环境生物技术实验讲义(1)
环境生物学实验复习大纲1综述
环境生物学实验复习大纲一、名词解释（3*2’=6’）1、培养基：培养基是人工配置的、适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养物质。
2、基础培养基：含有一般细菌生长繁殖需要的基本的营养物质，可作为一些特殊培养基的基础成分，最常用的是天然培养基中的牛肉膏蛋白胨培养基。
3、鉴别培养基：含有某种特定化合物的培养基，某种微生物在这种培养基上培养后，它所产生的某种代谢产物与这种特定化合物能发生某种明显的特征性反应，据此将其与其它的微生物区别开。
4、选择培养基：利用微生物对某种化学物质的不同，在培养基中加入这类物质，抑制不需要的微生物的生长，从而分离或鉴别某种微生物，如加氨苄青霉素的培养基。
5、灭菌：灭菌是用物理或化学的方法来杀死或除去物品上或环境中的所有微生物。
6、菌落：平板培养基含有细菌生长所需要的营养成分，当取自不同来源的样品接种于培养基上，在适宜的条件下，1~2d内每一个菌体能通过细胞分裂（2n）而进行繁殖，形成一个可见的细胞群体，成为菌落。
7、物镜的同焦现象：在一般情况下，当物像在一种物镜中已清晰聚焦后，转动物镜转换器将其他物镜转到工作位置进行观察时，物像将保持基本准焦的状态，这种现象称为物镜的同焦(parfocal) 。
利用这种同焦现象，可以保证在使用高倍镜或油镜等放大倍数高、工作距离短的物镜时仅用细调节器即可对物像清晰聚焦，从而避免由于使用粗调节器时可能的误操作而损坏镜头或载玻片。
8、光合作用：绿色植物的叶绿体吸收光能，利用水分和二氧化碳合成糖类等有机物，并释放氧的过程称为光合作用。
二、不定向选择（15*3’=45’）1、培养基的主要作用是用于培养、分离、鉴定、保存各种微生物，或积累代谢产物。
2、按培养基的成分可分为：天然培养基、合成培养基、半合成培养基；按培养基的物理状态可分为：液体培养基、固体培养基、半固体培养基；按培养基的用途可分为：基础培养基、营养培养基（加富培养基）、鉴别培养基、选择培养基。
《环境生物技术》课件
01
微生物通过分解有机物，将复杂的有机物转化为简单的无机物
，为其他生物提供能量和养分。
转化能量
02
微生物在生态系统中扮演着生产者和消费者的角色，通过光合
作用或分解有机物获得能量，维持生态平衡。
净化环境
03
微生物可以降解和转化有毒有害物质，净化水体、土壤和空气
等环境介质。
微生物的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ解原理
酶促反应
微生物通过分泌酶来分解有机物，酶是一种具有高度选择性的生物 催化剂，能够加速有机物的分解。
技术瓶颈与挑战
技术应用范围有限
目前的环境生物技术主要集中在 某些特定领域，对于一些复杂的 环境问题，技术的适应性和效果 有待提高。
技术转化率低
尽管有一些环境生物技术的研究 成果，但这些成果在实际应用中 的转化率较低，难以实现大规模 应用。
缺乏系统性的解决
方案
针对环境问题的复杂性，需要提 供系统性的解决方案，而不仅仅 是单一的技术应用。
生物膜法
通过生物膜上的微生物降解废水中的 有机物，常见的有生物滤池、生物转 盘等。
厌氧生物处理
在无氧条件下，利用厌氧微生物将废 水中的有机物转化为甲烷和二氧化碳 等，实现废水的净化。
固体废物处理
总结词
利用生物技术对固体废物进行稳定化和减量化处理，减少对环境的危 害。
堆肥化
将有机固体废物堆放在一定条件下，利用微生物的作用将其转化为稳 定的腐殖质，实现废物的资源化利用。
通过显微观察和生理生化实验等方法 对分离得到的微生物进行鉴定和纯度 检测。
培养基的使用
根据分离的微生物种类和目的，选择 适合的培养基，以保证微生物的生长 和繁殖。
PART 03
《环境微生物学》讲义大纲
《环境微生物学》讲义大纲第一章绪论前言1．微生物学的形成与进展●推测时期●观察时期●培养时期巴斯德、科赫等的奉献简介●生理学研究时期2．环境微生物学的形成与进展第一节、微生物的特点一、个体小、种类多、分布广、代谢类型多样二、繁殖快三、代谢强度大：四、数量多五、易变异第二节、环境微生物学的研究内容一、自然环境中的微生物生态学研究二、污染环境中的微生物生态学研究三、废水、废物的生物处理中的微生物学原理与方法研究四、环境监测与评价的微生物方法与原理研究第三节、学习环境微生物的意义21世纪环境微生物学展望重点：微生物、微生物的特点，环境微生物学的要紧学习内容与学习方法第二章、环境中微生物的要紧类群前言微生物的种类繁多，根据它们的形态、结构与生理性状等特征，要紧归纳如下：原核微生物与真核微生物的要紧区别第一节、细菌细菌是一大群单细胞原核微生物，是微生物学的要紧研究对象，也是环境微生物学的讨论重点。
一、细菌的形状与大小1、细菌的个体形态（三种要紧形态）2、菌落的形态（colony）固体培养基（1）细菌在固体琼脂（1.5～2.0％）平板上的菌落特征（2）在半固体琼脂（0.3～0.5％）试管培养基中穿刺接种所形成的培养特征（3）在明胶试管培养基中穿刺接种所形成的培养特征二、细菌细胞的结构细菌细胞结构模式图1、细胞壁（1）功能：（2）结构：（3）细胞壁与革兰氏染色染色的历史进展与染色原理染色方法可分为简单染色法与复染色法之分。
