环境工程微生物学_01绪论Word

　　第一篇为微生物学基础,介绍微生物的个体、群体特征;生理生化特性;生长特征、遗传变异等分子生物学和分子遗传学基本原理;第二篇为微生物生态与环境生态工程中的微生物作用,介绍在环境工程中各种生物处理方法的微生物机理;如何应用微生物基础知识分析和解决工程中发现和出现的问题;介绍固定化微生物、微生物絮凝剂、沉淀剂等的开发与应用,以及微生物能源的开发与应用。第三篇为实验,其内容具有基础性、可操作性和实用性。

　　环境工程微生物学

　　第一篇为微生物学基础,介绍微生物的个体、群体特征;生理生化特性;生长特征、遗传变异等分子生物学和分子遗传学基本原理;第二篇为微生物生态与环境生态工程中的微生物作用,介绍在环境工程中各种生物处理方法的微生物机理;如何应用微生物基础知识分析和解决工程中发现和出现的问题;介绍固定化微生物、微生物絮凝剂、沉淀剂等的开发与应用,以及微生物能源的开发与应用。第三篇为实验,其内容具有基础性、可操作性和实用性。

　　1 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

　　环境微生物学的研究对象和任务研究对象

　　第一篇为微生物学基础,介绍微生物的个体、群体特征;生理生化特性;生长特征、遗传变异等分子生物学和分子遗传学基本原理;第二篇为微生物生态与环境生态工程中的微生物作用,介绍在环境工程中各种生物处理方法的微生物机理;如何应用微生物基础知识分析和解决工程中发现和出现的问题;介绍固定化微生物、微生物絮凝剂、沉淀剂等的开发与应用,以及微生物能源的开发与应用。第三篇为实验,其内容具有基础性、可操作性和实用性。

　　1.1 微生物概述

　　微生物的定义：微生物是指所有形体微小，用肉眼无法看到，须借助于显微镜才能看见的，单 细胞或个体结构简单的多细胞，或无细胞结构的 低等生物的统称。

　　微生物的特点：(1)个体小；(2)分布广、种类繁多；(3)繁殖快；(4)易变异。

　　第一篇为微生物学基础,介绍微生物的个体、群体特征;生理生化特性;生长特征、遗传变异等分子生物学和分子遗传学基本原理;第二篇为微生物生态与环境生态工程中的微生物作用,介绍在环境工程中各种生物处理方法的微生物机理;如何应用微生物基础知识分析和解决工程中发现和出现的问题;介绍固定化微生物、微生物絮凝剂、沉淀剂等的开发与应用,以及微生物能源的开发与应用。第三篇为实验,其内容具有基础性、可操作性和实用性。

　　1 微生物概述

　　生物的分类在生物学上，对生物的分类采用按其生物属性和它们的亲缘关系有次序地分门别类排列成一个系统， 系统中有七个等级：界、门、纲、目、科、属、种。 每一种生物，包括微生物，都可在这个系统中找到相 应的位臵。其中种(species)是分类的基本单位。必要

　　时，还可以在这些等级之间再增设一些亚等级。

　　第一篇为微生物学基础,介绍微生物的个体、群体特征;生理生化特性;生长特征、遗传变异等分子生物学和分子遗传学基本原理;第二篇为微生物生态与环境生态工程中的微生物作用,介绍在环境工程中各种生物处理方法的微生物机理;如何应用微生物基础知识分析和解决工程中发现和出现的问题;介绍固定化微生物、微生物絮凝剂、沉淀剂等的开发与应用,以及微生物能源的开发与应用。第三篇为实验,其内容具有基础性、可操作性和实用性。

　　微生物的分类微生物的分类有其分类系统，其中最常用的也是具有 权威性的是《伯杰氏手册》,是对原核微生物(细菌等) 进行分类；另外，放线菌、真菌(包括丝状真菌和酵母菌) 等也有各自的分类系统。 一般大家比较熟悉的生物分类 是所谓的二界学说，即把生物分为动物界和植物界两个界， 这种分法已有很长的历史。 随着人们认识的不断进步， 新的分类手段不断被应用，1969年，魏塔克提出“五界学

