S V 3 1416 0 5236 6设球菌半径 2 球菌面积 S 50 3 2球菌体积 V 33 5 3比表面 S V 50 3 33 5 1 5 2 吸收多 转化快如 Escherichacoli在1h内可分解其自重1000 10000倍的乳糖 Candidautilis 产朊假丝酵母 合成蛋白质的能力比大豆强100倍 比牛强10万倍 大肠杆菌在合适的生长条件下 12 5 20分钟繁殖1代每小时分裂3代 由1个变成8个 经24小时分裂72代 重约4722吨经48小时可产生2 2 1043个后代 地球重的4000倍 微生物代时及每日增殖率 3 生长旺 繁殖快 4 适应强 易变异适应极端环境如高温 高酸 高辐射等 变异频率低 但短时间能产生大量变异的后代 5 分布广 种类多物种多样性生理代谢类型的多样性代谢产物的多样性遗传基因的多样性生态类型的多样性 问题 1 了解微生物的特点 对我们有何启示 2 从某个角度来讲 水处理生物学是拿来主义 是微生物学 生物学和水处理工程相结合的产物 那么从污水生物处理的目的出发我们需要拿来什么 3 污水的生物处理 反过来说就是利用生物来处理水 生物和污水的关系是什么 简单的说污水的生物处理 就是污染物生物降解的人工强化 思考1 什么是微生物 2 微生物是如何分类的 3 生物的分界有几种分法 是如何划分的 4 微生物是如何命名的 5 微生物有哪些特点 6 了解几个著名人物对生物学的贡献