环境微生物第一章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 绪 论,主要内容,环境微生物学、生物净化等概念,环境微生物学研究的内容,微生物的起源及进化,第一节 微生物学与环境,一、环境与环境科学,重点,1.环境微生物学研究的内容；,2.主要概念。,自然环境：大气、水体、土壤,人类环境 生态。,社会环境：,环境质量要素,大气、水体、土壤、生态,环境的组成、结构和运行规律。,环境问题的实质,环境质量的变化问题。,环境,是指以,人类,为主体的外部世界，即人,类赖以生存和发展的物质条件的综合体,宏观：研究人类社会经济发展与环境之,间的相互作用和影响；,环境科学,是研究人类与环境之间相互关系,的科学。,环境微生物学的研究内容,自然环境中的微生物背景,是环境微生物学研究的基础和出发点。,环境微生物学,是研究微生物与环境之间的,相互关系和作用规律，并将其应用于污,染防治的科学。,二、环境微生物学,微观：研究环境中的物质，尤其是污染物质在,生物体内的迁移、转化和蓄积规律。,重点：研究与人们健康直接相关的生活环境和,生产环境，因污染所致的环境质量变化规,律及其综合整治技术与方法。,微生物监测,利用微生物个体、种群或,群落对环境污染或环境变化所产生的,反应，阐明环境污染状况，从微生物,学角度为环境质量的监测和评价提供,依据。,微生物评价,用微生物学的方法评价环,境质量的现状及其变化趋势。,第二节 微生物的起源与进化,一、Oparin-Haldane生命起源假说,微生物在环境监测与评价中的应用,生物处理,微生物参与下去除污染物的,工艺过程。,小分子无机物,化学进化,大分子有机物,酶 细胞膜,原始生命,光化学合成,厌氧发酵,放氧光合作用,有氧,呼吸,单细胞生物,低等多细胞生物,高等多细胞生物,生化进化,小分子有机物,能量,大气圈,厌氧状态,形态进化,好氧,状态,原核,真核,二、微生物与植物和动物,三、微生物的共同特点,1.体积小，面积大,2.吸收多，转化快,3.生长旺，繁殖快,4.适应强，易变异,5.分布广，种类多,复习思考题：,1,.名词解释：,生物降解、生物转化、生物净化、微,生物污染、微生物监测,2,.图解生物进化的三个阶段。,3,.人类环境的组成？环境问题的实质。,4.大气环境发生转折的原因？,5.决定微生物对人类和生物危害程度的,因素？,6.简述环境微生物研究的主要内容。,第二章 微生物的主要类群,主要内容,微生物,的形态、结构及生理特征。,病毒研究的意义。,真菌、原生动物和藻类的利用。,原生动物、藻类的主要类群。,藻类和蓝细菌的环境生态,。,重点,1.微生物各主要类群的的种类,、,一般特征,2.产甲烷菌的生理特性。,3.原生动物、微型后生动物在废水处理,中的作用；藻类和蓝细菌与富营养化的关系。,非细胞微生物,病毒,亚病毒：类病毒、拟病毒、朊病毒,细菌 绝大多数是真细菌,古生菌,放线菌,微生物,原核微生物,蓝细菌,（三菌三体）立克次氏体,衣原体,多寄生.致病,支原体,(,独立,),真菌,真核微生物,藻类,原生动物,微型后生动物,微生物学,植物学,动物学,第一节 非细胞微生物病毒,一、病毒的一般特征,（一）形体极其微小,（二）专性细胞内寄生,（三）是非细胞大分子生物,二、病毒研究的意义,防病治病,发酵工业中防止噬菌体的污染,昆虫病毒用于生物防治虫害,类病毒和病毒是分子生物学和生命科学研究,的理想材料。