步骤与原理。
革兰氏染色的机理2、细胞膜（1）细胞膜的结构（2）功能：3、细胞核：细菌的细胞核没有核膜与核仁，没有固定形态，结构简单。
细菌质粒（plasmid），降解质粒。
4、细胞质及其内含物（1）细胞质：（2）细胞质内含物：5、荚膜（1）类型：大荚膜、微荚膜、粘液层、粘接物、菌胶团（2）化学构成（3）功能及意义6、鞭毛：运动器细菌的趋光性、趋化性等7、芽孢：某些细菌在生长的一定阶段，能形成对不良环境条件具有较强抗性的休眠体。
环境生物学实验讲义2012
实验技术课的主旨和要求1.1实验技术的主旨任何科学知识和理论都来源于实际的观察和科学实验,这一点对于环境科学更是如此.实验技术课程是大多数课程的重要组成部分,在实验课上培养起来的科研素质和实验技能,不仅对学生完成学业而且对从事创新性课题研究都具有重要而深远的意义。
实验技能的培养包括：①设计实验，在了解实验原理和目的基础上，逐渐学会自己设计实验；②观察与测量，这是实验过程的主要内容；③实验记录，真实准确地记录实验中每一个数据、每一个细节并且及时进行整理；④分析和解释数据，是处理实验数据的基本功；⑤写作实验报告，是对实验技术过程和实验结果的总结，同时也是提升综合科研素质和实验能力的重要一环。
1.2实验技术课的基本要求1.2.1课前充分准备课前务必做到如下准备①预先仔细阅读实验讲义内容，明确实验目的和实验技术。
该实验与当前的课堂学习有关吗？是否需要复习或预习这部分内容？完成预习报告。
②实验时携带记录本，钢笔等必要的文具，以便记录实验中的数据和现象。
③认真了解并严格遵守实验室和野外工作的规则。
1.2.2 实验过程实验过程中认真、准确地记录每一个数据和每一个细节，不管是否对实验结果有意义，都要记录下来，不放过任何疑点。
实验过程中保持桌面整洁，实验记录本放在工作区附近，但不要放在工作区内；把清洁的器具放在实验桌的一边，使用过的放在另一边。
对于公用的实验试剂和用具，遵守“物归原处”的原则，用完后立即原样放好。
这是对自己对他人都方便的职业习惯，必须注意养成。
1.2.3 按时完成实验报告或论文在完成实验内容后或阶段性实验后，必须及时地进行总结，对实验内容和实验结果用简洁的文字表达出来，这就是实验报告，如果是阶段性课题研究就是科学论文。
写作实验报告和科学论文的过程也是提高写作水平和整理、提高科研水平的过程。
写实验报告时，从“材料和方法”开始写起，是最容易入手的方法。
把实验中所用的实验材料和实验方法用简洁的文字尽可能详细而又准确地表述出来。
环境生物技术实验讲义
实验一细菌淀粉酶和过氧化氢酶定性测定一、实验目的①了解过氧化氢酶试验的反应原理和用途。
②了解淀粉酶试验的反应原理和用途。
③通过对淀粉酶和过氧化氢酶的定性测定，加深对酶和酶促反应的感性认识。
二、实验原理酶是微生物机体内生物合成的一种生物催化剂，它是高分子蛋白质，具有催化生物化学反应加速进行，并具有传递电子、原子和化学基团的作用。
微生物的酶按它所在细胞的部位分为胞外酶、胞内酶及表面酶。
本实验对胞外酶中的两种即淀粉酶和过氧化氢酶(亦叫接触酶)进行定性测定。
细菌淀粉酶能将遇碘呈蓝色的淀粉水解为遇碘不显色的糊精，并进一步转化为糖，淀粉被酶催化分解后用碘检测不到其变色现象；过氧化氢酶能将过氧化氢快速分解为水和氧气，能用肉眼很容易的观测到产生的气泡。
三、实验仪器和试剂①试管(15mm-150mm)5支、试管架1个、培养皿(90mm)3套、接种环。
②肉膏胨淀粉琼脂培养基(1L) : 蛋白胨10g、Nacl 5g、牛肉膏5g、可溶性淀粉2g、琼脂15g、蒸馏水定容到1000ml 121℃灭菌20min。
③4％淀粉溶液1滴瓶:4g可溶性淀粉加水至100ml④革氏碘液1滴瓶:碘1g、KI 2g、蒸馏水300ml （将I与KI先行混合，加入蒸馏水少许充分振摇，待完全溶解后，再加蒸馏水至300ml。
⑤9％过氧化氢1滴瓶：30％过氧化氢30ml 蒸馏水70ml⑥枯草杆菌和大肠杆菌斜面各一支。
⑦活性污泥四、实验方法(一)生活污水活性污泥混合液中淀粉酶的测定①取3支干净的试管，按1、2、3对照编号。
放在试管架上备用。
②在1号、2号试管内分别加入5ml、10ml的活性污泥混合液，再在1号和2号试管中分别加10 ml和5 ml蒸馏水。
在对照管内加15 ml 蒸馏水。
③在1号、2号、3号及对照管中分别加入4％的淀粉液4滴(淀粉液的用量，在做预备实验时根据样品中淀粉酶含量多少而定)，迅速摇匀并记下反应的初始时间。
④在上述3个管内分别加4滴碘液(碘液用量在预备实验时酌定)，迅速摇匀，这时各管均呈蓝色。
《环境生物学及现代生物技术实验》教案
