1、環境微生物學教學大綱Environmental Microbiology課程編碼：21A62007 學分：3 課程類別：專業基礎課（必修）計劃學時：48 其中講課：48 實驗或實踐：0 上機：0適用專業：環境科學、環境工程推薦教材：周群英、王士芬編著，環境工程微生物學（第三版），高等教育出版社, 2008年參考書目：1、王家玲、李順鵬編，環境微生物學（第二版），高等教育出版社, 2003年2、周德慶編著，微生物學教程，高等教育出版社, 1999年課程的教學目的與任務通過課程教學，使學生掌握微生物學的基本理論和基礎知識，重點關注對環境工程極有意義的古菌、極端環境微生物；掌握微

2、生物及先進的分子生物學、分子遺傳學技術在環境工程中的應用；能夠應用微生物基礎知識分析和解決工程中出現的各類問題。課程的基本要求1、通過本門課程的學習，要求學生掌握微生物的基本概念與特征；2、掌握好氧菌、厭氧菌在水污染治理中的作用與微生物代謝中酶的作用；掌握微生物的生長繁殖及生長曲線在生態環境與污染物生化處理中的作用；3、了解微生物的遺傳和變異的初步知識；4、熟悉微生物在自然界各類物質循環和轉化中所起到的作用；5、熟悉廢水、廢氣和固廢污染治理中的基本微生物學原理和主要微生物群落。各章節授課內容、教學方法及學時分配建議（含課內實驗）緒論 建議學時：2教學目的與要求掌握微生物及其類群、特點、分類命名

3、；了解微生物的發展史和微生物在環境保護與環境處理之中的重要地位及作用。教學重點與難點 使學生了解微生物在環境保護與環境處理之中的重要地位及作用。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。授 課 內 容第一節 環境與環境工程面臨的問題、可持續發展與微生物第二節 環境工程微生物學的研究對象和任務一、環境工程微生物學的研究對象二、環境工微生物學的研究任務第三節 微生物的概述一、微生物的分類和命名二、病毒和類病毒三、原核微生物與真核微生物四、微生物的特點第一章 非細胞結構的超微生物病毒 建議學時：2教學目的與要求 掌握病毒的特點；了解病毒的形態和結構。教學重

4、點與難點 使學生了解掌握病毒繁殖過程；病毒對物理化學等因素的抵抗力；以及病毒危害與應用。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。授 課 內 容第一節 病毒的一般特征及其分類一、病毒的特點二、病毒的分類三、類病毒和朊病毒第二節 病毒的形態和結構一、病毒的形態和大小二、病毒的化學組成和結構第三節 病毒的繁殖一、病毒的繁殖過程二、噬菌體的溶原性第四節 病毒的測定與培養一、病毒的測定二、病毒的培養特征三、病毒的培養基四、病毒的培養第五節 病毒對物理、化學因素、抗生素的抵抗力及在污水處理過程中的去除效果一、病毒對物理因素的抵抗力二、病毒對

5、化學因素的抵抗力三、病毒對抗生素的抵抗力四、病毒在環境中的存活和污水處理過程中對病毒的去除效果第六節 病毒的危害、對策與應用一、病毒的危害與對策二、病毒的應用第二章 原核微生物 建議學時：5教學目的與要求 掌握細菌、藍細菌、放線菌的個體形態與大小，細胞結構及培養特征。教學重點與難點 細菌、藍細菌的特點和研究意義。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。授 課 內 容第一節 古菌域一、古菌的特點二、古菌的分類三、環境保護和環境工程領域研究古菌的意義第二節 細菌域一、細菌的個體形態與大小二、細菌的細胞結構三、細菌的培養特征四、細菌的物理化學特性五、細菌

6、的物理化學性質與污（廢）水生物處理的關系第三節 藍細菌一、藍細菌的形態大小二、藍細菌的細胞結構及其功能三、藍細菌的繁殖四、藍細菌的生境五、藍細菌的代謝六、藍細菌的分類七、藍細菌與人類及環境的關系第四節 放線菌一、放線菌的形態、大小和結構二、放線菌的菌落形態三、放線菌的繁殖四、放線菌的分類第五節 其他原核微生物一、立克次氏體二、支原體三、衣原體四、螺旋體第三章 真核微生物 建議學時：4教學目的與要求 掌握原生動物的分類及各綱特征；了解輪蟲、線蟲等特征及應用。掌握藻類、酵母菌、霉菌、傘菌的分類及特征。教學重點與難點 原生動物的特點和在污水處理中的應用。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下

