环境微生物学论文

根据微生物的特点，谈谈为什么说微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友

人类的生存和发展与微生物息息相关的，要对微生物有全面的了解才能让微生物为人类所用。事物都具有两面性的，可以说微生物既是人类的敌人，更是人类的朋友。

微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50％是由病毒引起。世界卫生组织公布资料显示：传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。微生物导致人类疾病的历史，也就是人类与之不断斗争的历史。在疾病的预防和治疗方面，人类取得了长足的进展，但是新现和再现的微生物感染还是不断发生，像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治疗药物。一些疾病的致病机制并不清楚。大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力，使许多菌株发生变异，导致耐药性的产生，人类健康受到新的威胁。一些分节段的病毒之间可以通过重组或重配发生变异，最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都与前次导致感染的株型发生了变异，这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。而耐药性结核杆菌的出现使原本已近控制住的结核感染又在世界范围内猖獗起来。

微生物能够致病，能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂，但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素，这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。一些微生物被广泛应用于工业发酵，生产乙醇、食品及各种酶制剂等；一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等，并且可再生资源的潜力极大，称为环保微生物；还有一些能在极端环境中生存的微生物，例如：高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境，依然存在着一部分微生物等等。看上去，我们发现的微生物已经很多，但实际上由于培养方式等技术手段的限制，人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。

另外微生物还为人类带来巨大危害，如疫病的传播。并且微生物的遗传稳定性差，容易发生变异，引起疫病传播的新微生物种类总不断出现。

最近出现的超级病菌就是由于变异产生的一种耐药性细菌，这种超级病菌能在人身上造成浓疮和毒疱，甚至逐渐让人的肌肉坏死。更可怕的是，抗生素药物对它不起作用，病人会因为感染而引起可怕的炎症，高烧、痉挛、昏迷直到最后死亡。这种病菌的可怕之处并不在于它对人的杀伤力，而是它对普通杀菌药物——抗生素的抵抗能力，对这种病菌，人们几乎无药可用。2010年，英国媒体爆出：南亚发现新型超级病菌NDM-1，抗药性极强可全球蔓延。

MRSA是一种耐药性细菌，耐甲氧西林金黄葡萄球菌（Methicillin-Resistant Staphylococcus Aures）的缩写。1961年，MRSA在英国被首次发现，它的致病机理与普通金黄葡萄球菌没什么两样，但危险的是，它对多数抗生素不起反应，感染体弱的人后会造成致命炎症。在医院里，“肮脏的白大褂”臭名昭著。现在金黄葡萄球菌是医院内感染的主要病原菌，人们从外面带来各种各样的球菌，这些病菌附着在医生和护士们的白大褂上，跟着四处巡视，有时掉在手术器械上，有时直接掉在病人身上。在医院内感染MRSA的几率是在院外感染的170万倍。最令医生们头痛的是，由于MRSA对大多数的抗生素具抵抗力，患者治愈所需的时间会无限拉长，最终转为肺炎而死。很幸运，至今这种多重耐药性的超级病菌仍然只在医院里传播。

钟南山教授提到，“超级细菌”是革兰氏阴性杆菌、肺炎克雷伯菌、大肠杆菌或不动杆

菌里含有一些酶的基因。大多数抗生素对这种所谓“超级细菌”没有效果。这种细菌的来源常常都是由于人们太多使用抗生素，特别是一般的感冒或流感。另一原因是用的抗生素不合适，这些细菌常是用比较高级的抗生素产生的。比如，第三代头孢霉素或碳青霉烯等药用得太多，就会产生。“超级细菌”目前主要是指革兰氏阴性杆菌。假如这个趋势发展下去，可能也会产生革兰氏阳性菌。现在有一种叫甲氧西林金黄色葡萄球菌，目前还有一两种药对它有效。假如人们一直不注意，老是滥用抗生素，迟早会产生对革兰氏阳性杆菌的超级耐药菌。耐药菌是需要全球关注的问题。

基因突变是产生此类细菌的根本原因。但在自然状况下，变异菌在不同微生物的生存斗争中未必处于优势地位，较易被淘汰。抗生素的滥用则是这类细菌今日如此盛行的导火线！由于人类滥用抗生素，使得原平衡中的优势种被淘汰，而这种“抗抗生素”的细菌则树立成长的成为了优势种，取得了生存斗争的优势地位，从而得以大量繁衍、传播。综上所诉，基因突变是产生此类细菌的根本原因，抗生素的滥用对微生物进行了定向选择，导致了超级细菌的盛行。所以，一方面，我们在寻找解决途径的同时，必须注意对抗生素等物质的使用。否则，超级细菌的生存状况将迅速从“优势”走向“盛世”。另一方面，我们应该积极探索，继续寻找解决方案，而不能过分悲观，因为优势与盛世的距离从不小于劣势与失败。

