环境微生物学(第3版)/乐毅全

1绪论1

1.1环境微生物学的形成和发展1

1.2环境微生物学的研究对象和任务2

1.2.1环境微生物学的研究内容2

1.2.2学习环境微生物学的意义3

1.3微生物的概述3

1.3.1微生物的定义3

1.3.2微生物的特点4

1.3.3微生物的分类6

1.3.4微生物的命名8

2病毒10

2.1病毒的特征和分类10

2.1.1病毒的特点10

2.1.2病毒的分类和命名10

2.2病毒的形态和结构11

2.2.1病毒的形态和大小11

2.2.2病毒的化学组成和结构12

2.2.3病毒的宿主13

2.3亚病毒和新兴病毒14

2.3.1类病毒14

2.3.2拟病毒14

2.3.3朊病毒14

2.3.4新兴病毒15

2.4病毒的增殖过程15

2.4.1病毒的增殖过程15

2.4.2毒性噬菌体和温和噬菌体16

2.5病毒的培养和计数17

2.5.1病毒的培养特征17

2.5.2病毒的培养基17

2.5.3动物病毒的空斑实验17

2.5.4噬菌体的培养和测定18

2.6环境因子对病毒的影响和病毒的存活18

2.6.1物理因素的影响18

2.6.2化学因素的影响19

2.6.3病毒的存活19

3原核微生物22

3.1细菌22

3.1.1细菌的个体形态和大小22

3.1.2细菌的细胞结构23

3.1.3细菌的繁殖29

3.1.4细菌的培养特征29

3.1.5细菌的物理化学性质31

3.1.6细菌的分类和鉴定33

3.2古菌38

3.2.1古菌的研究38

3.2.2古菌的特点38

3.2.3古菌的分类39

3.2.4古菌在生物界的特殊地位40

3.3放线菌41

3.3.1放线菌的形态和大小41

3.3.2放线菌的菌落形态41

3.3.3放线菌的生活史和繁殖42

3.3.4放线菌的主要类群42

3.3.5放线菌在自然界中的分布和在生产实际中的应用43

3.4蓝细菌43

3.4.1蓝细菌的特点43

3.4.2蓝细菌的分类43

3.4.3蓝细菌的分布与生态44

3.5其他原核微生物44

3.5.1螺旋体44

3.5.2立克次体45

3.5.3衣原体45

3.5.4支原体45

4真核微生物48

4.1原生动物48

4.1.1原生动物的一般特征48

4.1.2原生动物的分类及各纲简介49

4.2微型后生动物54

4.2.1轮虫54

4.2.2线虫54

4.2.3寡毛类55

4.2.4浮游甲壳动物55

4.3真核藻类55

4.3.1真核藻类的一般特征55

4.3.2藻类的分类及各门特征简介56

4.3.3藻类与环境保护60

4.4真菌61

4.4.1真菌的一般特点61

4.4.2真菌的分类61

4.4.3酵母菌61

4.4.4霉菌62

4.4.5伞菌66

5微生物的生理68

5.1生物生命活动的催化剂——酶68

5.1.1酶的概念68

5.1.2酶的催化特性68

5.1.3酶的组成69

5.1.4酶蛋白的结构70

5.1.5酶的活性中心和酶与底物结合的机理71

5.1.6酶的分类与命名72

5.1.7酶活力和影响酶活力的因素73

5.2微生物的营养76

5.2.1微生物的化学组成76

5.2.2微生物的营养物质和营养类型77

5.2.3微生物的培养基79

5.2.4微生物对底物进行代谢的过程80

5.3微生物的能量代谢82

5.3.1生物氧化概述82

5.3.2生物氧化的类型83

5.3.3发光现象89

5.4微生物的合成代谢89

5.4.1合成代谢概述89

5.4.2产甲烷菌的合成代谢91

5.4.3化能自养微生物的合成代谢91

5.4.4光合作用91

5.4.5异养微生物的合成代谢93

5.4.6初级代谢与次级代谢93

6微生物的生长与环境因子的影响96

6.1微生物的生长96

6.1.1微生物生长繁殖的概念96

6.1.2微生物的培养方法和生长曲线96

6.1.3微生物生长曲线在废水微生物处理中的应用101

6.1.4微生物生长繁殖的测定102

6.1.5微生物的死亡及其测定103

6.2影响微生物生长的环境因子103

6.2.1温度103

6.2.2pH106

6.2.3氧化还原电位107

6.2.4溶解氧107

6.2.5辐射109

6.2.6水的活度与渗透压110

6.2.7重金属111