　　说”,后经Margulis修改，为较多的人所接受：原核生物界、真核原生生物界、真菌界、动物界、植物界。 我国 学者提出的六界学说，在上述五界的基础上再增加一个病

　　毒界。

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　　微生物的命名 双名法：

　　学名=属名+种名+(命名人姓氏) 生物的学名都是用拉丁文书写，属名用名 词，第一个字母大写，种名用形容词，第一个 字母小写。 如用电脑打印或印刷，应该用斜 体表示。 例如我们所熟悉的大肠杆菌，其学 名为Escherichia coli (大肠埃希氏杆菌), 简称E.coli。 有时我们看到如Bacillus sp. 的表达方式，表明该菌株只鉴定到属，未能确 定其种名。

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　　1. 2 环境工程微生物学的研究对象

　　环境微生物学是研究与环境领域(包括环境工程、给水排水工程)有关的微生物及其生命活

　　动规律。

　　其内容包括：微生物个体形态、群体形态；细 胞结构功能、生理特性、生长繁殖、遗传变异 等；微生物与环境的关系(尤其是微生物与污 染环境之间的关系);微生物对物质的转化分

　　解作用(特别是应用微生物来处理各种污染物质，如废水、废气和固体废弃物)。

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　　1.3 环境工程微生物学的研究任务防止或消除有害微生物 充分利用有益的微生物资源，

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　　1.4 微生物在环境污染治理

　　(水处理)中的应用

　　—生物监测 生物监测的主要优越性：长期性——汇集了生物在整个生活时期中环境因素改变的情况， 可以反映当地的环境变化； 综合性——能反映环境诸因子、多成分对生物有机体综合作用的 结果 直观性——直接把污染物与其毒性联系起来；

　　灵敏性——有时甚至具有比精密仪器更高的灵敏性，有助于提早发现环境污染。

　　生物监测的主要缺点：定量化程度不够； 需要一定的专业知识和经验。

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　　第1章 病毒—非细胞结构的超微生物由于病毒特殊的结构和形态及其生活习 性，按照六界学说，把病毒列为单独的 一个界，即病毒界。病毒个体极小 (0.2),只有在电子显微镜下才能 看见病毒的庐山真面目，而且病毒不具 有细胞结构。

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　　本章主要内容

　　1 病毒的一般特征及分类病毒的特点；病毒的分类

　　2 病毒的形态与结构病毒的形态大小；病毒的化学组成和结构

　　3 病毒的繁殖病毒的繁殖过程；病毒的溶原性

　　4 病毒的培养病毒的培养特征；病毒的培养基；病毒的培养

　　5 病毒的抵抗力和去除

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　　1.1 病毒的一般特征及其分类

　　病毒的特点1.没有细胞结构，大多数由蛋白质和核酸组成，有的

　　含有类脂质、多糖等，只有一种核酸(DNA或RNA)。2.专性寄生 病毒没有合成蛋白质的机构——核糖体， 也没有合成细胞物质和繁殖所必备的酶系统，不具独

　　立的代谢能力，必须专性寄生在活的敏感宿主细胞内， 依靠宿主细胞合成病毒的化学组成和繁殖新个体。 3. 体积极小，形态多样

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　　1.1 病毒的一般特征及其分类(续)病毒的分类 病毒有自己单独的分类系统，其分类依据主要有：病毒的宿主、所致疾病、核酸种类、病毒粒子的大 小、病毒的结构、有无被膜等。

　　根据病毒不同的专性宿主，可把病毒分为： 动物病毒、植 物病毒、细菌病毒(噬菌体)、放线菌病毒(噬放线菌体)、 藻类病毒(噬藻类体)、真菌病毒(噬真菌体) 也可以按照所致的疾病进行分类按核酸分类，可把病毒分为：DNA病毒和RNA病毒。

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　　1.2 病毒的形态与结构1.2.1病毒的形态和大小

　　病毒的形状多样，依种类不同而不同球状，卵圆形，砖形，(动物病毒) 杆状，丝状，(植物病毒) 蝌蚪状，丝状，(噬菌体) 病毒的大小常用纳米来表示(=10-9m)。如：

　　痘病毒100nm200nm300nm,为砖形；口蹄疫病毒直径为22nm。

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　　“非典型肺炎”元凶冠状病毒SARS

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　　“非典型肺炎”元凶冠状病毒SARS

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　　武汉病毒研究所观察到的冠状病毒样 颗粒

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　　显微镜下被SARS病毒感染的人体细胞

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　　1.2 病毒的形态与结构(续)1.2.2病毒的化学组成和结构