,三、病毒存活的影响因素,物理因素,温度、紫外线、射线、沉淀、吸附等,化学因素,pH、氧化剂和抗生素、少数细菌产生,的分解病毒的酶类。,第二节 原核微生物,一、细菌,（一）形态和大小,（二）细胞结构,细胞细短、结构简单、胞壁,坚韧、多以二分裂方式繁殖和,水生性较强，大多形体微小。,一般构造,细胞壁、细胞膜、核物质、细胞质、,内含物等。,特殊构造,荚膜、鞭毛、间体、载色体、芽孢等,芽孢：某些细菌在不利的环境条,件下能在细胞内形成一个圆形,卵圆形或圆柱形的休眠体。,（三）菌落的形态,二、放线菌,三、蓝细菌,四、古生菌（古菌）,多生活在极端生境中，营自养和异养生活。具有独特的细胞结构，化学组成，酶的作用方式。,（一）产甲烷菌的分类,亚群I,用H,2,CO,2,、HCOO,、CH,3,OH产生,CH,4,，细,胞壁含假胞壁酸亚群,用H,2,CO,2,、HCOO,、CH,3,OHCO,2,产生,CH,4,，细胞壁不含假胞壁酸。,能进行放氧性光合作用,有的有固氮作用。,亚群,能生长于-N(CH,3,),+,3,或CH,3,COO培养基中,（二）产甲烷菌的特性,1.形态结构特性,细胞壁,G,+,为一、二或三层，G为一层，不含,肽聚糖。对青霉素和溶菌酶不敏感。,细胞膜,主要由植烷甘油醚或二植烷甘油醚组,成，不易水解，耐热性强。,2.生理特性,碳源,碳源较窄，只能利用乙酸和,一碳,化合物。,需生长因子,尤其是B族维生素。,需微量元素,如镍、钴和钼等。,需独特的辅酶,如辅酶F,420,、辅酶M、CO,2,还原因子,3.产甲烷反应,4H,2,+,HCO,3,+H,+,CH,4,+3H,2,O,4,CH,3,OH,3CH,4,+CO,2,+2H,2,O,4,HCOO,+4H,+,CH,4,+3CO,2,+2H,2,O,CH,3,COO,+H,+,CH,4,+CO,2,4,CH,3,NH,3,+,+3H,2,O,3CH,4,+H,2,CO,3,+4NH,4,+,第三节 真 菌,一、一般特征,（一）形态大小,酵母菌、霉菌和蘑菇都是,某一类真菌的俗称。,（二）菌落特征,（三）代谢与繁殖,好氧呼吸和发酵，异养，只吸收溶解状态的,营养物。孢子(有性、无性)繁殖。,二、真菌的利用,分解有机物质非常活跃,，,能只利用无机氮,，能降解难于降解的碳源(芳香族),，,在形成土壤和腐殖质,、,自然界净化过程和废水生物处理,、,发酵工业,、,食品加工等方面起重要作用。有些可直接食用或是贵重药剂或滋补品。,第四节 原生动物,二、原生动物的营养与繁殖,形态多样，大小多为几十-300m。不具细胞壁；细胞质膜软而薄，或硬而厚。细胞膜虽柔软，,但能保持其形状；真核，一或多个。,可形成不同的“胞器”，用其进行摄,食、呼吸、排泄、生殖等生命活动。,一、原生动物的形态与构造,营养,异养,多严格好氧，但也有严格厌氧。,营养类型,摄食方式,渗透型营养：吸收溶解性物质。,吞噬型营养：吞噬颗粒型食物。,全动性营养,以其他生物和有机颗粒为食,植物性营养,利用光、CO,2,和水合成有机物,腐生性营养,以体表吸收环境或寄主中的,可溶性有机物为主。,繁殖方式,1.无性繁殖,二分裂,、多分裂、出芽生殖。,2.,有性繁殖,3.