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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