环境工程微生物学复习资料1 PPT课件

在前，种名在后均用拉丁文或拉丁化的文字表示， 如Staphylococcus aureus （金黄色葡萄球菌）
typhoidbacillus （伤寒杆菌） Esherichia coli （大肠埃希氏杆菌） Bacillus subtilis (枯草芽孢杆菌)
-
25
病毒和类病毒
病毒是一类由核酸和蛋白质等 少数几种成分组成的超显微“非细胞生物” ， 能以感染态和非感染态两种状态存在。
• 水污染 — 酸雨 ·富营养化 ·海洋倾倒 ·石油泄漏 ·水危机
• Resource depletion资源消耗 — 自然资源的开采
• 渔业 — 炸药捕鱼 ·水底拖网 ·氰化物捕鱼 ·鬼网 ·非法的、不报告的和不管制的捕捞 ·过度捕捞· 鱼翅
• 伐木业 — 皆伐 ·森林开伐 ·非法砍伐
• 采矿业 — 酸性矿山废水 ·炸开山头采矿
-
14
发达国家当前国内的环境问题
工业废物、生活垃圾急剧增加；噪声问题仍很 突出；氮氧化物污染仍未得到有效控制；大气中有 害物质（重金属、致癌物质等）如故；水环境问题 还未解决。
发展中国家的环境问题
主要是生态环境的破坏、环境卫生和大城市的 污染问题。即发展中国家在发展社会经济的进程中， 正步着发达国家“先污染后治理”的老路。
-
2
（3）当代环境问题阶段，全球性大气环境问题。它 始于1984年英国科学家发现，1985年美国科学家 证实南极上空出现“臭氧空洞”。这一阶段的核 心问题是“全球变暖”、“臭氧层破坏”和“酸 沉降”三大全球性大气环境问题。
-
3
伦敦烟雾事件
• 1952年伦敦烟雾事件是1952年12月5日－9日发生在 伦敦的一次严重大气污染事件。这次事件造成多达 12000人因为空气污染而丧生，并推动了英国环境 保护立法的进程。

亿人口，比死亡最惨重的第二次世界大战（约死 亡1.1亿）还多！
5
细菌化石
6
（二）人类揭开微生物世界奥秘的 历史
• 1．史前期 史前期是指人类还未见到微生物 个体尤其是细菌细胞前的一段漫长的历史 时期，大约在距今8000年前一直至公元 1676年间。当时的人类虽未见到微生物的 个体，却自发地与微生物频繁地打交道， 并凭自己的经验在实践中开展利用有益微 生物和防治有害微生物的活动。 酵母菌是人类最古老的家养生物之一
11
• 本时期的代表人物主要是法国的巴斯德 （L.Pasteur，1822～1895）和德国的科赫 （R.Koch，1843～1910），他们可分别称 为微生物学的奠基人和细菌学的奠基人。
12
• 巴斯德学派的主要贡献是提出了生命只能 来自生命的胚种学说，并认为只有活的微 生物才是传染病、发酵和腐败的真正原因， 再加上消毒灭菌等一系列方法的建立，就 为微生物学的发展奠定了坚实的基础。
1
二、发展史：
• （一）一个未知的世界 （1）个体微小 一般地说，人眼对小于1mm
的物体就看不清楚了，而微生物的大小多 数是在几μm至几十μm范围内，因此就无法 发现或辨认它们。
2
• （2）外貌不显 微生物的个体（细胞）虽看 不见，但是由无数个体组成的群体（菌落 或菌苔）却是可见的。然而，各种微生物 群体的外形往往平淡无奇、不甚显目，因 此，对其作用就极易忽略。
13
• 科赫学派的重要业绩主要有三个方面： ①建立了研究微生物的一系列重要方法，尤其在分离微生 物纯种方面，他们把早年在马铃薯块上的固体培养技术改 进为明胶平板培养技术（1881），并进而提高到琼脂平板 培养技术（1882）。在1881年前后，科赫及其助手们还 创立了许多显微镜技术，包括细菌鞭毛染色在内的许多染 色方法、悬滴培养法以及显微摄影技术。 ②利用平板分离方法寻找并分离到多种传染病的病原菌， 例如炭疽病菌（1877）、结核杆菌（1882）、链球菌 （1882）和霍乱弧菌（1883）等。 ③在理论上，科赫于1884年提出了科赫法则，其主要内容 为：病原微生物总是在患传染病的动物中发现而不存在于 健康个体中；这一微生物可以离开动物体，并被培养为纯 种培养物；这种纯培养物接种到敏感动物体后，应当出现 特有的病症；该微生物可以从患病的实验动物中重新分离 出来，并可在实验室中再次培养，此后它仍然应该与原始 病原微生物相同。