《环境生物学及现代生物技术实验》教案第一章：环境生物学实验基础1.1 环境生物学概述1.了解环境生物学的定义和研究内容2.掌握环境生物学的研究方法和技术手段1.学习实验设计的基本原则和方法第二章：环境生物学实验技术2.1 生物样品采集与处理1.学习生物样品采集的方法和注意事项2.掌握生物样品的处理技术2.2 环境因素的测定与分析1.了解环境因素的种类和测定方法2.熟悉环境因素分析的实验操作步骤第三章：现代生物技术实验基础3.1 生物技术概述1.了解生物技术的定义和发展历程2.掌握生物技术的主要研究领域和应用领域3.2 基因工程实验技术1.学习基因工程实验的基本操作步骤2.熟悉基因克隆与表达的实验方法第四章：环境生物学实验案例分析4.1 水环境生物学实验案例1.学习水环境中生物样品的采集与处理方法2.掌握水环境因素的测定与分析技术4.2 土壤环境生物学实验案例1.学习土壤生物样品的采集与处理方法2.掌握土壤环境因素的测定与分析技术第五章：现代生物技术实验案例5.1 基因表达与功能验证实验1.学习基因表达载体的构建与转染方法2.掌握基因功能的验证实验技术5.2 环境生物降解实验1.学习环境生物降解技术的基本原理和方法2.熟悉环境生物降解实验的操作步骤第六章：环境生物学实验数据分析6.1 实验数据处理与分析1.掌握环境生物学实验数据的处理方法2.学习利用统计学方法分析实验数据6.2 实验结果的解释与讨论1.学习如何解释实验结果第七章：现代生物技术实验数据分析7.1 基因表达数据分析1.了解基因表达数据分析的基本方法2.掌握基因表达数据统计分析的技术7.2 生物信息学应用1.学习生物信息学的基本概念和方法2.熟悉生物信息学在生物技术实验中的应用8.2 实验报告案例分析1.分析优秀实验报告的案例9.1 生物技术实验报告特点9.2 生物技术实验报告案例分析1.分析优秀生物技术实验报告的案例第十章：实验安全与伦理10.1 实验安全知识1.学习实验安全的基本原则和措施2.掌握实验室安全事故的应急处理方法10.2 实验伦理与规范1.了解实验伦理的基本原则和内容2.学习实验规范和实验室行为准则重点和难点解析重点环节一：环境生物学概述和实验设计补充和说明：在教学过程中，需要重点关注环境生物学的定义、研究内容和研究方法，以及实验设计的原则和技巧。
《环境生物学及现代生物技术实验》教案
《环境生物学及现代生物技术实验》教案第一章：环境生物学实验基本原理与技能1.1 实验目的与意义1.2 实验原理与方法1.3 实验器材与试剂1.4 实验步骤与操作要点1.5 实验数据处理与分析第二章：环境生物学样品采集与处理2.1 样品采集方法2.2 样品处理与保存2.3 样品分析与检测2.4 实验结果与讨论第三章：生物指示物与环境监测3.1 生物指示物的概念与作用3.2 生物指示物的选择与采集3.3 生物指示物的检测与分析3.4 环境监测案例分析3.5 实验思考与讨论第四章：现代生物技术在环境生物学中的应用4.1 概述4.2 PCR技术在环境生物学中的应用4.3 基因芯片技术在环境生物学中的应用4.4 生物传感器技术在环境生物学中的应用4.5 实验案例分析与讨论第五章：环境生物修复技术及应用5.1 生物修复技术的概念与分类5.2 微生物接种技术及其应用5.3 植物修复技术及其应用5.4 生物反应器技术及其应用5.5 实验案例分析与讨论第六章：微生物学实验技术6.1 微生物的分离与纯化6.2 微生物的鉴定与计数6.3 微生物的生长曲线与代谢产物分析6.4 微生物的基因提取与PCR扩增6.5 实验结果与分析第七章：环境DNA分析技术7.1 环境DNA提取与纯化7.2 PCR扩增与环境DNA测序7.3 生物信息学分析与环境DNA数据库建立7.4 环境DNA在生物监测中的应用7.5 实验案例分析与讨论第八章：生物传感器技术8.1 生物传感器的类型与原理8.2 生物传感器的制备与表征8.3 生物传感器在环境监测中的应用8.4 实验设计与数据分析第九章：生物反应器技术9.1 生物反应器的设计与操作9.2 微生物在生物反应器中的生长与代谢9.3 生物反应器在环境修复中的应用9.4 实验过程监控与优化9.5 实验结果分析与讨论第十章：生态恢复与生物多样性保护10.1 生态恢复的基本原理与方法10.2 生物多样性的概念与保护策略10.3 植物修复技术在生态恢复中的应用10.4 微生物接种技术在生态恢复中的应用10.5 实验案例分析与讨论第十一章：环境生物工程案例分析11.1 环境生物工程概述11.2 废水处理案例分析11.3 固废处理与资源化案例分析11.4 生物修复案例分析11.5 实验案例讨论与分析第十二章：环境生物学实验设计与创新12.1 实验设计的基本原则12.2 实验创新的方法与策略12.3 实验数据分析与评价12.5 实验创新案例讨论与分析第十三章：现代生物技术与环境科学交叉研究13.1 生物技术在环境监测中的应用13.2 生物技术在环境修复中的应用13.3 环境科学在其他生物科技领域的应用13.4 实验案例分析与讨论13.5 未来发展趋势与展望第十四章：实验室安全与伦理14.1 实验室生物安全概述14.2 实验室生物安全规范与操作14.3 实验室事故应急预案14.4 实验室伦理与责任14.5 实验安全案例分析与讨论第十五章：实验总结与展望15.1 实验成果总结15.2 实验过程中遇到的问题与解决方案15.3 实验技能的提升与拓展15.4 环境生物学实验的未来展望重点和难点解析本文档涵盖了《环境生物学及现代生物技术实验》的完整教案，包括环境生物学实验基本原理与技能、样品采集与处理、生物指示物与环境监测、现代生物技术在环境生物学中的应用、环境生物修复技术及应用等五个章节。