微生物间的相互作用机制也相当奥秘。例如健康人肠道中即有大量细菌存在，称正常菌群，其中包含的细菌种类高达上百种。在肠道环境中这些细菌相互依存，互惠共生。食物、有毒物质甚至药物的分解与吸收，菌群在这些过程中发挥的作用，以及细菌之间的相互作用机制还不明了。一旦菌群失调，就会引起腹泻。

但是微生物对人类也还是有很多有益之处的。首先微生物的种类极其繁多，已发现的微生物达10万种以上，新种仍在不断发现中。而且微生物的分布非常广泛，可以说微生物无处不有，无处不在。冰川、温泉、火山口等各种极端环境，以及土壤、空气、水中都含有大量的微生物。另外在动物的体表以及某些内部器官都分布着大量的微生物。

微生物千姿百态，有些是腐败性的，即引起食品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微生物是有益的，它们可用来生产如奶酪，面包，泡菜，啤酒和葡萄酒。微生物非常小，必须通过显微镜放大约1000 倍才能看到。比如中等大小的细菌，1000个叠加在一起只有句号那么大。想像一下一滴牛奶，每毫升腐败的牛奶中约有5千万个细菌，或者讲每夸脱牛奶中细菌总数约为50亿。也就是一滴牛奶中可有含有50 亿个细菌。。

微生物为人类创造了巨大的物质财富，目前所使用的抗生素药物，绝大多数是微生物发酵产生的，以微生物为劳动者的发酵工业，为工、农、医等领域提供各种产品。特别是微生物在在发酵工程中的应用。发酵工程即微生物工程，是指采用工程技术手段，利用微生物和有活性的离体酶的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，用基因工程的方法有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长激素等。其中，微生物是发酵工程的灵魂。

微生物的生长繁殖快，代谢能力很强。比如大肠杆菌在适宜的条件下，每20分钟即繁殖一代，24小时即可繁殖72代，由一个菌细胞可繁殖到47×1022个，如果将这些新生菌体排列起来，可绕地球一周有余。这是因为微生物的代谢能力很强,，由于微生物个体微小，单位体积的表面积相对很大，有利于细胞内外的物质交换，细胞内的代谢反应较快。

正是因为微生物具有生长快，代谢能力强的特点，才使得微生物能够成为发酵工业的产业大军，在工，农，医等战线上发挥巨大作用。如果没有微生物，自古以来的动植物尸体不能分解腐烂，早已是动植物尸体堆积如山，布满全球。

另外微生物的遗传稳定性差，容易发生变异。微生物个体微小，对外界环境很敏感，抗逆性较差，很容易受到各种不良外界环境的影响。微生物的结构简单，缺乏免疫监控系统，很容易变异。

微生物的遗传不稳定性，是相对高等生物而言的，实际上在自然条件下，微生物的自发突变频率为10-6左右。微生物的遗传稳定性差，给微生物菌种保藏工作带来一定不便。另一方面，正因为微生物的遗传稳定性差，其遗传的保守性低，使得微生物菌种培育相对容易得多。通过育种工作，可大幅度地提高菌种的生产性能，其产量性状提高幅度是高等动植物所难以实现的。

利用微生物的发酵工程以其生产条件温和，原料来源丰富且价格低廉，产物专一，废弃物对环境污染小和容易处理等特点，而在医药工业、食品工业、农业、冶金工业、环境保护等许多领域得到了广泛的应用，逐步形成了规模庞大的发酵工业。在一些发达国家，发酵工业的总产值占到国民生产总值的5%左右。

在医学上的应用十分显著，生产出了如抗生素、维生素、动物激素、药用氨基酸、核苷酸（如肌苷）等。目前，常用的抗生素已达100多种，如青霉素类、头孢菌素类、红霉素类和四环素类。另应用发酵工程大量生产的基因工程药品有人生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素-2、抗血友病因子等。对医学的发展起到了很重要的作用。

发酵工程在食品工业上的应用则包括：生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等，使产品的质量和产量得到明显提高；生产食品添加剂。如L-苹果酸、柠檬酸、谷氨酸、红曲素、高果糖浆等；单细胞蛋白的生产等。

所以，微生物既是人类的敌人，又是人类的朋友。我们要加强对微生物的研究，以便更规范地利用微生物，才能杜绝类似“超级细菌”的出现，以及更多的变异有害微生物的出现，才能更好地使用微生物为人类造福，让微生物成为人类更好的朋友。

