环境微生物学课件.ppt

环境微生物学,（,Environmental Microbiology,）李先磊,化学化工学院,*,环境微生物学,*,环境微生物学,（,Environmental Microbiology,）李先磊,化学化工学院,*,环境微生物学,*,环境微生物学,本课程的学习参考资料,1.,环境微生物学,，王家玲，高教出版社,2.,微生物学教程,（第二版），周德庆，高等教育出版社,3.,参考杂志：,国内杂志：“微生物学报”、“环境微生物学杂志”、“生物工程学报”、“微生物学通报”、“中国科学”,国外杂志：“,Science,”、“,Nature,”、“,Advance in Microbiology,”、“,Trend in Microbiology,”、,“,Current Opinion in Microbiology,”,2,环境微生物学,第一章 微生物概述,1,、什么是微生物？,微生物是指所有,形体微小，单细胞,或,结构简单的多细胞,，或,没有细胞结构的一群最低等生物,。,3,环境微生物学,我们生活在,“,微生物的海洋,”,中,土壤：细菌数亿,/g,4,环境微生物学,人口腔中的微生物,5,环境微生物学,2.2,原核细胞类微生物,细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体等,大肠杆菌,0157:H7,放线菌,7,环境微生物学,2.3,真核细胞类微生物,酵母菌和霉菌，单细胞藻类、原生动物等,酵母菌,霉菌分生孢子,8,环境微生物学,3,、微生物的特点,3.1,种类多,3.2,分布广,3.3,体积小,3.4,繁殖快,3.5,代谢强,3.6,易变异,3.1,种类多,微生物的种数,类型 低限 倾向种数 高限,病毒与立克次氏体,1,217 1,217 1,217,支原体,42 42 42,细菌与放线菌,1,000 1,500 1,500,蓝细菌,1,227 1,500 1,500,藻类,15,051 23,100 23,100,真菌,37,175 47,300 68,939,原生动物,24,068 24,068 30,000,总数,79,780 98,727 127,298,微生物的生理代谢类型多、代谢产物种类多。,人类已经开发利用的微生物则仅占已发现微生物种的约,1%,。,9,环境微生物学,3.2,分布广,在空气、水、土壤和动植物体表体内,到处都充满了大量的各种微生物。,土壤：细菌数亿,/g,人体体表及体内存在大量的微生物：,皮肤表面,平均,10,万个细菌,/,平方厘米；,口腔,细菌种类超过,500,种；,肠道,微生物总量达,100,万亿；,每克粪便的细菌总数为,1000,亿个；,万米深海、,85,公里高空、地层下,128,米和,427,米 沉积岩中都发现有微生物存在。,10,环境微生物学,3.3,体积小,病毒,0.2,m,杆状细菌,0.52.0,m,支原体,立克次氏体,衣原体,0.2,0.5,m,放线菌,菌丝直径,0.52.0,m,霉菌,菌丝直径,2,10,m,酵母,1,55,30,m,11,环境微生物学,3.4,繁殖快,一般细菌的世代时间为几十分钟至一百多分钟。,在最适宜的培养条件下,大肠杆菌每,13,20,分钟就可分裂出新的一代。,在液体培养基中，细菌细胞的浓度一般为,10,8,-10,9,个,/ml,。,微生物繁殖速度快的特性,在发酵工业上有着重要的,实践意义。,实现发酵工业的短周期、高效率生产。例如生产鲜酵母时，几乎,12,小时就可以收获一次，每年可以收获数百次。