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第1章 绪论1

1.1环境微生物学的重要概念1

1.1.1生命及其基本特征1

1.1.2重要术语2

1.1.3微生物的分类3

1.1.4原核生物与真核生物5

1.2环境微生物学的研究任务5

1.2.1环境微生物学的范畴5

1.2.2环境微生物学的研究内容6

1.3环境微生物学的历史与发展7

1.3.1人类对环境微生物的认识7

1.3.2环境微生物学的形成与发展8

1.3.3微生物在环境工程中的应用9

1.3.4环境微生物生物技术的应用10

1.4环境微生物的起源与进化12

1.4.1地球上生命的起源12

1.4.2环境微生物的起源13

1.4.3放氧光合作用的进化14

1.4.4真核细胞的形成15

1.5环境微生物的重要特性16

1.5.1微生物的生物多样性16

1.5.2微生物生理类群的多样性17

1.5.3微生物的环境适应性18

1.5.4环境中微生物的安全性18

1.6环境微生物学与相关学科的相互渗透和促进20

1.7学习环境微生物学的意义21

复习思考题21

主要参考文献22

第2章 环境中的微生物及其特性24

2.1微生物概述24

2.1.1微生物的定义24

2.1.2微生物的分类与命名24

2.1.3微生物的基本特点26

2.2原核微生物28

2.2.1细菌28

2.2.2古菌34

2.2.3放线菌38

2.2.4其他原核生物39

2.3真核微生物41

2.3.1酵母菌41

2.3.2霉菌43

2.3.3大型真菌46

2.3.4真核藻类47

2.3.5原生动物48

2.3.6微型后生动物50

2.4病毒52

2.4.1病毒的特征和分类52

2.4.2病毒的结构53

2.4.3亚病毒54

2.4.4病毒的增殖过程55

2.4.5环境因子对病毒的影响55

复习思考题56

主要参考文献56

第3章 微生物的营养与代谢58

3.1微生物的营养58

3.1.1微生物的化学组成和营养要素59

3.1.2微生物的营养类型61

3.1.3微生物的培养基61

3.2微生物的酶61

3.2.1酶的定义、分类和特性62

3.2.2酶的组成与结构62

3.2.3酶活力及其影响因素66

3.3微生物的能量代谢69

3.3.1生物氧化69

3.3.2生物氧化的类型73

3.3.3微生物的分解代谢74

3.3.4微生物的合成代谢79

复习思考题82

主要参考文献83

第4章 微生物的生长及其环境84

4.1微生物的生长84

4.1.1微生物的生长繁殖特征84

4.1.2研究微生物生长的方法85

4.1.3微生物生长繁殖的测定88

4.1.4环境因素对微生物生长的影响88

4.1.5微生物在自然环境中的生长92

4.2陆地环境中的微生物93

4.2.1土壤作为微生物的一种环境93

4.2.2土壤中的微生物94

4.2.3根际微生物96

4.3大气环境中的微生物99

4.3.1空气中微生物的存活99

4.3.2空气是传播微生物的介质100

4.3.3室外空气中的微生物101

4.3.4室内空气中的微生物101

4.3.5空气微生物的卫生标准及检测103

4.4水环境中的微生物104

4.4.1水环境中的微生物生境104

4.4.2淡水环境中的微生物105

4.4.3海水环境中的微生物107

4.4.4河口微生物动态变化108

4.4.5近海噬藻体的重要功能108

4.5极端环境中的微生物110

4.5.1高温环境中的微生物110

4.5.2低温环境中的微生物111

4.5.3高盐环境中的微生物112

4.5.4高酸环境中的微生物112

4.5.5高碱环境中的微生物113

4.5.6高压环境中的微生物114

4.5.7高辐射环境中的微生物115

复习思考题115

主要参考文献116

第5章 环境微生物的遗传与变异117

5.1环境微生物的遗传和变异现象及其意义117

5.2微生物遗传与变异的分子基础118

5.2.1 DNA的结构与功能118

5.2.2中心法则与蛋白质的合成124

5.3环境微生物的变异与育种128

5.3.1基因突变及其特点128

5.3.2基因突变的类型133

5.3.3基因突变的应用134

5.4基因重组138

5.4.1真核微生物的杂交139

5.4.2原核微生物的接合140

5.4.3原核微生物的转导141

5.4.4转化142

5.4.5原生质体融合144

5.4.6基因工程144

5.5菌种的衰退、复壮和保藏147

5.5.1菌种的衰退与复壮147

5.5.2菌种的保藏148

复习思考题149

主要参考文献149

第6章 环境微生物生态学151

6.1生态学概述151

6.1.1微生物生态学的定义和研究内容151

6.1.2生物种群和群落151

6.1.3生态系统和生物圈153

6.1.4生态平衡157

6.2微生物之间和与动植物之间的关系157

6.2.1湿地的典型微生物生态作用157

6.2.2微生物与微生物之间的关系159

6.2.3微生物与植物之间的关系162

6.2.4微生物与人和动物之间的关系164

6.3环境微生物的生物多样性167

6.3.1微生物多样性167

6.3.2可培养微生物和不可培养微生物168

6.4环境微生物基因组信息所展示的生物进化规律170

6.4.1分子系统发育分析170

6.4.2 DNA和蛋白质的进化172

6.4.3基因组的生物多样性175

6.4.4环境微生物抗生素抗性的生态规律179

6.5废水处理中的微生物群落及其分子生态学分析180

6.5.1好氧活性污泥处理的微生物群落180

6.5.2废水深度处理中的微生物群落181

复习思考题183

主要参考文献184

第7章 环境微生物在物质循环和污染物代谢中的作用186

7.1微生物与物质循环186

7.1.1氧循环186

7.1.2碳循环187

