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绪 论1

第一节 当代全球重大生态环境问题1

一、全球气候变暖1

（一）温室效应气体1

（二）温室效应的形成1

（三）温室效应的后果2

（四）控制温室效应的对策2

二、水体富营养化4

（一）水体富营养化现状4

（二）水体富营养化的起因4

（三）水体富营养化的危害5

（四）水体富营养化的控制措施6

三、环境污染6

（一）环境问题的分类6

（二）环境污染的危害6

第二节 微生物的概述7

一、微生物特点、种类和在生物系统发展中的地位7

（一）微生物共同特点7

（二）微生物的种类7

（三）微生物在生物系统发展中的地位7

二、微生物学的发展趋势和重点发展领域7

三、微生物学和生态环境8

第三节 微生物在治理环境污染方面的应用8

一、微生物脱硫技术9

二、污染土壤的微生物修复9

第一篇 微生物学相关基础知识13

第一章 原核微生物13

第一节 细菌13

一、细菌的形态与大小13

（一）细菌的形态13

（二）细菌细胞的大小14

二、细菌细胞的构造与功能14

（一）细胞壁14

（二）原生质体15

（三）荚膜、黏液层、鞭毛、衣鞘、菌毛和芽孢15

三、细菌的繁殖及培养特征17

（一）细菌的繁殖17

（二）细菌的培养特征17

第二节 放线菌19

一、放线菌的形态结构20

二、放线菌的繁殖与菌落特征20

三、放线菌的代表属21

（一）链霉菌属21

（二）诺卡氏菌属21

（三）放线菌属21

第三节 蓝细菌21

（一）蓝细菌的形态和构造22

（二）蓝细菌的生活特征22

（三）蓝细菌的分类22

第四节 其他类型的原核微生物23

一、立克次氏体23

（一）立克次氏体的形态大小23

（二）立克次氏体的生活特征23

二、支原体23

三、衣原体23

第二章 真核微生物25

第一节 真菌25

一、霉菌25

（一）霉菌的形态大小25

（二）霉菌的培养特征26

（三）霉菌的细胞结构26

（四）霉菌的繁殖方式26

（五）霉菌的代表属26

二、酵母菌27

（一）酵母菌的形态27

（二）酵母菌菌落27

（三）酵母菌的繁殖27

三、伞菌27

第二节 藻类28

一、藻类的一般特征28

二、藻类的分类28

（一）绿藻门28

（二）裸藻门28

（三）轮藻门28

（四）金藻门29

（五）黄藻门29

（六）硅藻门29

第三节 原生动物30

一、原生动物的一般特征30

二、原生动物的分类31

（一）鞭毛虫纲（Mastigophora）31

（二）肉足纲（Sarcodina）31

（三）孢子纲（Sporazoa）31

（四）纤毛虫纲（Ciliata）31

第三章 非细胞微生物——病毒33

第一节 病毒的一般特征33

一、病毒的一般特征33

二、病毒的分类33

第二节 病毒的构造34

一、二十面体病毒粒子34

二、螺旋体病毒粒子34

三、有被膜的病毒粒子35

四、其他35

第三节 病毒的生长繁殖35

一、病毒的繁殖过程35

（一）吸附36

（二）侵入36

（三）增值36

（四）成熟36

（五）释放36

二、噬菌体的溶原性37

第四节 病毒的培养与测定37

一、病毒的培养37

（一）病毒的培养基37

（二）病毒的培养37

二、病毒滴度测定方法38

第五节 病毒的应用38

一、在基因疗法和癌症治疗方面38

二、纳米材料的研制方面38

三、基因治疗方面39

四、疫苗研制39

五、其他方面的应用39

（一）净化海洋环境39

（二）防治害虫39

第四章 微生物的营养与代谢40

第一节 微生物的营养40

一、微生物所需营养物质的分类40

（一）碳源物质40

（二）氮源物质40

（三）无机盐40

（四）生长因子41

（五）水41

二、微生物吸收营养物质的方式41

（一）单纯扩散41

（二）促进扩散41

（三）主动运输41

（四）基团转位41

三、微生物的培养基42

（一）培养基的配制原则42

（二）培养基的种类42

四、微生物的培养方法42

（一）微生物的分批培养42

（二）微生物的连续培养43

第二节 微生物的繁殖与代谢43

一、微生物生长的测定43

（一）直接法43

（二）细胞量的测定43

二、细菌的群体生长44

（一）细菌的群体生长规律——生长曲线44

（二）影响微生物生长的环境因素45

第五章 微生物的遗传与变异48

第一节 遗传变异的物质基础48

一、遗传变异的物质基础48

（一）DNA的结构与复制48

（二）RNA与遗传表达50

（三）遗传密码51

二、转录和蛋白质的翻译52

（一）转录52

（二）翻译过程52

（三）蛋白质的修饰与加工52

第二节 基因突变54

一、突变类型54

（一）形态突变型54

（二）生化突变型54

（三）致死突变型54

（四）条件致死突变型54

