《环境微生学》.docx

1、环境微生学 环境微生物学课程大纲华东师范大学资源与环境科学学院环境科学系环境微生物学课程建设小组内容提要：主要介绍环境中微生物的主要类群及它们的生理、生态特性、微生物与环境污染的关系，污染物的微生物降解于转化规律，微生物在环境污染防治中的应用，以及环境微生物学实验、研究的基本方法和技能。教材：参考书目：环境微生物学，史家樑、徐亚同、张圣章编著，华东师范大学出版社，上海，1993;徐亚同、史家樑、张明编著，污染控制微生物工程，北京，化学工业出版社，2001沈萍主编，微生物学，高等教育出版社，北京，2000；周群英，高廷耀编著，环境工程微生物学（第二版），北京，高等教育出版社，2000；马文漪，杨

2、柳燕编著，环境微生物工程，南京，南京大学出版社，1998；王建龙、文湘华编著，现代环境生物技术，北京，清华大学出版社，2001；贺延龄、陈爱侠编著，环境微生物学，北京，中国轻工业出版社，2001；戴华生、邱文芳编著，环境微生物学，南昌，江西教育出版社，1985；翁稣颖等编著，环境微生物学，科学出版社，北京，1985；J. Nicklin, K. Graeme-Cook, T. Paget & R. Killington, Instant Notes in Microbiology （影印版），科学出版社、Bios Scientific Publishers Limited, 1999；王占生、

3、刘文君编著，微污染水源饮用水处理，北京，中国建筑工业出版社，1999；周德庆著，微生物学教程，北京，高等教育出版社，1993年。1. 绪论1.1 前言微生物在生态系统中的地位和作用1.2 环境微生物学的形成和发展1.2.1微生物的发现和微生物学的发展 微生物的发现 微生物学发展过程 微生物学发展过程中的重大事件、奠基人 环境微生物学的形成1.2.2 现代环境微生物学1.2.3 21世纪环境微生物学展望1.3 学习环境微生物的目的1.4 本书的主要内容和组织小结思考题2. 环境中微生物的主要类群2.1 微生物的特点2.1.1 个体小、种类多、分布广、代谢类型多样 小知识: 最小和最大的细菌2.1

4、.2 繁殖快2.1.3 代谢强度大：2.1.4 数量多2.1.5 易变异2.2 微生物的分类2.2.1 微生物的分类单位与命名2.2.2 微生物的分类依据2.2.3 微生物的分类系统伍斯的三界生物分类系统树2.3 细菌和古生菌2.3.1 古生菌2.3.2 细菌的形态排列2.3.3 细菌的细胞大小2.3.4 细菌细胞的结构和功能 细胞壁（细胞壁与革兰氏染色） 小知识: 染色的历史发展和染色原理 细胞膜 细胞核 细菌质粒（plasmid） 细胞质及其内含物 荚膜 鞭毛 芽孢 小知识: 伴孢晶体与微生物农药2.3.5 细菌的培养特征 小知识: 放线菌与抗生素2.3.6 细菌的繁殖2.3.7 环境中常

5、见的细菌种类2.4 真菌2.4.1 酵母菌2.4.2 霉菌 小知识: 青霉素的发现2.5 藻类2.5.1 藻类的一般特征 小知识: 赤潮和水华2.5.2 藻类各门特征的简介2.6 原生动物2.6.1 原生动物的一般特征2.6.2 原生动物的主要类群 纤毛虫类 鞭毛虫类 肉足虫类 吸管虫类2.7 微型后生动物2.7.1 轮虫2.7.2 线虫2.7.3 顠体虫, 颤蚓和水丝蚓2.7.4 浮游甲壳动物2.8 病毒2.8.1. 病毒的特点和定义2.8.2 病毒的宿主范围2.8.3 病毒的分类和命名2.8.4 病毒的形态结构和化学组成2.8.5 病毒的复制2.8.6 病毒与宿主的相互关系2.8.7 亚病

