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第一篇　微生物学原理1

第1章　绪论1

1.1　环境问题1

1.2　环境微生物工程1

1.2.1　环境微生物工程的研究内容2

1.2.2　环境微生物工程的研究任务2

1.3　微生物3

1.3.1　微生物的分类3

1.3.2　微生物的生物学特点4

1.4　环境微生物工程涉及的学科5

1.5　环境微生物工程的进展6

第2章　病毒7

2.1　概论7

2.1.1　病毒的概念及分类7

2.1.2　病毒的结构与特征7

2.1.3　病毒的培养9

2.2　噬菌体10

2.2.1　噬菌体的概念及分类10

2.2.2　噬菌体侵染细菌的过程11

2.3　真核生物的病毒14

2.3.1　动物病毒14

2.3.2　植物病毒16

2.3.3　其他病毒17

第3章　古生菌20

3.1　概述20

3.1.1　古生菌的发现20

3.1.2　古生菌的简介20

3.1.3　古生菌的分布21

3.1.4　古生菌的系统发育21

3.2　古生菌的主要类群21

3.2.1　超嗜热古生菌22

3.2.2　嗜酸古生菌23

3.2.3　嗜盐古生菌24

3.2.4　嗜碱古生菌25

3.2.5　近期分类方法25

3.3　古生菌的生理特征30

3.3.1　古生菌的大小和细胞形态30

3.3.2　古生菌的细胞结构31

3.3.3　古生菌的细胞核和基因组结构33

3.3.4　古生菌的微生态学33

3.3.5　代谢34

3.3.6　主要古生物群类的特征34

3.4　古生菌目前的研究与应用36

3.4.1　古生菌适应机理的研究与应用36

3.4.2　古生菌极端酶资源的研究与开发利用36

3.4.3　古生菌资源的研究与药物的开发37

第4章　细菌38

4.1　概述38

4.1.1　细菌的形态与大小38

4.1.2　细菌的细胞结构39

4.2　细菌的培养特征45

4.2.1　细菌在固体培养基中的培养特征45

4.2.2　细菌在半固体培养基中的培养特征45

4.2.3　细菌在明胶培养基中的培养特征46

4.2.4　细菌在液体培养基中的培养特征46

4.3　细菌的理化性质46

4.3.1　细菌的表面电荷和等电点46

4.3.2　细菌的染色原理及方法47

4.3.3　细菌悬液的稳定性47

4.3.4　细菌的趋化性47

4.3.5　细菌悬液的浑浊度47

4.3.6　细菌的比表面积47

4.4　几种较重要的细菌类群48

4.4.1　产液菌门48

4.4.2　栖热袍菌门48

4.4.3　蓝细菌门48

4.4.4　绿硫杆菌门51

4.4.5　绿屈挠菌门51

4.4.6　衣原体门51

4.4.7　螺旋体门52

4.4.8　拟杆菌门53

4.4.9　异常球菌54

4.4.10　浮霉状菌门55

4.5　细菌的致病性55

第5章　真菌56

5.1　概述56

5.1.1　真菌的重要性56

5.1.2　真菌的营养和代谢56

5.1.3　真菌的繁殖56

5.1.4　真菌的二型性58

5.2　真菌门的特征59

5.2.1　接合菌门59

5.2.2　子囊菌门60

5.2.3　担子菌门61

5.2.4　半知菌门63

5.2.5　壶菌门63

5.3　真菌的细胞结构63

5.3.1　真核细胞与原核细胞的比较63

5.3.2　真核细胞的结构65

5.3.3　真核细胞器的功能69

5.4　几种重要的真菌70

5.4.1　酵母菌70

5.4.2　霉菌71

5.4.3　伞菌73

5.5　真菌的致病性74

第6章　藻类76

6.1　概述76

6.2　藻的分布78

6.3　藻细胞的超微结构78

6.4　藻的营养79

6.5　藻的原植体（营养型）的结构79

6.6　藻的繁殖79

6.7　藻门的特征79

6.7.1　绿藻门79

6.7.2　轮藻门80

6.7.3　眼虫藻门81

6.7.4　金藻门81

6.7.5　褐藻门82

6.7.6　红藻门82

6.7.7 甲藻门83

第7章　原生动物84

7.1　原生动物的概念84

7.2　原生动物的分布及形态84

7.2.1　原生动物的分布84

7.2.2　原生动物的形态学85

7.3　鞭毛纲86

7.3.1　代表动物——绿眼虫86

7.3.2　鞭毛纲的主要特征87

7.3.3　鞭毛纲的重要类群88

7.3.4　群体鞭毛虫的生殖和进化89

7.4　肉足纲89

7.4.1　代表动物——大变形虫89

7.4.2　肉足纲的主要特点90

7.4.3　肉足纲的重要类群91

7.5　孢子纲91

7.5.1　代表动物——间日疟原虫92

7.5.2　孢子纲的主要特征94

7.5.3　孢子纲的分类94

7.6　纤毛纲94