环境生物学实验技术
环境生态学实验实验一、水体初级生产力的测定一、实验内容：通过测定水体浮游植物叶绿素a含量，表征水体初级生产力大小；同时，水体因受氮、磷的污染，导致浮游植物旺盛生长，使水体呈现富营养化，此类水体叶绿素a 浓度常大于10µɡ/L，因此，本实验通过测定不同水体中浮游植物叶绿素a浓度，可判断水体营养状况。
二、目的要求：通过实验，掌握通过测定叶绿素a来判断水体初级生产力大小及水体营养状况的方法与原理。
三、实验地点：学校求索溪与莲心湖四、实验方法与步骤：（一）器材1、分光光度计（波长选择大于750nm，精度为0.5～2nm）2、比色杯（1cm）3、台式离心机（3500r/min以上）4、离心管（15mL具刻度和塞子）；冰箱5、匀浆器或小研钵6、真空抽滤装置；滤膜（0.45µm，直径50mm），真空泵（最大压力不超过300kPa）7、MgCO3悬液：1g MgCO3细粉悬浮于100mL蒸馏水中8、90％的丙酮溶液：90份丙酮＋10份蒸馏水9、水样：两种不同污染程度的水样（二）方法和步骤1、清洗玻璃仪器整个实验中所使用的玻璃仪器应全部用洗涤剂清洗干净，避免酸性条件引起叶绿素a 分解。
2、过滤水样在蔡氏滤器上装好滤膜，取两种湖水各50～500mL 减压过滤。
待水样剩余若干mL 之前加入0.2mL MgCO 3悬液，摇匀直至抽干水样。
加入MgCO 3可增进藻细胞滞留在滤膜上，同时还可防止提取过程中叶绿素a 被分解。
如果过滤后的载藻滤膜不能马上进行提取处理，则应将其置于干燥器内，放冷暗处4℃保存，放置时间最多不能超过48h 。
3、提取将滤膜放于刻度离心管中，加90％丙酮于离心管中至总体积为10mL 。
塞紧塞子并在管子外部罩上遮光物，充分振荡，放入冰箱内避光提取18～24h 。
4、离心提取完毕后，置刻度离心管于台式离心机上（3500r/min ）离心10min 取出离心管。
5、测定光密度藻类叶绿素a 具有其独特的吸收光谱（663nm ），因此可用分光光度法测其含量。
《环境生物学及现代生物技术实验》教案
《环境生物学及现代生物技术实验》教案第一章：环境生物学实验基础知识1.1 环境生物学的定义与发展1.2 环境生物学实验的意义与方法1.3 实验操作的基本原则与安全知识第二章：环境生物学实验技术2.1 样品采集与处理技术2.2 生物指标测定技术2.3 环境生物学实验数据分析方法2.4 实验设备的使用与维护第三章：生态系统稳定性实验3.1 生态系统稳定性概述3.2 实验设计与方法3.3 实验操作步骤与注意事项3.4 实验结果分析与讨论第四章：环境污染与生物修复实验4.1 环境污染与生物修复概述4.2 实验设计与方法4.3 实验操作步骤与注意事项4.4 实验结果分析与讨论第五章：现代生物技术实验5.1 现代生物技术概述5.2 基因工程实验技术5.3 细胞工程实验技术5.4 蛋白质工程实验技术5.5 实验结果分析与讨论第六章：环境生物学实验案例分析6.1 环境生物学实验案例选取与分析方法6.2 水体污染生物监测实验案例6.3 土壤污染生物监测实验案例6.4 空气污染生物监测实验案例6.5 实验结果分析与讨论第七章：环境生物学实验项目设计7.1 实验项目设计原则与步骤7.2 环境生物学实验项目的选取与设计7.3 实验项目的实施与调控7.4 实验项目的总结与评价7.5 实验项目设计案例分析第八章：环境生物学实验技能拓展与应用8.1 环境生物学实验新技术与发展趋势8.2 实验技能拓展训练8.3 实验技术在环境生物学研究中的应用8.4 实验技能竞赛与交流8.5 实验技能拓展案例分析第九章：实验教学考核与评价9.1 实验教学考核体系构建9.2 实验报告评分标准与方法9.3 实验操作技能评价与反馈9.4 实验教学成果评价与分析9.5 实验教学考核与评价案例分析第十章：实验教学改革与创新10.1 实验教学现状与问题分析10.2 实验教学改革策略与实践10.3 实验教学模式创新与探索10.4 实验教学资源建设与共享10.5 实验教学改革与创新案例分析重点解析重点解析：第二章：样品采集与处理技术，生物指标测定技术，环境生物学实验数据分析方法，实验设备的使用与维护。
《环境生物学实验》实验课程教学大纲课程概况必修课2.实验课程内容
《环境生物学实验》实验课程教学大纲课程概况必修课2．实验课程内容《环境生物学实验》实验课程教学大纲 1.课程概况课程代码 C07043 课程性质必修课课程名称环境生物学实验学时/ / 学分 30/1 英文名称 Environmental Biology E_periment考核方式考查先修课程环境生物学、环境生态学大纲执笔人洪桂云适用专业环境生态工程专业大纲审核人唐玉朝实验课程指导书自编课程简介：《环境生物学实验》是环境生态工程专业的必修课。
为了配合《环境生物学》课程的教学而设立的一门独立的环境生物学基础性实验。
本课程是培养学生基本技能、训练实践技能的一个重要教学环节，通过实验使学生对环境生态工程中的生物学原理有一个深入的认识，从而更深刻地理解和掌握专业基本理论和基本知识，并且为日后深入研究污水监测、修复技术提供一种实践技能。