休眠体(又称孢囊),抵抗不良环境,三、原生动物的主要类群,原生生物界,原生动物亚界,肉鞭动物门,（,纤毛门,、盘蜷门、顶复门、,微孢子门、囊孢子门、粘体门）,1.鞭毛虫纲,营养类型,全动性营养、植物性营养、,腐生性营养。,生活环境,自然水体中，喜在多污带和-中污带生活。污水生物处理系统中，活性污泥培养初期或在处理效果较差时鞭毛虫大量出现。,形态结构,几-几十m，具有鞭毛。,多独立生活，也有群体生活。,繁殖方式,形态结构,有伪足(运动、摄食),形体小，表面仅有一层薄膜，,无色透明，无固定形态。有,的有一层硬壳。无胞口和胞,咽等结构。,2.肉足虫纲,二分裂生殖。,形成孢囊。,营养类型,多全动性营养；少数寄生生活。,繁殖方式,无性生殖(分裂、出芽)为主，形成孢囊普遍,生活环境,自然水体中喜在-中污带或-中污带中生活。污水生物处理系统中，在活性污泥培养中期或大负荷的处理系统中出现。,3.孢子虫纲,严格寄生，无运动器，滑动方式运动。异养（通过寄主细胞渗透吸收）。生活史有有性世代与无性世代的交替。,4.纤毛虫纲,有纤毛（运动、摄食）。,营养类型,全动性营养。,繁殖方式,无性生殖：二分裂，少数出芽生殖和复分裂,有性生殖：接合生殖。,类型及生活环境,游泳型,-,中污带和,-,中污带，少在寡污带中。,污水生物处理中，在活性污泥培养中期,或污水处理效果较差时出现。,固着,型 喜在寡污带中。,污水生物处理中，在水体自净程度高、,污水生物处理效果好时出现。,吸管,型 多数出现在-中污带，少数出现在-,中污带和多污带。,污水生物处理效果一般时出现。,四、原生动物在废水（污水）处理中的作用,(一),对废水（污水）的净化作用,大量吞噬游离的细菌和颗粒状悬浮物，对,细菌类群进行选择。(聚集成絮状的细菌存活),促进生物絮凝作用，活性污泥有良好沉降性,可直接利用溶解性有机物净化污水。,（二）,作为废水（污水）处理的指示生物,厌氧环境,变形虫、鞭毛虫较能忍受，多出现,在大负荷量的处理系统中，或处理系统运行,的起始阶段。如三角鞭毛虫。,溶氧不足,处理效果恶化，纤毛虫游泳型的突,增、固着型的减少或虫体表现不正常。如细,湿藓豆形虫、油鲽钟虫大量生长。,溶氧适当,正常污泥负荷和供氧良好时，固着型,纤毛虫大量出现。如有肋楯纤虫、近绿游仆,虫、狭缩盖虫、钟虫类、吸管虫类等。,第五节 藻类(显微),硫含量高时,累枝虫正常生长。,一、形态与构造,单细胞或多细胞，形态多种多样。含叶绿体和光合色素，光合自养或异养。有真核细胞的一般特征。细胞壁由纤维素与果胶质组成。呈现不同颜色,营养特征自养,光,光合作用通式,CO,2,+2H,2,O CH,2,OH,2,O+O,2,特点,水作为供氢体并释放氧气。,生活条件,温度,分为广温性和狭温性。,二、生理特征,pH值,生长pH值范围为4-10，最适值6-8。,光照,水深处或水受悬浮物污染时，光照可成,为生长的限制因素。,三、分类,繁殖,营养繁殖、无性繁殖、有性繁殖。,绿藻,单细胞或多细胞，含叶绿素a、b，叶黄素和-胡,萝卜素。可产生游动孢子。多淡水生。有净化作用，,是指示生物，一些种类与水体富营养化有关。,裸藻,单细胞，无壁，有表膜和鞭毛。载色体含叶绿,素,a、b，三种叶黄素和-胡萝卜素，呈绿色或无色。有的种类可吞噬食物。形成水华，是水体富营养化指示生物。,金藻（含硅藻）,单细胞和多细胞，含较多的胡萝素，黄,绿到褐色，金藻可产生鞭毛。