7、自學為輔。授 課 內 容第一節 原生動物一、原生動物的一般特征二、原生動物的分類及各綱簡介三、原生動物的胞囊第二節 微型后生動物一、輪蟲二、線蟲三、寡毛類動物四、浮游甲殼動物五、苔蘚蟲、擬水螅第三節 藻類一、藻類的一般特征二、藻類的分類及各門特征簡介三、 藻類的分布及用途第四節 真菌一、酵母菌二、霉菌三、 傘菌第四章 微生物的生理 建議學時：7教學目的與要求 掌握酶的分類及其催化特性；了解微生物的組成；掌握微生物的能量代謝和合成代謝的特征；了解其他代謝途徑。教學重點與難點 營養物進入微生物細胞的方式；幾種能量代謝過程。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下

8、自學為輔。授 課 內 容第一節 微生物的酶一、酶的組成二、酶蛋白的結構三、酶的活性中心四、酶的分類與命名五、酶的催化特性六、影響酶促反應速率（或酶活力）的因素第二節 微生物的營養一、微生物細胞的化學組成二、微生物的營養物及營養類型三、碳氮磷比四、微生物的培養基五、營養物進入微生物細胞的方式第三節 微生物的能量代謝一、微生物的生物氧化和產能二、生物氧化類型與產能代謝三、三種生物氧化類型比較（以葡萄糖為例）四、其他代謝途徑五、 微生物發光機制與其應用第四節 微生物的合成代謝一、產甲烷菌的合成代謝二、化能自養型微生物的合成代謝三、光合作用四、異養微生物的合成代謝第五章 微生物的生

9、長繁殖與生存因子 建議學時：4教學目的與要求 掌握細菌的生長曲線和生存因子的影響；了解研究微生物生長的方法；掌握不利生存因子對微生物的影響；了解微生物之間的六種關系。教學重點與難點 細菌的生長曲線；各種不利生存因子對微生物的影響。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。授 課 內 容第一節 微生物的生長繁殖一、微生物的生長繁殖的概念二、研究微生物生長的方法三、細菌生長曲線在污（廢）水生物處理中的應用四、微生物生長量的測定方法第二節 微生物的生存因子一、溫度二、pH三、氧化還原電位四、溶解氧五、太陽輻射六、活度與滲透壓七、表面張力第三節 其他不利環境因子對微生物的影響一

10、、紫外輻射和電離輻射對微生物的影響二、超聲波對微生物的影響三、重金屬對微生物的毒害四、極端溫度對微生物的影響五、極端pH對微生物的影響六、干燥對微生物的影響七、一些有機物對微生物的影響八、抗生素對微生物的影響第四節 微生物與微生物之間的關系一、競爭關系二、原始合作關系三、共生關系四、偏害關系五、捕食關系六、寄生關系第五節 菌種的退化、復壯與保藏一、菌種的退化和復壯二、 菌種的保藏第六章 微生物的遺傳和變異 建議學時：4教學目的與要求 掌握DNA的結構與復制；DNA的變性與復性；了解微生物的遺傳密碼；掌握基因重組的三種方法；了解分子遺傳學新技術的實際應用。教學重點與難點 DNA的結構與

11、復制以及DNA的變性與復性；PCR技術在環境工程中的應用。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。授 課 內 容第一節 微生物遺傳一、遺傳和變異的物質基礎DNA二、DNA的結構和復制三、DNA的變性和復性四、RNA五、遺傳密碼六、微生物生長與蛋白質合成、七、微生物的細胞分裂第二節 微生物的變異一、變異的實質基因突變二、 突變的類型第三節 基因重組一、雜交二、轉化三、轉導第四節 突變體的檢測與篩選一、突變體的檢測二、突變體的篩選第五節 分子遺傳學新技術在環境工程與環境保護中的應用一、遺傳工程在環境保護中的應用二、基因工程技術在環境保護中的應用三、PCR技術在環

12、境工程中的應用四、分子遺傳學的綜合技術用于環境微生物鑒定和種群動態分析第七章 微生物的生態 建議學時：4教學目的與要求 掌握生態系統的定義；熟悉土壤、空氣、水體微生物生態。教學重點與難點 土壤、空氣、水體微生物生態。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。授 課 內 容第一節 生態系統一、生態系統和生物圈二、生態平衡三、 生態系統的分類第二節 土壤微生物生態一、土壤的生態條件二、微生物在土壤中的種類、數量與分布三、土壤自凈和污染土壤的微生物生態四、土壤污染與土壤生物修復第三節 空氣微生物生態一、空氣的生態條件二、空氣微生物的種類、數量和分布三、空氣微生物的衛