课程目标(Course Objectives, CO) 对应的专业培养目标 (Learning Objectives, LO) 或实践能力标准 (Practical Abilbiy, PA) (CO1) 掌握环境生物学的基本知识 (PA1) 培养独立操作能力 (CO2) 掌握生物培养和生物分析^p 方法 (PA2) 培养思考研究能力 (CO3) 独立设计简单的实验 (PA3) 培养独立设计实验能力教学方式( Pedagogical Methods,PM) □ √PM1.讲授法教学10 学时33 □PM2.研讨式学习学时□PM3.案例教学学时□PM4.网络教学学时□PM5.角色扮演教学学时□ √PM6.体验学习 18 学时60 □PM7.服务学习学时□ √PM8.自主学习 2 学时 7 考核方式( Evaluation Methods,EM) □EM1.课堂测试□EM 2.期中考试□EM3.期末考试□EM4.作业撰写□ √EM5.实验分析^p 报告50 □EM6.期末报告□EM7.课堂演讲□EM8.论文撰述□ √EM9.出勤率 20□EM10.口试□EM11.设计报告□ √ EM12.实验操作 30 2．．实验课程内容课次实验项目名称实验教学主要内容学时课程目标教学方式评估方式实验类别 1 实验一.显微镜的使用及微生物形态观察了解普通光学显微镜的构造和各部分性能，掌握正确的使用方法和维护显微镜的注意事项。
第一章 环境生物技术引论-课件
国内相关的环境生物技术研究机构
回流污泥
排泥
淤泥处理
活性污泥法实例 贵阳小河污水处理厂
生物膜法废水处理工艺
生物流化床
生 物 流 化 床
生物流化床应用实例
第三层次是指利用天然处理系统进行废物处理 的技术，如氧化塘、人工湿地和农业生态工程 等，其特点是最大限度地发挥自然界的生物自 净功能，投资运行费用少，易于操作管理。
应该指出的是, 环境生物技术中的三个层次均 是污染治理不可缺少的生物技术手段，需对他 们进行组合应用。
1.4.4 预防污染
现在,世界各国均已认识到环境保护的重要性。生物技 术对环境保护的作用将由单纯治理发展到防治结合,以防 为主,最终实现清洁生产。生物降解材料的开发,微生物农 药的兴起,生物表面活性剂的诞生都是很好的例子。因此, 研究人员将进一步充分应用分子生物工程技术的新方法、 新工艺,来预防环境污染,实现清洁生产,提高生态环境质 量,保障生态安全和多样性。
公元前2300年左右，埃及人酿制啤酒的场面
特征：原始，并不了解其中的道理。
产品：酿酒、酿醋、泡菜、奶酪、面 包等发酵食品。
初期（第一代）生物技术阶段（17世纪~20世 纪40年代）
1664年，英国 人胡克 （Robert Hooke）曾用 原始的显微镜 对生长在皮革 表面及蔷薇枯 叶上的霉菌进 行观察。
生物可降解塑料（纳米抗菌剂）
利用环境生物技术开发可降解塑料（包括微 生物合成塑料、植物纤维清膜等）或开发具有 塑料特性的非塑料产品是塑料工业的新方向， 是从源头解决“白色污染”的重要手段。
PHA
生物表面活性剂 利用生物方法合成集亲水基和疏水基结构于同 一分子内部的两亲化合物。 特点：具有亲水、亲油性；
环境微生物实验讲义
东南大学环境工程系环境微生物实验03213720李翩2015/6/23实验四微生物的染色一、目的学习微生物的染色原理、染色的基本操作技术，从而掌握微生物的一般染色法和革兰氏染色法。
二、染色原理微生物（尤其是细菌）的机体是无色透明的，在显微镜下，由于光源是自然光，使微生物体与其背景反差小，不易看清微生物的形态和结构，若增加其反差，微生物的形态就可看得清楚，通常用染料将菌体染上颜色以增加反差，便于观察。
微生物细胞是由蛋白质、核酸等两性电解质及其他化合物组成的，所以，微生物细胞表现出两性电解质的性质。
两性电解质兼有碱性基和酸性基，在酸性溶液中离解出碱性基成碱性带正电。
在碱性溶液中离解出酸性基呈酸性带负电。
经测定，细菌等电点在pH=2—5之间。
故细菌在中性（pH=7）、碱性（pH>7）或偏酸性（pH=6—7）的溶液中，细菌的等电点均低于上述溶液的pH值，所以细菌带负电荷，容易与带正电荷的碱性染料结合，故用碱性染料染色的为多。
碱性染料有美蓝、甲基紫、龙胆紫、碱性品红、中性红、孔雀绿和蕃红等。
微生物体内各结构与染料结合力不同，故可用各种染料分别染微生物的各结构以便观察。
三、染色方法有简单染色法和复杂染色法之分1. 简单染色法简单染色法又叫普通染色法，只用一种染料使细菌染上颜色，如果仅为了在显微镜下看清细菌的形态，用简单染色法即可。
2. 复杂染色法用两种或多种染料染细菌，目的是为了鉴别不同性质的细菌，所以又叫鉴别染色法。
主要的复杂染色法有革兰氏染色发和抗酸性染色法。
抗酸性染色法多在医学上采用。
此处介绍革兰氏染色法。
革兰氏染色法是细菌学中很重要的一种鉴别染色法。
它可将细菌区别为革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌两大类。
它的染色步骤如下：先用草酸铵结晶紫染色，经碘—碘化钾（媒染剂）处理后用乙醇脱色，最后用蕃红液复染。