6、毒因子 卫星病毒 卫星RNA 类病毒 朊病毒小结思考题3. 环境中微生物的生理3.1 微生物的营养3.1.1 微生物的营养要求 微生物细胞的化学组成 营养物质及其生理功能 微生物的营养类型3.1.2 微生物的培养基 配制培养基的原则 培养基类型及应用 小知识: 琼脂和固体培养基3.1.3 物质的运输 扩散 促进扩散 主动运输 膜泡运输3.2 微生物的代谢3.2.1 代谢概论3.2.2 微生物的产能代谢 小知识: 不喝酒而醉酒的秘密3.2.3 微生物的耗能代谢3.2.4 微生物次级代谢和次级代谢产物3.3 微生物的生长繁殖3.3.1 微生物生长的概念 小知识: 不可培养的微生物3.3.2 测定微

7、生物群体生长的方法3.3.3 微生物群体生长繁殖 细菌群体生长规律 细菌群体生长的数学模型和主要生长参数 同步培养 连续培养3.3.4 环境对对微生物生长的影响 温度 小知识: 微生物生存的温度极限 氧气 pH 营养物质 水的活性3.3.5 微生物生长繁殖的控制 小知识: 灭菌、消毒、防腐和化疗 化学物质 物理因素小结思考题4 微生物的遗传和变异4.1 遗传变异的物质基础4.1.1 DNA 小知识: 微生物产生的抗生素为什么不杀死自己?4.1.2 RNA4.1.3 细菌质粒 小知识: “第二遗传密码”“折叠 密码”?4.2 基因突变和诱变育种4.2.1 基因突变4.2.2 诱变育种 小知识:

8、DNA Shuffling技术育种4.3 基因重组4.3.1 原核微生物的基因重组4.3.2 真核微生物的基因重组 小知识: 体内基因重组育种4.4 基因工程4.4.1 基因工程的发展历史4.4.2 基因工程的基本过程 小知识: 基因工程载体的分类4.4.3 基因工程的应用及展望4.5 菌种的衰退、复壮和保藏5 微生物生态5.1 微生物在自然环境中的分布5.1.1 自然环境中微生物的生态学特点 微环境或微生境（Microhabitat） 表面环境与附着 营养 生长速度 影响生态系统的群体水平5.1.2 陆生生境中的微生物 土壤中的微生物5.1.3 水生生境中微生物 陆地水域中的微生物 海洋中的

9、微生物5.1.4 大气生境中的微生物5.1.5 极端环境中的微生物 小知识: 极端环境微生物与PCR5.2 微生物群落发展和演替5.2.1 演替及其类型5.2.2 微生物群落的演替实例 可溶性有机物进入湖泊时发生的演替 土壤形成过程及微生物的演替 落叶的分解及微生物的演替 水田土壤的还原过程 食品腐败和发酵中的微生物演替 人与动物肠道中微生物类群的动态变化5.3 微生物在自然界物质循环中的作用5.3.1 碳素循环 碳素循环的过程 微生物与含碳有机物的分解 小知识: 吃温室气体的细菌 水生环境中的碳素循环5.3.2 氮素循环 氮素同化 氨化作用 硝化作用 小知识: 硝化细菌的AMO基因 反硝化作

10、用 固氮作用5.3.3 硫素循环 硫素同化 硫素矿化 硫素的氧化作用5.3.4 磷素转化 有机磷的矿化作用 难溶性无机磷的可溶化作用 小知识：磷矿开采与水体富营养化 磷的同化作用5.4 微生物间以及它与其它生物间的相互关系5.4.1 微生物间的相互关系 种间共处 互生 共生 拮抗 竞争 寄生 捕食5.4.2 微生物与高等植物间的相互关系 互生关系 共生关系 寄生关系5.4.3 微生物与人体及动物间的相互关系 互生 共生 小知识: 会种“粮食”的白蚁 寄生6 微生物对环境造成的污染和危害6.1 耗氧有机物对水体的污染6.2 耐酸细菌与酸性矿水的污染6.3 微生物引起的管道堵塞与厌氧锈蚀6.4 微