二、基因突变55

（一）自发突变55

（二）诱发突变56

三、基因突变的规律56

（一）不对应性57

（二）自发性57

（三）稀有性57

（四）诱变性57

（五）稳定性57

（六）可逆性57

四、DNA损伤修复57

（一）光复活作用（photoreactivation）57

（二）切除修复（excision repair）58

（三）重组修复（recombination repair）58

（四）SOS修复（SOS repair）58

五、突变与育种58

（一）自发突变与育种58

（二）诱变育种59

第三节 微生物基因重组59

一、原核微生物的基因重组59

（一）细菌结合59

（二）转导（transduction）59

（三）转化（transformation）60

二、真核微生物的基因重组61

（一）有性杂交61

（二）丝状真菌的准性生殖62

（三）酵母菌染色体外的DNA62

第二篇 微生物与环境问题67

第六章 微生物与地球温室效应67

第一节 地球温室效应67

一、温室效应气体67

二、常见温室气体主要的源和汇69

三、温室效应的危害70

（一）地球上的病毒增加70

（二）海平面上升70

（三）气候反常70

（四）土地沙漠化70

（五）对人类生活的潜在影响71

四、温室效应治理及现状71

（一）全面禁用氟氯碳化物72

（二）保护森林的对策方案72

（三）汽车燃料的改善72

（四）鼓励使用天然气72

（五）汽机车的排气限制72

（六）鼓励使用太阳能72

（七）开发替代能源72

第二节 微生物与温室效应气体73

一、土壤细菌与N2O产生73

（一）硝化作用73

（二）反硝化作用74

二、土壤微生物与CO2的释放75

三、微生物与沼气的产生76

（一）沼气的主要成分76

（二）沼气发酵过程76

（三）沼气发酵的基本条件76

（四）发酵微生物之间的相互关系79

第七章 微生物与水环境污染的控制81

第一节 湖泊富营养化的原理及现状81

一、水体富营养化81

（一）水体富营养化原理及分类81

（二）营养物质的来源81

二、我国水体富营养化的现状82

三、水体富营养化的危害82

第二节 水体富营养化的评价及治理83

一、水体富营养化评价指标83

（一）指数法83

（二）特征法评价83

（三）生物指标参数法83

（四）营养状态指数法83

二、水体富营养化的控制技术85

（一）控制外源性营养物质输入85

（二）减少内源性营养负荷85

（三）物理法85

（四）化学治理技术86

（五）生物技术86

第八章 微生物对环境污染物的降解及废物资源化89

第一节 土壤耕作环境的影响89

一、微生物在土壤中的分布89

二、土壤中微生物的分类89

三、土壤微生物的检测90

第二节 土壤生物修复技术90

一、土壤污染生物修复技术90

（一）影响生物修复的因素90

（二）土壤生物修复技术的分类91

二、植物修复技术91

三、微生物修复技术91

（一）重金属污染环境的微生物修复92

（二）有机物污染土壤的微生物修复96

（三）污染土壤的微生物修复技术与应用96

第三节 固体废弃物与废气的微生物处理99

一、固体有机废物的堆肥处理技术99

（一）好氧堆肥99

（二）厌氧堆肥99

二、固体有机废物的卫生填埋处理技术99

（一）好氧填埋100

（二）厌氧填埋100

第九章 环境微生物制剂的开发及应用101

第一节 微生物制剂及其作用机理101

一、微生物制剂101

二、微生物制剂的种类及作用机理101

（一）微生物肥料101

（二）生物表面活性剂103

（三）微生物农药105

（四）微生物絮凝剂106

（五）生物破乳剂107

（六）微生物生产抗生素109

第二节 微生物制剂的生产及应用113

一、微生物制剂生产技术概述113

（一）菌种选育113

（二）菌数扩增与生产114

二、微生物制剂生产实例——生物表面活性剂发酵法的生产114

（一）微生物发酵法分类114

（二）发酵法合成表面活性剂的特点115

（三）生物表面活性剂的分离和提纯115

三、微生物制剂应用前景115

（一）微生物制剂的迟效115

（二）微生物制剂的失效116

第十章 微生物与可持续发展117

第一节 微生物的清洁生产技术117

一、细菌冶金117

（一）细菌冶金原理117

（二）细菌冶金方法118

（三）细菌冶金的优点118

二、微生物采油119

（一）微生物采油分类119

（二）微生物采油特点119

第二节 微生物废物资源化技术120

一、废物生产单细胞蛋白120

二、有机废弃物产乙醇技术120

三、固体有机废物的发酵产甲烷技术121

四、微生物产氢气121

第十一章 微生物的分类命名与保藏122

第一节 微生物的分类单元和命名122

一、微生物的分类单元122

（一）种（species）123