如果细菌能保持草酸铵结晶紫与碘的复合物而不被乙醇脱色，呈紫色者叫革兰氏阳性菌。
被乙醇脱色用蕃红液复染后呈红色者为革兰氏阴性菌。
环境生物学实验教案.doc
实验一污染物对生物在生物化学和分子水平上的影响——空气中SO2对植物叶片叶绿素含量及叶绿素a、b含量比例的影响[实验目的]（1）掌握植物叶绿素含量的测定方法（2）了解SO2对植物叶绿素含量的影响[实验原理]（1）用丙酮提取叶绿素（2）叶绿素a、b的最大吸收峰分别位于663nm和645nm，根据Lambert-Beer定律，可得：C a（mg/L）= 12.7D663 － 2.69D645C b（mg/L）= 22.9D645 － 4.68D663式中：C a、C a为叶绿素a、b的浓度。
将C a与C b相加即得叶绿素总量C T：C T（mg/L）= C a + C b = 20.21A645 + 8.02A663按下列公式计算叶绿素在叶片中的含量，并计算叶绿素a、b的比例。
mg/g⨯⨯叶绿素浓度提取液最终体积稀释倍数叶绿素含量（）=叶片鲜重克数[实验器材]（1）仪器设备：分光光度计；电子天平；研钵；剪刀；50mL棕色容量瓶；小漏斗；玻璃棒；定量滤纸；吸水纸；滴管；2mL移液管；50mL烧杯。
（2）试剂：丙酮，80%丙酮，石英砂，碳酸钙粉。
（3）实验材料：经SO2熏气和未经熏气的植物样品[实验步骤]（1）分别剪取两种处理植物的叶样，洗净，擦干，除去中脉，称取0.5g，剪碎。
（2）将剪碎的叶样置于研钵中，加少许石英砂和碳酸钙，再加少许丙酮，磨成匀浆。
再加15 mL左右丙酮，搅拌，静置3min。
（3）将提取液过滤至50mL棕色容量瓶中，多次洗涤研钵、研棒。
（4）用滴管吸取丙酮，将滤纸上的叶绿素全部洗入容量瓶。
用丙酮定容至50mL，摇匀。
（5）分别取2mL叶绿素提取液和2mL80%丙酮于50mL烧杯，混匀，成比色液。
（6）比色液用1cm的比色杯，以80%丙酮为空白对照，测定波长在645nm 和663nm处吸光度。
[实验结果]根据实验数据，比较污染植物和对照植物的叶绿素总量及叶绿素a、b比值有何差异，并加以讨论。
环境生物学实验指导书
实验一普通光学显微镜的使用及其对微生物一般形态的观察一、实验目的1．了解普通光学显微镜的构造及其各部分的作用。
2．掌握普通光学显微镜的正确使用和维护方法。
3．通过低倍镜、高倍镜观察藻类、酵母培养液和新鲜活性污泥中微生物的一般形态。
二、实验原理普通光学显微镜由机械部分和光学部分组成。
图1-1 双目生物显微镜1．机械部分：（1）镜筒：位于镜臂上端的空心圆筒，是光线的通道。
镜筒的上端可插入目镜，下面与转换器相连。
（2）转换器：位于镜筒下端，是一个可以旋转的圆盘。
有3~4个孔，用于安装不同放大倍数的物镜。
（3）载物台：载物台是放置标本的方块平台，中央有透光孔，载物台上面有玻片夹持器，侧面有移动手轮，可纵向和横向移动标本。
（4）调焦手轮：包括粗调手轮和微调手轮，可使载物台上下升降，调节物镜和标本之间的距离。
2．光学部分：（1）目镜：放在镜筒上，配有10倍（10×）、16倍（16×）两种。
（2）物镜：装在转换器的孔上，有低倍镜（4、10）、高倍镜（40）和油镜（100），是N ）及所要求盖玻片显微镜中最主要的部分。
各种镜头上都刻有放大倍数和数值孔径（A厚度等主要参数。
物镜的性能由数值孔径决定，并且还依赖于物镜的分辨率。
（3）聚光器：由聚光镜和孔径光阑组成。
聚光镜的作用是把光线聚集在标本上，增强照明度。
孔径光阑是用来调节对比度的，使物镜和聚光器的数值孔径相符合。
当孔径光阑开启到物镜出瞳的70~80%时，就可以得到足够对比度的良好图象。
如果开得太大，超过物镜的数值孔径，就会产生光斑；如果开得太小，则分辨率下降，降低物像的清晰度。
（4）电光源：在显微镜的下部，提供观察标本时所用光源。
三、实验器材1．普通光学显微镜（双目生物显微镜）2．载玻片、盖玻片若干3．玻璃棒、滴管4．滤纸、擦镜纸5．藻类、酵母培养液，新鲜活性污泥四、实验方法１．低倍镜的操作（１）首先把目镜放入镜筒上，将物镜（4、10、40、100）旋紧在转换器上。
环境生物技术实验讲义(1)
实验一细菌淀粉酶和过氧化氢酶定性测定一、实验目的①了解过氧化氢酶试验的反应原理和用途。
②了解淀粉酶试验的反应原理和用途。
③通过对淀粉酶和过氧化氢酶的定性测定，加深对酶和酶促反应的感性认识。
二、实验原理酶是微生物机体内生物合成的一种生物催化剂，它是高分子蛋白质，具有催化生物化学反应加速进行，并具有传递电子、原子和化学基团的作用。
微生物的酶按它所在细胞的部位分为胞外酶、胞内酶及表面酶。
本实验对胞外酶中的两种即淀粉酶和过氧化氢酶(亦叫接触酶)进行定性测定。
细菌淀粉酶能将遇碘呈蓝色的淀粉水解为遇碘不显色的糊精，并进一步转化为糖，淀粉被酶催化分解后用碘检测不到其变色现象；过氧化氢酶能将过氧化氢快速分解为水和氧气，能用肉眼很容易的观测到产生的气泡。
三、实验仪器和试剂①试管(15mm-150mm)5支、试管架1个、培养皿(90mm)3套、接种环。
②肉膏胨淀粉琼脂培养基(1L) : 蛋白胨10g、Nacl 5g、牛肉膏5g、可溶性淀粉2g、琼脂15g、蒸馏水定容到1000ml 121℃灭菌20min。