简介: 本书主要内容包括绪论；原核微生物及真核微生物；非细胞微生物--病毒；微生物的营养；微生物的代谢；微生物的生长繁殖及其控制；微生物的遗传变异和育种；微生物的生态；微生物对环境污染物的降解与转化；环境微生物检测；微生物在水污染控制中的应用；微生物在固体废物和大气治理中的应用；生物修复技术；微生物新技术在环境治理中的应用；微生物的分类命名与保藏。本书可作为环境工程、环境科学、给水排水、环境监测等专业的教学用书，也可供从事环境保护工作的科学技术人员参考。

前言

工业革命极大地推动了人类社会文明的发展，但同时也带来了严重的环境污染。水体、土壤、大气都遭到了不同程度的破坏；白色污染、农药危害、垃圾问题、资源短缺日趋明显。利用微生物控制环境污染、消除其危害，使资源得到再生是保证人类社会可持续发展的重要手段。

环境工程微生物学是环境工程、环境科学、给水排水、环境监测、环境管理等专业的技术基础课，可为水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废物处理、环境监测等课程提供必需的微生物基本理论和实验技能，并为污染物生物处理提供新的思路和方法，为在各个方向上理论创新和技术创新提供生物学知识。因此环境工程微生物在相关专业中占有极其重要的地位。

近年来，环境微生物治理技术已得到迅猛发展，在污染控制方面取得了丰硕成果。但编者在多年教学与研究实践中体会到，环境工程领域的技术人员常因微生物知识的不足，而影响污染控制技术的深入研究与发展。因此，本书以系统介绍环境工程微生物学基本理论、基本操作及工程应用为出发点，着重讨论微生物的类群、形态结构、微生物的营养、生理代谢与调控、遗传变异、微生物对物质的转化规律等；在实际应用方面，不仅讲述微生物与常规污染控制工程的结合，同时介绍现代微生物技术及其在环境治理中的应用；实验技能方面，除基本实验操作外，还介绍了污染高效降解菌的分离、筛选及降解实验。其主要目的是使读者全面掌握微生物学的基本知识和基本实验技能，深入了解环境工程微生物学原理和微生物在环境工程中的应用，树立理论联系实际的基本思想，加强实践能力，增强创新能力，认识环境工程微生物发展的最新动态及趋势，掌握现代生物技术中与环境治理有关的新理论、新方法和新技术。本书内容丰富、全面、详实、图文并茂，有一定的深度和广度。

环境工程微生物学论文：提高“环境工程微生物学教学”效果的几点措施 [摘要] 针对环境工程专业学生的学科特点及培养目标，结合教学体会，对如何提高环境工程微生物学的教学效果进行了探讨，总结归纳了提高教学效果的方法及措施。 [关键词] 环境工程微生物学生物化学实验教学环境工程微生物学是环境工程专业的专业基础必修课，它是生命科学和环境科学与工程的交叉学科，具有极强的实践性和应用性。该课程与“三废”的生物处理，尤其是有机废水的生物处理密切相关，因为有机废水的生物处理法具有取材方便、造价低、无二次污染、运行效果好等诸多优点。目前，有机废水的生物处理在世界范围内已经普遍采用。由此可见，学好环境工程微生物学这门课程，为后续专业课水污染处理工程的学习打好坚实的基础是非常关键的。