实验室技术与操作
常用实验室技术
微生物分离与培养、鉴定与检测、微生物生态学 研究等。
实验室操作注意事项
如何确保实验室安全，正确处理试剂、垃圾等， 避免污染和误操作。
课程总结
知识掌握
掌握微生物基本概念和环境 工程中的微生物学应用。
实验操作
掌握常用实验室技术和操作 注意事项。
应用案例
了解环境工程中微生物应用 的具体案例，深度理解其应 用价值。
环境工程微生物学
探索微生物的神奇世界，发现它们在环境工程中扮演的重要角色。
课程介绍
1 课程目标
介绍微生物学基础知识，深入探讨其在环境工程中的应用
2 课程内容
• 微生物的基本概念 • 环境工程中的微生物学应用 • 案例研究 • 实验室技术与操作
微生物的基本概念
微生物的定义
微生物领域的重要性
微生物是无法看到的微小生物，包括细菌、真菌、 病毒等。
土壤修复中的微生物应用
4
解和还原等，净化空气质量。
利用微生物降解土壤中的废水处理案例
使用微生物技术处理印染废水，减少了COD和氨氮的排放，同时提高了水质。
废气处理案例
利用微生物处理化工尾气，成功降解了有机物污染物，减少了沉积物产生。
土壤修复案例
在重金属污染地区进行微生物修复，成功修复并保护了当地生态环境。
微生物在土壤形成、营养循环、能源转换和生物 多样性保护方面具有重要作用。
环境工程中的微生物学应用
1
应用领域的概述
微生物在环境工程中的应用领域包括
废水处理中的微生物应用
2
废水处理、废气处理和土壤修复等。
利用微生物净化废水，将有机物转化
为无害的物质。

• 共生
28
29
30
青 霉
细菌菌落
此处没有细菌
？
• 提问：青霉菌与其周 围细菌的关系是什么 ？
• 拮抗
•提问：原生动物与细菌 间关系？
•拮抗及偏利互生
31
• 提问：活性污泥 中细菌间的相互 关系是什么？
• 竞争、互生（同 种）等
32
寄生关系
33
• 冬虫夏草，是子囊菌寄 生于鳞翅目幼虫而形成 的。
• 但如数量太多，则是污泥膨胀的 的前兆。
• 提问：为什么？ • 答案：破坏污泥的结构，使污泥
松散而上浮。
• 目前发现的轮虫有252种，活性污泥中 常见的轮虫有转轮虫、玫瑰旋轮虫等 。
玫瑰旋轮虫
12
转轮虫
二、甲壳类动物（非微生物）
• 甲壳动物是鱼类的基本食料。广泛分布于河流、 湖泊和水甲壳，水生浮游生活。
16
颤蚯蚓
（2～4mm)
17
• 摇蚊幼虫(1~10mm)
18
• 蜂蝇幼虫
工业污水处理系 统中较少出现。
19
冠状痘病病毒毒，如天花
非
第六节最大的病病毒毒仅3和0噬0~菌4体50×1 典
70~260nm
• 病毒：非细胞型+专性寄生+微生物
1nm=10 m 噬菌•体寄生在微丝生状物病中毒的,如病毒杆副特状粘称病病噬毒-毒9菌，，体如。
游泳型纤毛 漫游虫多，没有豆形 没有漫游虫，豆形虫、肾
动
虫
虫、肾形虫 形虫多（大于 1 万个/ml）
固着型纤毛
物
虫
多且活跃
畸形，运动迟缓
孢囊
无
有
8
第五节 后 生 动 物