6.2.8若干有机物111

6.2.9抗生素112

6.2.10其他因素113

7微生物的遗传和变异116

7.1微生物的遗传和变异现象和意义116

7.1.1微生物的遗传和变异现象概述116

7.1.2遗传和变异的意义117

7.2微生物的遗传117

7.2.1遗传和变异的物质基础——DNA117

7.2.2DNA的结构与复制121

7.2.3DNA的变性和复性123

7.2.4RNA及其作用124

7.2.5微生物生长与蛋白质合成126

7.2.6微生物的细胞分裂127

7.3微生物的变异127

7.3.1变异的实质127

7.3.2基因突变的特点和类型127

7.3.3基因重组130

7.3.4基因工程及在环境保护中的应用132

8微生物生态学137

8.1生态学原理137

8.1.1生态学的定义和研究内容137

8.1.2种群和群落138

8.1.3生态系统139

8.1.4生态平衡141

8.1.5微生物生态系统与微生物生态学142

8.2土壤中的微生物142

8.2.1土壤的生态条件142

8.2.2微生物在土壤中的数量、种类和分布143

8.2.3土壤自净和污染土壤微生物生态144

8.3空气中的微生物145

8.3.1空气的生态条件145

8.3.2空气微生物的来源、特点和种类145

8.3.3空气微生物的卫生标准及生物洁净技术146

8.4水体中的微生物148

8.4.1水体中的微生物群落148

8.4.2水体自净和污染水体的微生物生态150

8.4.3水体富营养化155

8.5微生物之间及其与动物、植物之间的相互关系157

8.5.1微生物之间的相互关系157

8.5.2微生物与高等植物之间的相互关系158

8.5.3微生物与人类和动物之间的相互关系159

9微生物在环境物质循环中的作用163

9.1自然界的物质循环163

9.1.1物质循环与生物163

9.1.2水循环是物质循环的核心164

9.2微生物与碳循环164

9.2.1碳循环的过程164

9.2.2微生物在碳循环中的作用165

9.2.3微生物对主要含碳化合物的转化和分解过程165

9.3微生物与氮循环170

9.3.1氮循环的过程170

9.3.2微生物在氮循环中的作用171

9.4微生物与硫循环174

9.4.1硫循环的过程174

9.4.2微生物在硫循环中的作用174

9.5微生物与磷循环176

9.5.1磷循环的过程176

9.5.2微生物在磷循环中的作用176

10微生物和环境污染控制与治理179

10.1废水好氧生物处理中的微生物179

10.1.1好氧活性污泥法179

10.1.2好氧生物膜法185

10.1.3氧化塘186

10.2厌氧生物处理中的微生物187

10.2.1厌氧消化——甲烷发酵188

10.2.2光合细菌处理高浓度有机废水189

10.2.3含硫酸盐废水的厌氧处理189

10.3废水的脱氮和除磷190

10.3.1废水脱氮和除磷的目的与意义190

10.3.2废水生物脱氮原理及工艺190

10.3.3废水生物除磷原理及工艺192

10.4有机固体废物处理中的微生物194

10.4.1堆肥法194

10.4.2填埋法及渗滤液195

10.5废气生物处理中的微生物195

10.5.1废气的处理方法195

10.5.2含硫恶臭污染物及NH3、CO2的微生物处理196

10.6环境监测与微生物197

10.6.1水体污染的生物检验197

10.6.2利用微生物检测环境毒性的方法197

10.7环境生物修复技术与微生物198

10.7.1环境生物修复技术概述198

10.7.2环境生物修复技术的类型199

10.7.3环境生物修复中的微生物200

10.7.4环境生物修复的发展前景200

10.8微生物与大气CO2固定201

10.8.1微生物固定CO2的机理201

10.8.2固定CO2的微生物种类202

10.8.3环境中的固碳微生物202

11微生物学新技术在环境科学领域中的应用205

11.1固定化技术205

11.1.1固定化酶和固定化微生物的定义和特点205

11.1.2酶的分离提纯206

11.1.3酶的固定化方法206

11.1.4细胞的固定化方法207

11.1.5固定化酶和固定化微生物在环境工程中的应用207

11.2微生物絮凝剂207