11、生物引起的硝酸盐还原对人体的影响6.4.1 引起高铁血红蛋白症6.4.2 生成亚硝胺6.5 汞的生物甲基化6.6 砷的还原与甲基化6.7 微生物毒素与食品污染6.7.1 霉菌毒素6.7.2 细菌毒素6.7.3 放线菌毒素6.7.4 藻类毒素7 微生物对污染物的降解和转化7.1 有机污染物的生物降解7.1.1 有机污染物的降解7.1.2 微生物的生物化学降解作用7.2 微生物分解有机污染物的巨大潜力7.2.1 极其多样的代谢类型，使自然界存在的有机物几乎都能被微生物所分解。7.2.2 很强的变异性，使很多微生物获得了降解人工合成大分子有机物的能力。7.2.3 共代谢机制的存在，大大拓展了微生物对

12、难降解有机污染物的作用范围。7.2.4 通过改变有机物的化学结构，提高生物降解性。7.3 有机污染物生物降解性的测定方法7.3.1 测定生物氧化率7.3.2 测呼吸线7.3.3 测定相对耗氧速率曲线7.3.4 B/C比7.3.5 COD307.3.6 培养法7.4 微生物降解动力学7.4.1 指数速度模型7.4.2 双曲线速度模型7.4.3 有机化合物降解过程与降解反应速度方程的拟合7.5 污染物生物降解途径7.5.1 有机物的微生物降解途径 生物组分的大分子有机物的降解 烃类的微生物降解与转化 农药的微生物降解与转化 其他合成有机物的微生物降解与转化7.5.2 金属的微生物转化7.5.3 微

13、生物脱硫8 微生物在环境污染防治中的应用8.1 微生物在水污染控制中的应用8.1.1 水污染指标 BOD COD8.1.2 废水生物处理的原理 天然水体的自净作用 废水生物处理的原理8.1.3 活性污泥法8.1.4 生物膜法8.1.5 厌氧生物处理8.1.6 光合细菌法处理8.1.7 生物脱氮8.1.8 生物除磷8.1.9 微污染饮用源水的微生物处理8.2 微生物在固体废弃物处理中的应用8.2.1 城市生活垃圾的微生物处理8.2.2 污泥的微生物处理8.2.3 禽畜粪便处理与资源化工程8.2.4 废弃物的微生物资源化8.3 微生物在大气污染控制中的应用8.3.1 微生物脱臭和对有机废气的处理8

14、.3.2 微生物固定二氧化碳8.4 微生物在污染预防中的应用8.4.1 煤的微生物脱硫8.4.2 化石燃料的微生物脱氮8.4.3 生物制浆8.5 生物修复8.6 废弃物的微生物资源化8.7 绿色环保产品的开发和应用8.8 环境监测与微生物8.8.1 粪便污染的指示菌8.8.2 评价水质的污水生物系统8.8.3 致癌物的微生物检测8.8.4 环境毒物的发光细菌检测法8.8.5 微生物传感器9 环境微生物学方法9.1 显微镜和显微技术9.2 常用来研究细菌的实验技术9.3 环境中微生物类群的观察9.4 水质的细菌学检测9.4.1 水中细菌总数的检测9.4.2 水中大肠菌群细菌的检测9.5 活性污泥及生物膜生物相观察9.5.1 活性污泥或生物膜微生物的显微镜观察及微型动物的计数9.5.2 活性污泥中丝状微生物的鉴别污染物高效降解微生物的分离培养应用技术9.6 活性污泥耗氧速率及脱氢酶活性测定9.7 厌氧污泥活性的测定9.8 污染物高效降解微生物的分离培养9.9 遗传工程技术9.10 分子生物学技术在环境微生物研究中的应用9.11 利用发光细菌法监测环境中有毒污染物9.12 用Ames法检测环境中致癌物9.13 微生物菌剂的生物安全性检测