第15页/共104页
荚膜 菌胶团 粘液层 芽孢
皮层主要成分肽聚糖，其含有吡啶二羧酸 以及大量的Ca2+，二者形成了一种极为耐热 的凝胶状物质，使得芽孢菌异常抗热。
第16页/共104页
细菌的等电点 pH 2~5
G+ pH 2~3 G- pH 4~5
革兰氏染色的原理？ 细菌的主要分裂方式：无性的二分裂繁殖
什么？引起水体富营养化的典型种属是什么？
第10页/共104页
原核微生物的特点：
核— 没有核膜，是DNA高度折叠形成的一个 核区，叫拟核或似核。
细胞物质— 没有细胞器，只有由细胞质膜内陷 形成的不规则泡沫结构体系，例如 间体、光合作用层片及其他内折。
生殖方式— 不进行有丝分裂，生殖方式为二均 分裂（裂殖），有的以孢子繁殖。
时，鞭毛虫会大量出现，可作为污水处理的指示 性生物。
第26页/共104页
游泳型鞭毛虫 ❖ 属于全毛目。 ❖多数是在α-中污带和β-中污带，少数生活在 寡污带，在污水处理中，在活性污泥培养中期 或处理效果差时出现。 固着型鞭毛虫
喜在寡污带生活。
第27页/共104页
•轮虫要求较高的溶解氧环境，是寡污带及污水处 理效果好的指示性生物。
营养菌丝伸入培养基内吸取营养物
第32页/共104页
霉菌的菌丝可分成两类：
单 多核 细胞霉菌
多核多细胞霉菌
无隔膜菌丝 长管状单细胞 有隔膜菌丝 由隔膜分隔
，细胞质内含多个核；
成多细胞，每个细胞内含 有一个或多个细胞核。
第33页/共104页
微生物的生理
1. 酶蛋白的结构特点？ 2. 什么是酶的活性中心，其功能是什么？ 3. 酶的催化特性有哪些？ 4. 影响酶促反应的因素有哪些？ 5. 同化和异化作用的区别？ 6. 什么是微生物生长的能源？ 7. 微生物生长所需无机盐有哪些是大量元素，

土壤污染修复
生物监测
某些微生物具有降解重金属和有机污染物 的能力，可应用于土壤污染的修复。
微生物也可用于环境监测，通过检测水体 、土壤等环境中的微生物种类和数量，可 判断环境污染的程度和变化趋势。
PART 02
微生物生态
微生物的生态环境
水生环境
包括淡水、海水和污水 等，是微生物的主要栖
息地之一。
微生物技术分类
根据应用领域不同，微生物技术可分 为工业微生物技术、农业微生物技术 、环保微生物技术和医疗微生物技术 等。
微生物技术的原理
微生物的代谢与转化
微生物的生态与群落
微生物通过分解、合成等代谢过程， 将不同物质转化为其他物质，实现物 质的转化和能量的传递。
研究微生物在自然环境中的分布、生 长、繁殖和相互作用，通过调控微生 物群落结构，实现特定功能。
水体生物修复
利用微生物将污染水体中的有害 物质转化为无害物质，达到净化 水体的目的。
地下水生物修复
利用微生物将地下水中的有害物 质转化为无害物质，达到修复地 下水的目的。
PART 05
微生物与环境安全
微生物对环境的影响
微生物在自然界中扮演着分解者的角色，能够将 有机物分解为无机物，维持生态平衡。
微生物的分类
根据其形态、生理生化特性等特 征，微生物可分为细菌、病毒、 真菌、藻类等几大类。
微生物的特点与功能
繁殖速度快
微生物具有极快的繁殖速度，能 在短时间内大量繁殖，这为它们 在环境工程中的应用提供了有利
条件。
适应性强
微生物具有很强的适应性，能在各 种不同的环境条件下生存和繁殖， 如酸碱度、温度、湿度等。
微生物群落的营养和能量流动平衡