13、生標準及生物潔凈技術四、空氣微生物檢測五、軍團菌病第四節 水體微生物生態一、水體中微生物的來源二、水體的微生物群落三、水體自凈和污染水體的微生物生態四、水體富營養化第八章 微生物在環境物質循環中的作用 建議學時：4教學目的與要求 掌握氧循環、碳循環、氮循環；了解硫循環、磷循環、鐵循環、錳循環等。教學重點與難點 硝化作用、反硝化作用、固氮作用等。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。授 課 內 容第一節 氧循環第二節 碳循環一、纖維素的轉化二、半纖維素的轉化三、果膠質的轉化四、淀粉的轉化五、脂肪的轉化六、木質素的轉化七、烴類物質的轉化第三節 氮循環一、蛋白質水解與氨基酸轉化二、

14、尿素的氨化三、硝化作用四、反硝化作用五、固氮作用六、其他含氮物質的轉化第四節 硫循環一、含硫有機物的轉化二、無機硫的轉化第五節 磷循環一、含磷化合物的轉化二、 無機磷化合物的轉化第六節 鐵循環第七節 錳循環第八節 汞循環第九章 水環境污染控制與治理的生態工程及微生物學原理 建議學時：4教學目的與要求 掌握好氧活性污泥法、好氧生物膜法；了解活性污泥絲狀膨脹的成因。教學重點與難點 好氧活性污泥法；控制活性污泥絲狀膨脹的對策。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。授 課 內 容第一節 污水生物處理中的生態系統一、好氧活性污泥法二、 好氧生物膜法第二節

15、活性污泥絲狀膨脹的成因及控制對策一、活性污泥絲狀膨脹的成因二、 控制活性污泥絲狀膨脹的對策第三節 厭氧環境中活性污泥和生物膜的微生物群落一、厭氧消化甲烷發酵二、光合細菌處理高濃度有機廢水三、 含硫酸鹽廢水的厭氧微生物處理第十章 污（廢）水深度處理和微污染水預處理中的微生物學原理 建議學時：4教學目的與要求 掌握脫氮、除磷的原理及工藝；掌握水的消毒方法；了解人工濕地生態系統的基本特征。教學重點與難點 脫氮、除磷的原理及工藝。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。授 課 內 容第一節 污水深度處理脫氮、除磷與微生物學原理一、污（廢）水脫氮、除磷的目的

16、和意義二、天然水體中氮、磷的來源三、微生物脫氮原理、脫氮微生物及脫氮工藝四、微生物除磷原理、除磷微生物及其工藝第二節 微污染水源水預處理中的微生物學原理一、微污染水源水預處理的目的和意義二、水源水污染源和污染物三、微污染水源水微生物預處理及微生物群落第三節 人工濕地中微生物與水生植物凈化污（廢）水的作用一、人工濕地生態系統二、人工濕地凈化污（廢）水的基本原理三、人工濕地各組成的功能四、人工濕地生態系統處理污（廢）水的效果第四節 飲用水的消毒與其微生物學效應一、水消毒的重要性二、 水的消毒方法第十一章 有機固體廢物與廢氣的微生物處理及其微生物群落 建議學時：2教學目的與要求 掌握堆肥法

17、；了解固廢處理系統微生物的基本特征。教學重點與難點 堆肥法的類型和原理。授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。授 課 內 容第一節 有機固體廢物與廢氣的微生物處理及其微生物群落一、堆肥法二、 垃圾和脫水污泥衛生填埋及其滲濾液處置第二節 廢氣的生物處理一、廢氣的處理方法二、 幾種典型廢氣的微生物處理方法第十二章 微生物學新技術在環境工程中的應用 建議學時：2教學目的與要求 掌握酶的提取、酶的純化步驟、固定化酶和固定化微生物的固定化方法、微生物自身絮凝和沉淀作用；了解固定化酶和固定化微生物在環境工程中的應用及前景、微生物能源等。教學重點與難點 固定化酶和固定化細胞等固定化方法授 課 方 法 以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。授 課 內 容第一節 固定化酶和固定化細胞在環境工程中的應用一、酶制劑劑型二