中国石油大学环境工程微生物学为72 学时，其中26 学时为实验课。一、提前夯实生物化学基础知识生物化学是中国石油大学环境工程专业学生学习环境工程微生物学前的一门专业基础必修课，主要研究生物体分子结构与功能、物质代谢与调节以及遗传信息传递的分子基础与调控规律。掌握好生物化学基础知识对于学好环境工程微生物学至关重要，因此要充分重视生物化学课程的教学。由于生物化学内容非常繁琐，需要对重要内容进行重点讲解，从而使学生能够掌握为以后学习环境工程微生物学所必需的生物化学基础知识，学生需要掌握的知识点包括：组成生物体的大分子结构与功能，尤其是蛋白质与核酸的结构与功能；酶的结构特征、催化特性及酶促反应动力学；糖类、脂类及的代谢；核酸的生物合成及遗传信息的传递规律；生物大分子之间的代谢联系及调控。以上内容的掌握对于以后学习微生物的分子结构、代谢规律及微生物在环境污染治理过程中应用的理论基础非常重要。比如，脂肪酸的β -氧化的理论就可以运用到环境中石油烃的降解过程，还有糖分解代谢的理论对于微生物的营养及生理内容是非常必要的，同样蛋白质、核酸的结构及性质的理论知识在灭菌、遗传育种、微生物产物分离提纯等方面的应用也极为重要。二、加强数学推导在教学中的应用环境工程微生物学是为工程利用奠定理论基础的课程，很多基础知识具有丰富的数学规律，可通过数学推导、计算来帮助学生理解基础理论，同时也为后期工程技术利用和设计打下数学计算功底。在微生物产能、酶动力学、微生物生长动力学、bod 5 、可生物降解性与降解规律等方面的学习上，让学生利用数学计算，凭数据由学生自己顺理成章地得出结论，教师进行进行总结，就把基础理论深深地刻在学生的脑子里。因为在计算过程中，每一步计算都蕴涵着化学、物理学基础理论，整个计算是将那些已经具备的理论用于解决具体实际问题，学生有兴趣也具有可操作性。三、更新实验教学内容，加大新知识和新技术的传授微生物学和环境科学知识的更新推动着环境工程微生物学这门新兴的边缘学科不断向前发展，特别是日新月异的分子生物学技术已渗透到环境工程应用的各个领域。为了紧跟时代和学科发展的步伐,培养高质量人才，必须让学生熟悉和掌握学科前沿新的理论知识和操作技术，从而为他们将来工作研究打下良好的基础。近年来，分子生物学、基因组学和生物信息学等学科迅猛发展，并且向微生物学领域不断渗透，进而形成一个新的交叉学科分支微生物分子生态学 (molecular microbial ecology)，它为我们全面客观地研究微生物生态系统提供了新的技术手段。这项技术需要研究者掌握dna 提取及纯化技术、dna 琼脂糖凝胶电泳技术和pcr 基因扩增技术。针对这一点，我们就可以给学生设计一个环境工程微生物学的大实验，以石油污染地下水为样品，从dna 的提取、纯化，凝胶电泳检测，到细菌16s rdna 基因扩增，让学生自己操作一遍。通过这一实验的学习，使学生对当今环境工程微生物学的前沿技术都有一定的了解和掌握。四、丰富教学手段在授课过程中，单纯的讲授环境工程微生物学的基本理论知识，学生接受起来比较枯燥，晦涩难懂。如果在授课时，以环境问题为突破口，以微生物学知识为基础，以如何解决实际环境问题为目标，适当增加案例教学内容，可以使学习思路更清晰、理解更透彻，更准确地掌握微生物学理论和方法在处理实际环境问题时的应用。在讲授本课程时，笔者主要是通过以下几个方面丰富教学手段： 1.介绍相关老师在环境领域取得的成绩在课堂教学时，将相关科研课题融入到教学内容中，使学生了解课题的需要解决的问题及解决途径，并了解我校该领域的研究成果，激发他们的听课兴趣，从而取得了良好的教学效果。在教学过程中，如讲到微生物的营养与生理时，介绍环境学科相关老师从事石油污染土壤的生物修复技术、循环冷却水应用过程中的生物控制技术等课题所分离的菌种的培养条件及生长特征；讲到微生物生态时，可结合dgge 技术分析微生物群落动态变化在相关课题中的应用。 2.实现多媒体教学，更直观展现教学内容由于环境样品中微生物的复杂性和多样性，应用传统的教学方法不便于更好的展示微生物的形态结构和动态变化过程。多媒体教学与传统教学相比，能更加生动形象、栩栩如生的展现微生物的特点，提高学生的学习兴趣和参与度，从而使学生更好的掌握微生物学知识。首先，可以在多媒体课件中放入大量彩色的宏观及微观图片、flash 动画，从而更直观的反映微生物细胞和群体形态特征以及繁殖规律，这样有利于学生对新

知识的吸收掌握。其次，可以使用录像教学，将教学录像链接到环境系的网站上，这样可以学生利用网络资源去强化掌握学科知识。 3.参观实习在教学实践方面，强化第二课堂的教学，安排学生到学校附近城市污水处理厂、垃圾填埋场等单位参观。强化课堂上学习的理论知识，如活性污泥在处理污水的应用、垃圾填埋场中的污染物生物降解的方式。鼓励学生提出对所参观的处理工艺的不足，并通过讨论提出优化的解决方案，这样既巩固了学生对环境微生物学知识及相关环境问题的理解，提高了学习兴趣，又培养了学生的环境意识。五、结语作为未来我国环境保护领域的主干力量，环境工程专业学生理论知识水平及实践能力将直接关系到我国未来相关领域的环保水平。我们应针对环境工程专业的学生在知识结构上的特点，不断探索相应的教学方法，激发学生的学习兴趣，使学生既能掌握环境化学的基本理论，又具有运用所学知识解决环境问题的能力。参考文献： [1]周群英.环境工程微生物学(第三版)[m].北京：高等教育出版社，2008. [2]王振艳.环境工程微生物学课程教学方法探析[j]. 河南机电高等专科学校校报，2008，16:(3