完整版课件ppt
8
螺旋菌
螺旋菌呈螺旋卷曲状，螺纹不满一圈的称为弧菌。
弧菌
螺旋菌
螺旋体菌
完整版课件ppt
9
弧菌：菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈， 形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。
蛭 弧 菌
霍乱弧菌
完整版课件ppt
10
螺旋菌：
菌体回转如螺旋，螺 旋数目和螺距大小因 种而异。鞭毛二端生 细胞壁坚韧，菌体较 硬。
A 简单染色：常用来观察细菌的形态、大小和排列方式。
用一种染液染色菌体。一般菌体被染上染料的颜色。
B 复合染色法：两种染料染色，以区别细菌的革兰氏染色
反应或抗酸性反应，或将菌体和某一结构染成不同颜色。
完整版课件ppt
50
革兰氏染色
1884年，丹麦医生C.Gram发明
程序：（1）初染（结晶紫30S）
28
细菌的特殊结构
芽孢
某些细菌在其生长发育后期或遇到不良环 境时，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、 含水量极低、抗逆性极强的休眠体。
所有的芽孢都可以抵挡外界不良环境。它是 抵挡外界不良环境的休眠体。
完整版课件ppt
29
枯草杆菌芽孢的超薄切片电镜照片（标尺：0.2μm）
左：端位；中：近端位；右完：整版中课央件pp位t ,细菌芽孢的各种类型 30
完整版课件ppt
16
1.2细菌细胞的结构
一般构造
②
细胞壁
③
细胞膜
细胞质
④
间体
①
核区
⑤
内含物
特殊构造
鞭毛 菌毛
芽孢 微荚膜
荚膜 粘液层
完整版课件ppt
17
细胞壁

生理生化试验
通过测定微生物的代谢产物、酶活性 等生理生化指标，推断其种类和代谢 特性。
培养法
通过特定的培养基和培养条件，使微 生物得以生长繁殖，进而观察其菌落 形态、生长速度等特征，进行微生物 的分离、纯化和计数。
现代微生物检测技术
分子生物学方法
利用PCR、基因芯片等技术，检测微生物特定基因序列的存在和表 达情况，实现快速、灵敏的微生物检测和鉴定。
常见环境工程微生物实验操作
微生物的分离与纯化
介绍从环境样品中分离和纯化微生物的方法和步骤，如平板划线 法、稀释涂布法等。
微生物的培养与计数
详细讲解微生物的培养条件、培养基的配制以及微生物的计数方法 ，如平板计数法、比浊法等。
微生物的生理生化实验
介绍常见的微生物生理生化实验，如糖发酵实验、蛋白质分解实验 等，用于鉴定不同种类的微生物。
微生物燃料电池在环境治理中潜力挖掘
微生物燃料电池原理
介绍微生物燃料电池的工 作原理及基本构造。
在环境治理中的应用
阐述微生物燃料电池在废 水处理、土壤修复等方面 的应用实例。
技术ห้องสมุดไป่ตู้战与解决方案
分析微生物燃料电池在实 际应用中面临的技术挑战 ，并提出相应的解决方案 。
未来发展方向
探讨微生物燃料电池在环 境治理中的未来发展方向 及潜在应用前景。
环境工程领域的微生物技术应用需要稳定的微生物群落支持，如何维持
群落稳定性是未来的研究重点。
03
环境因子对微生物技术的影响
环境因子如温度、pH值等对微生物的生长和代谢具有重要影响，如何
优化环境因子条件以提高微生物技术的处理效果需要进一步探讨。
THANKS
感谢观看
环境工程微生物学前沿研究

种的筛选方法 5. 微生物制剂的应用
完整版课件ppt
17
实验部分
各个实验的实验内容、操作步骤 实验现象和实验结果的解释
完整版课件ppt
18
8
第六章 微生物的遗传
1. DNA的结构与复制 2. 基因的（功能）分类 3. DNA的变性与复性 4. DNA的转录（原核、真核的差异） 5. 定向培育（驯化）及其在废水处理中的
应用 6. 杂交、转化和转导的概念 7. 遗传工程技术在环境保护中的应用
完整版课件ppt
9
第二篇 微生物生态与 环境工程中的微生物
11
第二章 微生物在环境物质循环中的作用
1. 氮循环的过程 2. 氨化作用、硝化作用、反硝化作用、固
氮作用的概念、作用微生物
完整版课件ppt
12
第三章 水污染控制与治理的生态 工程及微生物学原理
1. 污水处理方法的分类 2. 好氧活性污泥的概念、组成、性质及微生物
群落 3. 好氧活性污泥净化废水的作用机理 4. 菌胶团的作用 5. 原生动物及微型后生动物在污水处理、水体
9. 产甲烷的细胞结构特点
完整版课件ppt
5
第三章 真核微生物
1. 原生动物的细胞结构 2. 原生动物的营养类型 3. 原生动物的分类 4. 原生动物在污水处理中的作用和指示意义 5. 微型后生动物在污水处理中的作用和指示意义 6. 藻类的分类（门） 7. 真菌的分类 8. 酵母菌的分类、繁殖方式 9. 霉菌的繁殖方式
污染及自净中的作用 6. 好氧活性污泥的培养过程
完整版课件ppt
13
第三章 水污染控制与治理的生态 工程及微生物学原理
7. 好氧生物膜的微生物群落及其功能
8. 好氧生物膜的净化作用机理