（二）亚种（subspecies）123

（三）菌株或品系（strain）123

二、微生物的命名124

三、微生物系统发育分析124

第二节 原核微生物分类系统125

一、原核微生物伯杰氏分类系统125

二、关于变形细菌（Proteobacteria）纲126

第三节 微生物的分类鉴定方法127

一、微生物鉴定的依据127

二、微生物鉴定的技术与方法127

（一）经典分类鉴定法128

（二）数值分类法128

（三）化学分类法128

（四）遗传学分类法129

第四节 微生物菌种的保藏131

一、微生物菌种的保藏要求131

二、微生物菌种保藏的常用方法131

（一）培养物传代保藏法131

（二）低温保藏法131

（三）干燥保藏法132

三、保藏菌种的活化132

第十二章 环境中的致病微生物133

第一节 空气中的致病微生物133

一、空气中的病原微生物及其传播133

（一）流行性感冒病毒133

（二）军团菌133

（三）结核分支杆菌133

二、污水处理与污水灌溉过程中对空气的污染134

三、空气微生物污染的防治措施134

第二节 水体中的致病微生物135

一、水中致病微生物135

（一）沙门菌属135

（二）志贺菌属135

（三）霍乱菌属135

二、引水安全与消毒135

（一）饮用水消毒135

（二）饮水消毒安全问题136

第三节 土壤中的致病微生物137

一、土壤中的病原微生物及其传播137

（一）土壤中致病微生物的来源137

（二）土壤中病原微生物的传播途径137

二、土壤生物性污染的预防138

第十三章 污水的生物处理139

第一节 概述139

一、水体污染现状及危害139

（一）污水的来源与分类139

（二）污水中主要污染物及其危害139

二、污染物浓度指标142

（一）总需氧量142

（二）化学需氧量143

（三）生化学氧量143

（四）总有机碳143

（五）总氮143

（六）总磷143

三、污水处理的方法143

第二节 有机污水的生物处理144

一、好氧生物法144

（一）好氧活性污泥法144

（二）好氧生物膜法147

二、厌氧活性污泥法147

（一）厌氧活性污泥的组成147

（二）厌氧活性污泥净化污水的机理147

（三）厌氧活性污泥处理法的基本要求148

（四）厌氧反应器类型148

三、其他处理技术148

（一）氧化塘法148

（二）土地处理系统149

第三节 氮磷污水的生物处理149

一、生物脱氮技术149

（一）生物脱氮的基本原理149

（二）生物脱氮过程的主要影响因素149

（三）生物脱氮传统工艺150

二、生物除磷151

（一）生物除磷原理151

（二）生物除磷工艺151

第十四章 微生物与病虫害防治152

第一节 杀虫微生物152

一、微生物杀虫的特点152

二、苏芸金杆菌杀虫剂152

（一）苏云金杆菌的形态及杀虫机理152

（二）日本金电子芽孢杆菌的杀虫机理152

三、真菌治虫152

四、病毒治虫153

第二节 农用抗生素153

一、农用抗生素的特点153

二、农用抗生素的生产154

三、抗生菌的直接应用154

四、农用抗生素的发展方向154

第十五章 微生物与食品155

第一节 食品微生物与食品生产155

一、食品微生物的发展155

二、食用菌155

（一）食用菌的分类155

（二）食用菌的营养价值156

（三）食用菌的栽培156

三、微生物与食品的生产156

（一）发酵法生产食醋156

（二）发酵生产乳制品156

（三）发酵生产酱油156

（四）面包的发酵生产157

第二节 微生物与食品的腐败变质157

一、微生物引起食品腐败变质的环境条件157

（一）食品本身的基质条件157

（二）食品环境157

二、食品腐败变质的危害158

（一）细菌性食物中毒158

（二）真菌毒素中毒158

（三）化学性食物中毒158

第三篇 微生物实验163

第十六章 微生物学实验163

实验一 培养基的配制和灭菌163

实验二 细菌的革兰氏染色及观察164

实验三 微生物大小的测定166

实验四 水中总大肠菌群的测定——多管发酵法168

实验五 土壤细菌分离及部分生理生化测定171

实验六 细菌DNA的提取173

实验七 噬菌体的分离、纯化及效价测定175

实验八 微生物对硫、铁的转化177

实验九 大肠杆菌生长曲线的测定178

实验十 空气中微生物的计数180

实验十一 环境条件对微生物的影响182

实验十二 土壤中纤维素分解菌的分离184

附 录186

附录一 常用试剂及指示剂的配制186

附录二 常用染色液的配制186

附录三 常用培养基配方189

附录四 菌种保藏方法190

一、保藏方法分类190

二、各保藏法的应用范围及优缺点191

附录五 教学常用菌种194

一、细菌及放线菌194

二、酵母菌及霉菌194

参考文献195