淡水生、海水生和陆生,硅藻,两侧对称和中央辐射状图样。胞壁内层果胶质膜，,外层硅质壳。,水体优势藻类之一，可引发“赤潮”藻类。,甲藻,单细胞，许多表质膜上覆盖有壳。含色素体(叶绿,素a、c，甲藻黄素.-胡萝卜素等)，可行光合自养，,也可捕食。可在海水、碱性的水、淡水中生活。,“赤潮”产生的主要肇事者。,褐藻和红藻,组织结构高度分化。,主要存在海水中。,四、藻类和蓝细菌的环境生态,1.磷酸盐、无机氮,常是地表水藻类限制性底物,富营养化,以氮、磷为主的,营养物进入水域形成的污染。,2.,环境中氧、CO,2,、pH的影响,生物软化作用,水质硬度较大的湖中，由于光合作用对,CO,2,的消耗，推动Ca(HCO,3,),2,CaCO,3,+H,2,O+CO,2,的反,应，形成的CaCO,3,沉降到湖底，这一过程称为,。,湖底厌氧，水质恶化，无机物以还原态存在。,有机物降解耗氧，产生CO,2,，pH较低。Fe,2+,和Mn,2+,等金属离子的浓度比在湖上层高得多。,白天,光合作用放氧(溶氧过饱和)，耗CO,2,，pH上升。,夜间,呼吸作用耗氧，放CO,2,，pH下降。,水表面氧浓度较高，无机物以氧化态存在。,3.环境中温度的影响,夏季,上：水温较高，溶解氧较高。,湖水分层,中：斜温层，温度迅速下降的薄层。,下：水温较低，溶解氧较低。,秋季,湖水分层消失，上下层含氧量接近，湖水,性质均一。,4.对营养的特殊要求,藻类和蓝细菌的某些种类需提供某种物质，如,维生素、SiO,2,、高盐等。,五、藻类的利用,藻类生长的正面影响,氧化塘废水处理工艺：,有机污染物藻类细胞（生物物质）。,细菌,藻类,有机污染物,无机物 藻类细胞,O,2,光,O,2,食品,饲料,肥料,第六节 微型后生动物,一、轮虫,藻类生长的负面影响,1.对建筑物的腐蚀,2.富营养化,3.藻类在水库或湖水中的生长能产,生令人讨厌的味道和臭味，同时会干,扰水处理过程。,形体微小，长形。,头：纤毛环是运动和摄食器官。,分 躯干：具刺或棘，外表有透明角质甲膜。,后尾：尾末端有趾，分泌粘液借以固着。,在废水生物处理中有净化作用。是水体,寡污带和污水生物处理效果好的指示生,物（需较高溶解氧）。,多自由生活，也有群体生活和寄生生活,雌雄异体，卵生，多为孤雌生殖。杂食,性营养。底栖种类居多，适应pH范围广,特点：,有坚硬的甲壳，以细菌、藻类为食，,自身是鱼类的基本食料。广泛分布地表水中,（淡水、海水）。,二、微型甲壳动物,净化水体，,河流污染与水体自净的指示生物。,三、线虫,形体微小，,长线形。雌雄异体，卵生。可作蛇形拱曲运动。,营养类型：,腐食性、植食性和肉食性。,生活方式：,寄生，也可独立生活。,有好氧性和兼性厌氧线虫,污水净化程度差的指示生物,（兼性厌氧线虫）,四、颤蚯蚓,体细长分节，有刚毛进,行爬行，纤毛是捕食器官，,杂食性营养。,分布很广，水中生长；,低温时形成胞囊。研究地,表水污染的指示生物。,五、其他微型后生动物,研究地表水污染的指示生物。,复习思考题,1.解释名词：,芽孢,、生物降解、生物转化、生,物净化、微生物监测、微生物评价。,2,.简述产甲烷菌的特征。,比较产甲烷菌与真细菌,的结构，指出两者在细胞壁、细胞膜的结构和,组成上的明显不同。,3,.简述原生动物在废水处理中的作用。,4.哪些藻类与水体富营养化有关？,5.各类微生物的基础知识（微生物学教材）。,