③4％淀粉溶液1滴瓶:4g可溶性淀粉加水至100ml④革氏碘液1滴瓶:碘1g、KI 2g、蒸馏水300ml （将I与KI先行混合，加入蒸馏水少许充分振摇，待完全溶解后，再加蒸馏水至300ml。
⑤9％过氧化氢1滴瓶：30％过氧化氢30ml 蒸馏水70ml⑥枯草杆菌和大肠杆菌斜面各一支。
⑦活性污泥四、实验方法(一)生活污水活性污泥混合液中淀粉酶的测定①取3支干净的试管，按1、2、3对照编号。
放在试管架上备用。
②在1号、2号试管内分别加入5ml、10ml的活性污泥混合液，再在1号和2号试管中分别加10 ml和5 ml蒸馏水。
在对照管内加15 ml 蒸馏水。
③在1号、2号、3号及对照管中分别加入4％的淀粉液4滴(淀粉液的用量，在做预备实验时根据样品中淀粉酶含量多少而定)，迅速摇匀并记下反应的初始时间。
④在上述3个管内分别加4滴碘液(碘液用量在预备实验时酌定)，迅速摇匀，这时各管均呈蓝色。
环境生物学实验讲义
实验技术课的主旨和要求1.1实验技术的主旨任何科学知识和理论都来源于实际的观察和科学实验,这一点对于环境科学更是如此.实验技术课程是大多数课程的重要组成部分,在实验课上培养起来的科研素质和实验技能,不仅对学生完成学业而且对从事创新性课题研究都具有重要而深远的意义。
实验技能的培养包括：①设计实验，在了解实验原理和目的基础上，逐渐学会自己设计实验；②观察与测量，这是实验过程的主要内容；③实验记录，真实准确地记录实验中每一个数据、每一个细节并且及时进行整理；④分析和解释数据，是处理实验数据的基本功；⑤写作实验报告，是对实验技术过程和实验结果的总结，同时也是提升综合科研素质和实验能力的重要一环。
1.2实验技术课的基本要求1.2.1课前充分准备课前务必做到如下准备①预先仔细阅读实验讲义内容，明确实验目的和实验技术。
该实验与当前的课堂学习有关吗？是否需要复习或预习这部分内容？完成预习报告。
②实验时携带记录本，钢笔等必要的文具，以便记录实验中的数据和现象。
③认真了解并严格遵守实验室和野外工作的规则。
1.2.2 实验过程实验过程中认真、准确地记录每一个数据和每一个细节，不管是否对实验结果有意义，都要记录下来，不放过任何疑点。
实验过程中保持桌面整洁，实验记录本放在工作区附近，但不要放在工作区内；把清洁的器具放在实验桌的一边，使用过的放在另一边。
对于公用的实验试剂和用具，遵守“物归原处”的原则，用完后立即原样放好。
这是对自己对他人都方便的职业习惯，必须注意养成。
1.2.3 按时完成实验报告或论文在完成实验内容后或阶段性实验后，必须及时地进行总结，对实验内容和实验结果用简洁的文字表达出来，这就是实验报告，如果是阶段性课题研究就是科学论文。
写作实验报告和科学论文的过程也是提高写作水平和整理、提高科研水平的过程。
写实验报告时，从“材料和方法”开始写起，是最容易入手的方法。
把实验中所用的实验材料和实验方法用简洁的文字尽可能详细而又准确地表述出来。
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实验一细菌淀粉酶和过氧化氢酶定性测定一、实验目的①了解过氧化氢酶试验的反应原理和用途。
②了解淀粉酶试验的反应原理和用途。
③通过对淀粉酶和过氧化氢酶的定性测定，加深对酶和酶促反应的感性认识。
二、实验原理酶是微生物机体内生物合成的一种生物催化剂，它是高分子蛋白质，具有催化生物化学反应加速进行，并具有传递电子、原子和化学基团的作用。
微生物的酶按它所在细胞的部位分为胞外酶、胞内酶及表面酶。
本实验对胞外酶中的两种即淀粉酶和过氧化氢酶(亦叫接触酶)进行定性测定。
细菌淀粉酶能将遇碘呈蓝色的淀粉水解为遇碘不显色的糊精，并进一步转化为糖，淀粉被酶催化分解后用碘检测不到其变色现象；过氧化氢酶能将过氧化氢快速分解为水和氧气，能用肉眼很容易的观测到产生的气泡。
三、实验仪器和试剂①试管(15mm-150mm)5支、试管架1个、培养皿(90mm)3套、接种环。
②肉膏胨淀粉琼脂培养基(1L) : 蛋白胨10g、Nacl 5g、牛肉膏5g、可溶性淀粉2g、琼脂15g、蒸馏水定容到1000ml 121℃灭菌20min。
③4％淀粉溶液1滴瓶:4g可溶性淀粉加水至100ml④革氏碘液1滴瓶:碘1g、KI 2g、蒸馏水300ml （将I与KI先行混合，加入蒸馏水少许充分振摇，待完全溶解后，再加蒸馏水至300ml。
⑤9％过氧化氢1滴瓶：30％过氧化氢30ml 蒸馏水70ml⑥枯草杆菌和大肠杆菌斜面各一支。
⑦活性污泥四、实验方法(一)生活污水活性污泥混合液中淀粉酶的测定①取3支干净的试管，按1、2、3对照编号。
放在试管架上备用。
②在1号、2号试管内分别加入5ml、10ml的活性污泥混合液，再在1号和2号试管中分别加10 ml和5 ml蒸馏水。
在对照管内加15 ml 蒸馏水。
③在1号、2号、3号及对照管中分别加入4％的淀粉液4滴(淀粉液的用量，在做预备实验时根据样品中淀粉酶含量多少而定)，迅速摇匀并记下反应的初始时间。
④在上述3个管内分别加4滴碘液(碘液用量在预备实验时酌定)，迅速摇匀，这时各管均呈蓝色。
⑤观察结果。