,12,环境微生物学,微生物的代时及每日增殖率,微生物名称 代时 每日分裂次数 温度 每日增殖率乳酸菌,38,分,38 25 2.710,11,大肠杆菌,18,分,80 37 1.210,24,根瘤菌,110,分,13 25 8.210,3,枯草杆菌,31,分,46 30 7.010,13,光合细菌,144,分,10 30 1.010,3,酿酒酵母,120,分,12 30 4.110,3,小球藻,7,小时,3.4 25 10.6,念珠藻,*,23,小时,1.04 25 2.1,硅藻,17,小时,1.4 20 2.64,草履虫,10.4,小时,2.3 26 4.92,13,环境微生物学,3.5,代谢强,一接种环的谷氨酸生产菌，经两天的扩大培养和发酵就能将,8,吨糖和,2,吨尿素转化为,3,吨菌体和,4,吨谷氨酸。,一个能够利用乳糖的细菌每小时能消耗（分解）的乳糖量等于其自身细胞重量的,2,千倍以上。,1,公斤的酵母菌在一天之内可使几吨糖全部转化为酒精和二氧化碳。,代谢能力强的主要原因是由于个体小，比表面积大，因此它们能够在细胞与环境之间迅速交换营养物质和代谢产物,14,环境微生物学,3.6,易变异,突变频率一般为,10,-5,10,-10,微生物易变异原因：,个体多为单细胞或结构简单的多细胞，甚至非细胞结构易受到外界物理或化学因素影响。,细胞增殖速度快，细胞数量多，因而尽管其自发突变率很低，也会造成在短时间内产生较多的变异后代。,生产青霉素的产黄青霉菌,开始筛选获得时，每毫升发酵液仅含约,20,单位的青霉素,但经过多次诱变选育后，每毫升已超过,5,万单位了。,实例,病原微生物对抗生素的耐药性变异，,40,年代初至今，成人患者的青霉素注射剂量,已由每天,10,万单位提高到,100,万单位甚至上千万单位。,15,环境微生物学,4,、微生物学发展简史,4.1,史前期,酿酒、酱、醋以及烘制面包等,我国古代的酿酒作坊,（汉代画像）,古埃及人酿制啤酒的场面,16,环境微生物学,.2,初创期（微生物学的启蒙时期,形态学期）,1664,年，英人虎克用于观察霉菌的单筒复式显微镜,荷兰列文虎克（,Anton van Leeuwenhoek,）与他的显微镜,观察结果,17,环境微生物学,4.3,微生物学的奠基及发展,微生物学直到十九世纪才得到发展原因：显微镜技术研究微生物的基本技术没有建立。,十九世纪两个焦点问题的争论促使了微生物研究技术的诞生。,问题之一：微生物能不能自发产生；,问题之二：传染病的性质是什么。,彻底否定了自然发生说,证实发酵由微生物引起,微生物学之父巴斯德的功绩,免疫学,预防接种,发明巴氏消毒法,著名的曲颈瓶试验,18,环境微生物学,科赫的功绩,证实炭疽病因,炭疽杆菌,发现结核病原菌,结核杆菌（,1905,年获诺贝尔奖）,科赫法则,发明固体培养基,提出了纯培养的概念和方法,创造了细菌染色的方法,.,19,环境微生物学,划线法获得单菌落,科赫,法则,单菌落,20,环境微生物学,霉菌菌落周围出现抑制萄葡球菌生长的抑制现象,产黄青霉菌落,细菌生长,抑制区域,正常细菌,生长区域,Fleming,发现青霉素,21,环境微生物学,4.4,现代微生物学阶段,特点：,1,、微生物学与生物化学、遗传学等学科的联系非常紧密，由此诞生了新学科,分子生物学；,2,、微生物学与工程紧密联系，为微生物学的实际运用打下前景,.,1953,年,Watson,和,Crick,提出,DNA,双螺旋结构,22,环境微生物学,5,、微生物学及其分支学科,从分类的角度,从生态环境的角度,从应用领域的角度,从生物基本问题的角度,病毒学,细菌学,藻类学,真菌学,原生动物学,水生微生物学,土壤微生物学,海洋微生物学,石油微生物学,工业微生物学,医用微生物学,农业微生物学,食品微生物学,环境微生物学,免疫学,普通微生物学,微生物分类学,微生物生理学,微生物生态学,微生物遗传学,实际应用：食品、医药、农业、轻纺、石油、化工、冶 金、环保等。,微生物学是微生物及其生命活动规律的一门学科,基本理论：形态结构、分类鉴定、生长繁殖、生理生化、生态分布、遗传变异。,微生物分支学科,23,环境微生物学,