7.6.1　代表动物——大草履虫95

7.6.2　纤毛纲的主要特征96

7.6.3　纤毛虫的重要种类97

7.7　原生动物门的主要特征98

7.7.1　概述98

7.7.2　原生动物的生理特点98

7.7.3　原生动物的生殖方式99

7.7.4　包囊和卵囊的构造99

7.8　原生动物门的系统发展100

7.8.1　单细胞动物的起源100

7.8.2　各纲的亲缘关系100

第二篇　微生物分支学科101

第8章　微生物的营养与生长101

8.1　微生物的营养101

8.1.1　微生物的营养物质101

8.1.2　微生物生长所需的主要营养物质102

8.1.3　微生物对营养物质的吸收103

8.1.4　微生物的营养类型104

8.2　微生物的生长105

8.2.1　概述105

8.2.2　生长曲线105

8.2.3　环境因子对微生物生长的影响106

第9章　微生物的生理与代谢110

9.1　微生物的生理110

9.1.1　微生物细胞的结构110

9.1.2　微生物的营养及类型112

9.1.3　微生物的酶113

9.2　微生物的代谢115

9.2.1　生物体的能量115

9.2.2　能量代谢116

第10章　微生物的生态与分布130

10.1　土壤中的微生物130

10.1.1　土壤中微生物的种类和分布130

10.1.2　微生物在土壤中的作用131

10.1.3　细菌、放线菌和藻类的作用131

10.1.4　影响土壤中微生物数量的因素132

10.1.5　研究土壤微生物多样性的方法133

10.2　水中的微生物134

10.2.1　水中微生物的种类和分布134

10.2.2　海洋微生物134

10.2.3　影响海洋中微生物数量的因素135

10.2.4　水中微生物的作用136

10.3　空气中的微生物137

10.3.1　空气中微生物的种类和分布137

10.3.2　空气中的病原微生物及其传播138

10.3.3　空气中的细菌学检验138

10.4　正常动物体内的细菌138

10.4.1　正常动物体内的细菌分布139

10.4.2　正常动物体内细菌的生态关系140

10.5　细菌在自然界物质转化中的作用140

10.5.1　碳素循环140

10.5.2　氮素循环140

第11章　物质循环与地球生物化学过程141

11.1　物质循环141

11.2　气体型循环142

11.2.1　氧循环142

11.2.2　碳循环142

11.2.3　氮循环146

11.3　沉积型循环155

11.3.1　硫循环155

11.3.2　磷循环157

11.3.3　钾循环158

11.3.4　铁和锰的循环158

第12章　微生物的遗传与变异161

12.1　微生物的遗传161

12.1.1　遗传和变异的物质基础——DNA161

12.1.2　DNA的结构与复制162

12.1.3　微生物生长与蛋白质合成166

12.2　微生物的变异167

12.2.1　非遗传型变异167

12.2.2　遗传型变异167

12.3　基因工程及其在环境保护中的应用171

12.3.1　基因工程171

12.3.2　基因工程在环境保护中的应用173

第13章　环境分子微生物学175

13.1　环境分子微生物学的基础175

13.1.1　分子生物学基础175

13.1.2　基因工程原理178

13.1.3　微生物学基础180

13.2　环境分子微生物学技术181

13.2.1　核酸探针检测技术181

13.2.2　聚合酶链式反应技术181

13.2.3　DAPI染色法检测微生物184

13.3　分子微生物生物学技术在环境中的应用184

13.3.1　检测基因工程菌184

13.3.2　微生物酶检测184

13.3.3　生物膜法处理工艺185

第14章　环境与生态186

14.1　环境与生态186

14.1.1　环境系统186

14.1.2　生态系统186

14.1.3　环境与生态的关系188

14.2　微生物环境基因组学——以宏基因组学角度讨论188

14.2.1　微生物基因组研究188

14.2.2　宏基因组191

14.3　微生物环境蛋白质组学——以宏蛋白质组学角度讨论193

14.3.1　微生物的蛋白质组学194

14.3.2　宏蛋白质组学197

第三篇　污染控制系统微生物工程第15章　水污染控制系统的混合培养微生物系统199

15.1　废水好氧生物处理混合培养微生物系统199

15.1.1　废水的好氧生物处理199

15.1.2　好氧生物处理系统的微生物200

15.2　废水厌氧生物处理混合培养微生物系统204

15.2.1　厌氧生物处理系统的微生物204

15.2.2　不同厌氧生物处理阶段的微生物205