7.1.3氮循环192

7.1.4硫循环196

7.1.5磷循环198

7.1.6氢循环200

7.1.7铁、锰循环201

7.1.8其他微量元素的营养性和毒性202

7.2环境中微生物与化学物质的相互作用202

7.2.1化学不平衡的复杂环境202

7.2.2微生物对环境中化学物质状态的影响203

7.2.3微生物细胞对环境中化学物质的响应205

7.3微生物与金属的相互作用206

7.3.1环境中金属的微生物可利用性207

7.3.2金属和类金属的生物甲基化208

7.3.3金属对微生物细胞的毒性效应211

7.3.4微生物对金属的抗性和解毒机制212

7.3.5微生物转化金属的有益效应和有害效应214

7.4环境微生物物质转化的热力学规律219

7.4.1生命体系中的热力学原理219

7.4.2温室气体及其生物地球化学循环221

7.5环境微生物的污染物代谢223

7.5.1污染物的结构、毒性与微生物降解性之间的关系223

7.5.2影响污染物微生物降解的环境因素225

7.5.3有机污染物的微生物降解途径226

复习思考题238

主要参考文献238

第8章 污染控制的微生物学原理240

8.1废水生物处理的环境微生物学技术240

8.1.1废水微生物处理的原理240

8.1.2废水的污染指标及测定方法241

8.1.3活性污泥法243

8.1.4生物膜法246

8.1.5氧化塘法252

8.2废水脱氮除磷工艺及原理253

8.2.1脱氮除磷的意义253

8.2.2脱氮除磷原理253

8.2.3废水脱氮除磷工艺255

8.2.4生物脱氮除磷技术的发展趋势258

8.3厌氧反应器259

8.3.1厌氧生物处理的原理259

8.3.2厌氧生物处理法的发展261

8.3.3升流式厌氧污泥床反应器261

8.3.4厌氧折流反应器263

8.4有机固体废物的生物处理264

8.4.1堆制法264

8.4.2厌氧消化法（沼气发酵）266

8.5微生物在废气治理中的应用267

8.5.1废气的微生物处理方法267

8.5.2处理废气的微生物268

复习思考题269

主要参考文献270

第9章 环境微生物生物技术271

9.1环境微生物的基因工程271

9.1.1基因工程工具酶271

9.1.2环境微生物核酸的提取273

9.1.3环境微生物功能基因的克隆与表达273

9.1.4环境微生物基因工程菌的构建276

9.1.5基因工程菌的环境污染控制应用279

9.2环境微生物的蛋白质工程281

9.2.1固定化酶技术在环境治理中的应用282

9.2.2基因工程抗体及其环境应用283

9.2.3蛋白质工程疫苗及其环境意义283

9.3环境微生物的细胞工程284

9.3.1细胞融合284

9.3.2固定化微生物在环境治理中的应用286

9.3.3环境微生物的单细胞蛋白技术287

9.3.4农业生物控制中的环境微生物技术288

9.4环境微生物的代谢工程291

9.4.1微生物细胞外多聚物的开发与应用291

9.4.2微生物能源292

9.4.3微生物采油298

复习思考题299

主要参考文献299

第10章 环境微生物学实验方法301

10.1环境微生物取样和富集301

10.1.1培养基的配制与选择301

10.1.2环境微生物的取样303

10.1.3从野外微生物群落到微生物纯培养物304

10.1.4活性污泥中细菌的分离和培养305

10.1.5获得环境微生物纯培养的方法306

10.1.6环境微生物数量和生物量的测定方法307

10.2指示微生物311

10.2.1指示微生物的概念311

10.2.2总大肠菌群312

10.2.3粪大肠菌313

10.2.4粪链球菌313

10.2.5产气荚膜梭菌314

10.2.6异养平板计数314

10.2.7 噬菌体314

10.2.8其他指示微生物314

10.3显微技术315

10.3.1显微技术的原理315

10.3.2微生物的形态、特殊结构的观察319

10.3.3细菌的简单染色和革兰氏染色321

10.3.4应用分子探针和荧光探针显微术的原位检测321

10.4生理学方法322

10.4.1纯培养微生物活性测定323

10.4.2适于测定环境样品活性方法的选择324

10.4.3碳呼吸325

10.4.4放射性标记示踪物掺入细胞大分子326

10.4.5腺苷酸能荷327

10.4.6酶分析327

10.5免疫学方法328

10.5.1抗体328

10.5.2免疫检测方法328

复习思考题330

主要参考文献331

第11章 环境微生物学新技术332

11.1污染物致突变性的微生物检测方法332

11.1.1发光细菌监测法332

11.1.2艾姆氏试验333

11.2环境微生物的分子生态技术334

11.2.1核酸杂交检测技术334

11.2.2微生物分子生态学方法340

11.3环境微生物传感器347

11.3.1微生物传感器的结构和功能347

11.3.2微生物传感器的类型348

11.3.3微生物传感器在环境中的应用实例350

11.4生物芯片与环境微生物监测351

11.4.1生物芯片的工作原理352

11.4.2基因芯片检测分析环境样品的步骤353

11.4.3基因芯片在环境微生物监测中的应用354

11.5环境微生物基因组学与蛋白质组学355

11.5.1环境微生物基因组分析355

11.5.2宏基因组学357

11.5.3环境微生物蛋白质组学360

11.5.4蛋白质组学常用技术362

复习思考题364

主要参考文献364

附录366

附录A 实验室常用的培养基及其配置方法366

附录B 大肠菌群最大可能数（MPN）表367

附录C 常用染色液的配制方法369

附录D 环境微生物学有关的专业英文关键词370

附录E 环境微生物学有关的国际学术期刊373

附录F 环境微生物学有关的Internet数据库与网站373