3）脂类
病毒所含的脂类主要是一些磷脂、胆固 醇和中性脂肪，多数存在于包膜。
4）糖类
病毒所含的糖类主要是葡萄糖、龙胆二 糖、岩藻糖、半乳糖等。
（4）病毒的群体形态
寄主细胞被病毒感染后形成的蛋白质结晶体， 内含有1至几个病毒粒子。
有的病毒在寄主细胞内可形成包含体结构， 它们多数位于细胞质内，具嗜酸性；少数位 于细胞核内，具嗜碱性；也有细胞核内和细 胞质都存在的类型。
bacterial cell wall causing osmotic lysis.
Animation of the Lytic Life Cycle of a Bacteriophage
（2）噬菌体效价
① 噬菌体效价
表示每毫升试样中所含有的具侵染性的噬 菌体粒子数，又称噬菌斑形成单位(pfu)或 感染中心。
Viral Structure (Helical Virus)
Viral Structure (Polyhedral Virus)
④ 包膜(envelope) 在壳体外层还具有一层 由病毒编码的封套，有包膜的病毒粒子 是以出芽的方式穿过被侵染细胞的核膜 或原生质膜。
▪ 病毒的包膜上具有受体，能使粒子附着 并感染宿主细胞。
② 裂解期是指溶液中噬菌体粒子急剧增多的一段时 间。
③ 稳定期溶液中噬菌体总数达到最高点后的时期。
1.2.2.2 溶源性噬菌体生活周期
▪许多噬菌体，典型的为λ噬菌体，在细胞进入裂 解周期前，产生终止噬菌体复制的阻遏蛋白,使 得这些噬菌体不进入裂解循环，而是它们进入称 为溶源性(lysogeny)的阶段。 ▪在此阶段它们或者整合至染色体上形成原噬菌 体(prophage) (如λ噬菌体)或者像质粒存在细胞 质中(如P1噬菌体)。结果，这些溶源性噬菌体 (有时称为温和噬菌体)随宿主染色体复制而复制， 然后分配到子细胞中。

同的生物之间的系统发育研究。
细菌域 Domain bacteria
古（生）菌 域 Domain archaea
真核生物域 Domain eukary ota
紫色细菌 叶绿体 蓝细菌 黄杆菌 产液菌属
线粒体
甲烷球菌属
甲烷杆菌属
真菌
植物
革兰氏阳性细菌
甲烷八叠球菌属
极端嗜盐菌
无硫绿细菌
热球菌属
伪变形虫
栖热胞菌属
4、食品、药物、工程学
二、微生物的分类和命名
“微生物”不是分类学上的概念。
（一）微生物的分类
分类单元：界、门、纲、目、科、属、种 关于：域（p6、p30）
生物五界分类系统
魏泰克的五界分类系统
原核生物界、原生生物界、真菌界、动物 界和植物界。
王大耜的六界分类系统 病毒界、原核生物界、真核原生生物界、真 菌界、பைடு நூலகம்物界和植物界。
一、微生物学的发展沿革（补充） （一）微生物学的奠基
微生物学是在19世纪末期，在法国学者巴斯德和 德国学者科赫等人工作的基础上建立起来的。
巴斯德（1822—1895）
证明酒、醋的酿造过程：微生物引起的发酵。 酒变酸是有害微生物作用； 提出了巴斯德消毒法
证实了传染病是由病原微生物引起的 否定自生说。
例如 B. Subtilis AS 1.398和B. Subtilis BF 7.658是枯草 杆菌的两个菌株，前者可生产蛋白酶，后者可生产 α-淀粉酶。
出现在分类学文献中的学名，往往还加上首次定名 人（外加括号）、现名定名人和现名定名年份，但 在一般使用时，这几个部分总是省略的。
Bacillus subtilis （Ehrenberg）Cohn 1872