15.2.3　其他厌氧生物处理过程208

第16章　水源地污染源的生物处理系统210

16.1　概述210

16.2　生物预处理212

16.2.1　生物接触氧化法212

16.2.2　曝气生物滤池213

16.3　移动床生物膜反应器216

16.3.1　概述216

16.3.2　原理216

16.3.3　填料的选择216

16.3.4　工艺特点217

16.3.5　MBBR在污水处理中的应用217

16.3.6　发展情况218

16.4　臭氧生物活性炭深度处理218

16.4.1　臭氧218

16.4.2　生物活性炭219

16.4.3　臭氧-生物活性炭220

第17章　固体废弃物的微生物工程222

17.1　城市生活垃圾222

17.1.1　堆肥化222

17.1.2　卫生填埋223

17.1.3　城市生活垃圾的资源化利用225

17.2　城市污泥的综合利用228

17.2.1　污泥的分类与性质228

17.2.2　污泥的综合利用229

17.3　农业废弃物的资源化利用231

17.3.1　农业废弃物的概述231

17.3.2　沼气发酵233

17.4　工业固体废物235

17.4.1　工业固体废物厌氧消化处理技术235

17.4.2　工业固体废物的资源化利用237

第18章　大气污染物的微生物处理技术241

18.1　废气生物处理的原理241

18.2　废气的处理方法242

18.3　废气生物处理的工艺242

18.3.1　生物滴滤塔242

18.3.2　生物滤池243

18.3.3　生物洗涤器244

18.4　有机废气的生物处理244

18.5　含硫恶臭污染物的生物处理245

18.5.1　脱硫微生物246

18.5.2　微生物法脱硫的机理246

18.5.3　含硫工业废气的生物处理法247

18.6　CO2的生物处理247

18.6.1　固定CO2的微生物247

18.6.2　微生物固定CO2的机理248

18.6.3　固定CO2的植物249

18.6.4　国内外处理CO2的进展249

18.7　NOx的生物处理249

18.7.1　生物法净化含NOx废气的机理249

18.7.2　生物法净化含NOx废气的工艺250

18.7.3　生物处理NOx面临的问题250

18.7.4　国内外生物处理NOx的进展250

第19章　生态工程与生物修复工程251

19.1　生态工程251

19.1.1　生态工程概念的起源251

19.1.2　生态工程产生的背景251

19.1.3　生态工程的原则252

19.1.4　生态工程的基本原理252

19.1.5　生态工程的特点253

19.1.6　生态工程的规划与评价253

19.1.7　生态工程的应用254

19.2　生物修复技术255

19.2.1　生物修复的基本内容与原理255

19.2.2　生物修复的优缺点255

19.2.3　生物修复的主要方法256

19.2.4　影响生物修复的环境因素256

19.2.5　生物修复的原则257

19.2.6　生物修复和生物处理的异同258

19.2.7　生物修复技术的应用258

19.2.8　生物修复技术的进展261

第20章　生物能源工程263

20.1　概论263

20.1.1　能源与环境问题263

20.1.2　生物能源的种类264

20.2　微生物生产燃料酒精265

20.2.1　燃料酒精的发展历程及现状265

20.2.2　燃料酒精的发酵生产工艺266

20.3　微生物发酵生产甲烷268

20.3.1 甲烷的微生物转化机理268

20.3.2　甲烷的微生物生产269

20.4　利用微生物提高石油开采率269

20.4.1　石油勘探与微生物269

20.4.2　微生物三次采油273

第21章　生物脱氮除磷去硫技术及其微生物原理277

21.1　污水的生物脱氮除磷技术277

21.1.1　生物脱氮除磷的原理277

21.1.2　生物脱氮除磷工艺278

21.2　大气污染物的生物脱硫脱氮技术285

21.2.1　废气生物脱硫脱氮的原理285

21.2.2　废气生物处理的工艺285

附录　环境微生物工程实验288

实验1　细菌的纯种分离、培养和接种288

实验2　微生物细胞通过显微镜直接计数289

实验3　从自然环境中分离和纯化噬菌体及噬菌效价测定291

实验4　质粒DNA的分离、纯化和鉴定294

实验5　利用16S rDNA方法分析不同污染土壤中微生物种群的变化296

实验6　废水硝化-反硝化生物脱氮298

实验7　餐厨垃圾厌氧制氢实验302

实验8　固体废弃物的固体发酵304

实验9　微生物吸附法去除重金属305

实验10　甲基对硫磷降解基因的克隆和基因工程菌的构建307

参考文献311