11.2.1微生物絮凝剂的特点208

11.2.2微生物絮凝剂的结构组成和化学本质208

11.2.3微生物絮凝剂的絮凝机理209

11.2.4微生物絮凝剂的合成和应用210

11.3分子生物技术在环境科学领域中的应用211

11.3.1核酸探针和PCR技术211

11.3.216S rDNA序列及其同源性的分析212

11.3.3生物芯片212

11.3.4高通量测序技术213

11.4微生物非培养技术的原理与应用214

11.4.1环境中微生物的多样性和非培养微生物214

11.4.2微生物非培养技术的原理、特点214

11.4.3微生物非培养技术的应用216

12环境微生物学实验218

12.1实验须知218

12.2光学显微镜的使用及原核微生物的个体形态观察218

12.2.1实验目的218

12.2.2实验材料与器皿218

12.2.3普通光学显微镜的原理、结构218

12.2.4显微镜的使用221

12.2.5实验内容221

12.2.6思考题221

12.3真核微生物的个体形态观察221

12.3.1实验目的221

12.3.2实验原理222

12.3.3实验材料与器皿222

12.3.4实验方法与步骤222

12.3.5思考题222

12.4四大类微生物菌落形态的识别222

12.4.1实验目的222

12.4.2实验原理222

12.4.3实验材料与器皿223

12.4.4实验方法与步骤223

12.4.5思考题224

12.5微生物细胞的直接计数和细胞的显微测量224

12.5.1实验目的224

12.5.2实验原理224

12.5.3实验材料与器皿225

12.5.4实验方法与步骤225

12.5.5思考题226

12.6细菌的简单染色和革兰染色226

12.6.1实验目的226

12.6.2实验原理226

12.6.3实验材料与器皿226

12.6.4实验方法与步骤226

12.6.5注意事项227

12.6.6思考题227

12.7培养基的配制与灭菌227

12.7.1实验目的227

12.7.2实验原理227

12.7.3实验材料与器皿228

12.7.4实验方法与步骤228

12.7.5思考题230

12.8活性污泥中细菌的纯种分离和培养230

12.8.1实验目的230

12.8.2实验原理230

12.8.3实验材料与器皿231

12.8.4实验方法与步骤231

12.8.5思考题233

12.9纯培养菌体和菌落形态的观察233

12.9.1实验目的233

12.9.2实验材料与器皿233

12.9.3实验方法与步骤233

12.9.4思考题234

12.10细菌淀粉酶的测定234

12.10.1实验目的234

12.10.2实验原理234

12.10.3实验材料与器皿234

12.10.4实验方法与步骤234

12.10.5思考题235

12.11细菌菌落总数的测定235

12.11.1实验目的235

12.11.2实验原理235

12.11.3实验材料与器皿235

12.11.4实验方法与步骤235

12.11.5思考题237

12.12总大肠菌群的检测237

12.12.1实验目的237

12.12.2实验原理237

12.12.3实验材料与器皿237

12.12.4实验方法与步骤238

12.12.5思考题239

12.13耐热大肠菌群的检测239

12.13.1实验目的239

12.13.2实验原理239

12.13.3实验材料与器皿240

12.13.4实验方法与步骤240

12.13.5思考题241

12.14环境样品中总DNA的提取241

12.14.1实验目的241

12.14.2实验原理241

12.14.3实验材料与器皿242

12.14.4实验方法与步骤242

12.14.5思考题243

12.15PCR扩增总DNA中16S rDNA基因片段及琼脂糖凝胶电泳243

12.15.1实验目的243

12.15.2实验原理243

12.15.3实验材料与器皿244

12.15.4实验方法与步骤244

12.15.5思考题245

附录246

附录一教学常用染色液的配制246

附录二常用染色方法247

附录三教学用培养基248

附录四总大肠菌群检索表（MPN法）251

参考文献254