老师的教案水处理生物学绪论.ppt

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1、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

2、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

3、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 10 12 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

4、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：16761861，形态描述阶段，列文虎克自制显微镜 奠基期：18611897，生理水平研究，巴斯德，科赫 发展期：18971953，生化水平研究，E.Bchner（1897）等 成熟期：1953至今，分子生物学水平研

5、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(living creatures)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（Robert Hooke）曾用原始的显微

6、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（Antony van leeuwenhoek）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（Louis Pasteur） （18221895）,德国人柯赫（Robert Koch） （ 18431910）,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

7、；,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：6065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

8、）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,18

9、90 Von Behring 制备抗毒素治疗白喉和破伤风；,1892 Ivanovsky 提供烟草花叶病毒是由病毒引起的证据； 1897 E.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,1928 Griffith 发现细菌转化；,1929 Fleming 发现青霉素；,1944 Avery 等证实转化过程中DNA是遗传信息的载体；,1953 Watson和Crick 提出DNA双螺旋结构；,19701972 Arber、Smith和Nathans发现并提纯了DNA限 制性内切酶；,19831984 Mullis 建立PCR技术。,什么是微生物 一切肉眼看不见或看不

10、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（Protobacter

11、ia） 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

12、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，16S rRNA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

13、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：Escherichia coli 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：Escherichia coli（Migula） Castellani et Chalmers 1919,大肠杆菌,2.枯草芽孢杆菌（枯草杆菌） Bacillus subtilis （Ehrenberg） Cohn 1872 3.浮游球衣菌 Spgaerotilus natans Kiitzi

14、ng 4.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(10-6 m)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

15、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=0.5m 球菌表面积(S)423.14162 球菌体积(V)4330.2363 比表面=S/V3.1416/0.5236=6 设球菌半径2 球菌面积(S)50.32 球菌体积(V)33.53 比表面=S/V50.3/33.51.5,2.吸收多，转化快 如：Eschericha coli在1h内可分解其自重100010000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： 12.520分钟 繁殖1代 每小时 分裂3代，由1个变成8个。 经2

16、4小时 分裂72代，重约4722吨 经48小时 可产生2.21043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,