　　病

　　毒的化学组成

　　大多数病毒由蛋白质和核酸组成，有的含有类脂质、多糖等

　　病毒的结构 病毒没有细胞结构，却有其自身特有的结构。整个病毒体分 两个部分：蛋白质衣壳和核酸内芯。 病毒粒子有两类：一种是不具被膜(囊膜)的裸露病毒粒子；

　　另一种有被膜包围的病毒粒子。

　　最简单的病毒只有核酸，不具蛋白质，如寄生在植物体内的 类病毒和拟病毒，只有RNA。

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　　第一篇为微生物学基础,介绍微生物的个体、群体特征;生理生化特性;生长特征、遗传变异等分子生物学和分子遗传学基本原理;第二篇为微生物生态与环境生态工程中的微生物作用,介绍在环境工程中各种生物处理方法的微生物机理;如何应用微生物基础知识分析和解决工程中发现和出现的问题;介绍固定化微生物、微生物絮凝剂、沉淀剂等的开发与应用,以及微生物能源的开发与应用。第三篇为实验,其内容具有基础性、可操作性和实用性。

　　大肠杆菌T系列噬菌体为复合对称型： 头部为立体对称型，20面体；尾部为螺旋对称型。

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　　1.2 病毒的形态与结构(续) 1.2.3病毒的蛋白质和核酸各有不同的功能

　　蛋白质：主要是保护作用、决定特异性及决定致病性、毒力和抗原性等。 核酸：DNA 或RNA,决定遗传、变异和对宿主 细胞的感染力 有些病毒具有被膜(囊膜),其中还含有类脂

　　质(磷脂、胆固醇等)

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　　1.3病毒的繁殖各类病毒的繁殖过程基本相似，以E.coli T系列噬菌体 为例，可分成以下五步：

　　1 吸附：病毒吸附于敏感细菌(E.coli细胞)表面的受体上 (特定部位) 2. 侵入：噬菌体通过水解破坏细胞壁，DNA进入。 3. 复制：细菌自身的DNA被破坏，病毒借助于细菌的合成机 构，为自己工作，即复制噬菌体的DNA和其他结构。 4. 装配(聚集):病毒的DNA和蛋白质等在细菌体内装配成 一个完整的大肠杆菌噬菌体。 5.宿主细胞裂解和成熟噬菌体粒子的释放：噬菌体粒子成熟 后，导致宿主细胞破裂，释放出噬菌体，10~1000个(平 均为300个)。 释放出的新的病毒粒子又可去感染新的宿主细胞。

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　　大 肠 杆 菌 T 系 列 噬 菌 体 的 繁 殖 过 程

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　　1.3病毒的繁殖(续)1.3.2病毒的溶原性

　　噬菌体有毒(烈)性噬菌体和温和噬菌体两种类型。 毒(烈)性噬菌体，侵入宿主细胞后立即引起宿主细 胞破裂。 温和噬菌体，侵入宿主细胞后，其核酸附着并整合在 宿主染色体上，和其一起同步复制，宿主细胞不裂解 而继续生长。

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　　1.4 病毒的培养

　　病毒的培养基由于病毒的专性寄生的习性，所以其培养也较为困难，须提 供活的敏感细胞，而且它能提供病毒附着的受体，不对侵入

　　的病毒核酸进行破坏(没有破坏特异性病毒限制性核酸内切 酶)。

　　病毒的培养特征 在液体培养基内：原先浑浊的菌液 变成 透明的裂解溶液。 在固体培养基上：宿主细菌菌落上出现空斑(噬菌斑)。

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　　1.4 病毒的培养(续)

　　动物病毒的培养 主要方法有：动物接种 鸡胚接种 组织培养 其中组织培养技术已被广泛应用 植物病毒的培养 噬菌体的培养 双层琼脂法

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　　病毒的定义1 没有细胞结构2 专性寄生 3 寄生在活的敏感宿主体内 4 可通

　　过细菌过虑器 5 大小0.2微米以下 6 超微小微生物

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　　1.5 病毒对物理、化学因素的抵抗力及在污水处理中的去除效果

　　物理因素： 温度(高温和低温) 光(辐射) 干燥

　　化学因素 环境中的各种化学因子，会对病毒产生影响。病毒的存活和在污水处理中的去除效果 环境中存在的各种因子会影响到病毒的生存，所以病毒在各 种不同环境中的存活时间是不一样的。 污水处理的不同程度，对病毒的去除效果也是不同的。

　　一级处理：很低，最多30%二级处理：90-99% 三级处理：进一步减少