注意各管的变化，记下各管蓝色完全消失时的时间(即淀粉酶和淀粉反应完全的时间)，并对结果进行分析。
(二)细菌淀粉酶在固体培养基中的扩散实验①将肉膏胨淀粉琼脂培养基加热融化，待冷至45℃左右倒入无菌培养皿内(每皿约10 ml)，共倒3个，静置待冷凝即成平板。
②在无菌操作条件下，用接种环分别挑取枯草杆菌、大肠杆菌和活性污泥各一环分别在3个平板上点种5个点。
倒置于37℃恒温箱内过夜培养。
③观察结果，取出碘液，分别在3个平板内菌落周围滴加20ul碘液，观察菌落周围颜色的变化。
若在菌落周围有一个无色的透明圈，说明该细菌产生淀粉酶并扩散到基质中去。
若菌落周围仍为蓝色，说明该细菌不产生淀粉酶。
(三)过氧化氢酶的定性测定①将配备的斜面培养基接种枯草杆菌、大肠杆菌37℃恒温箱内过夜培养。
②用滴管吸取过氧化氢滴加入到菌落上，观察菌落是否有气泡。
五、实验报告把所观察到的现象记录下来，进行分析。
六、思考题①淀粉酶定性测定中对照应呈什么颜色?为什么?各菌落呈什么颜色?为什么?②各菌落滴加过氧化氢后呈什么现象?说明什么问题?实验二处理生活污水的活性污泥微生物总DNA的提取一、实验目的：①掌握环境样品DNA提取技术。
②掌握琼脂糖电泳的检测原理和方法。
二、实验原理：活性污泥是一种以好氧性细菌为主体的微生物和水中的悬浮物质、胶体物质混杂在一起形成的肉眼可见的絮状颗粒，它是废水生物处理过程的主体。
环境样品的微生物总DNA的提取和纯化方法主要由两部分组成：1.温和裂解细胞及溶解DNA的技术，包括物理、化学或酶解作用裂解细胞，是DNA释放出来。
2.在环境样品DNA得到充分释放后，通常采用几种化学和酶学方法中的任一种来去除杂蛋白、RNA及其他的大分子。
琼脂糖是一种天然聚合长链状分子，可以形成具有刚性的滤孔，凝胶孔径的大小决定于琼脂糖的浓度DNA分子在碱性缓冲液中带负电荷，在外加电场作用下向正极泳动DNA分子在琼脂糖凝胶中泳动时，有电荷效应与分子筛效应。
不同DNA的分子量大小及构型不同，电泳时的泳动率就不同，从而分出不同的区带。
琼脂糖凝胶电泳法分离DNA，主要是利用分子筛效应使不同大小的DNA分子分离，把分子量标准参照物和样品一起进行电泳而得到检测。
溴化乙锭（EB）在紫外光照射下发射荧光，EB可与DNA分子形成EB-DNA复合物。
三、实验仪器和试剂：仪器：核酸电泳系统，凝胶成像分析系统，离心机，移液器，水浴锅，涡旋振荡器，EP管。
试剂：1、0.1%磷酸钠缓冲液（PH 8.0）100ml ：1M Na2HPO4 93.2ml、1M NaH2PO4 6.8 ml，加热配制。
2、溶菌酶。
3、20% SDS 100ml：20g SDS 加灭菌水定容至100ml，加热。
4、70%乙醇：70ml无水乙醇，加灭菌水30ml。
5、TE缓冲液（PH 8.0）：1M Tris-cl 500ul，0.2M EDTA 250ul，灭菌水49250ul6、异丙醇，7、8mol/LKAc溶液：392.56g KAC 加灭菌水500ml，121℃灭菌20min。
8、1kb DNA分子量标准。
9、1%琼脂糖：0.5g 琼脂糖加5ml 10×TBE，45ml水。
10、10×TBE：Tris-base 54g、Boric Acid 27.5g、Na2EDTA 4.65g 加蒸馏水定容至500ml，用HCL调PH 8.311、核酸上样缓冲液：10×ladder四、实验方法：1、取1g活性污泥，离心12000rpm 3min 去上清，灭菌水洗涤2次，10000rpm 3min,去上清。
加1ml 0.1mol/L PH8磷酸钠缓冲液,漩涡震荡器震荡20min。
2、加溶菌酶5mg，使终浓度为2.5mg/ml，振荡5min,37℃水浴30min。
3、加120ul20%SDS轻柔振荡15min，6000rpm离心10min。
4、取上清液加0.2倍体积冰冷的8MKAc，颠倒混匀1min，12000rpm离心10min。
5、吸取上清液移到新的EP管中，加0.6倍体积冰冷的异丙醇，颠倒混匀1min，室温下放置10min，12000rpm离心10min。
6、去上清，加1ml 70% 乙醇洗涤DNA 沉淀，12000rpm离心2min，去乙醇后于37℃干燥 10min。
7、重复做第6步8、每管加100 ul TE+400ul灭菌水+0.6倍体积冰冷的异丙醇，颠倒混匀，室温静置10min，12000rpm离心10min。
9、弃上清液，将沉淀定容于200ulTE缓冲液中，加0.2倍体积8MKAC，颠倒混匀，室温静置5min，12000rpm离心10min。
10、吸取上清液移到新的EP管中，加0.6倍体积冰冷的异丙醇，颠倒混匀，室温静置10min，12000rpm离心10min。
11、弃上清液，用1ml 70% 乙醇洗涤DNA 沉淀、12000rpm离心10min，干燥，溶于200 ul TE缓冲液中。
12、吸取20ul DNA溶液，在1%琼脂糖凝胶上进行电泳，检测DNA提取效果。
加上1kbMaker作为DNA大小的标准。
五、实验报告把在1%琼脂糖凝胶观察到的现象记录下来，进行分析。
六、思考题①SDS和乙酸钾的作用?②不同浓度的琼脂糖凝胶电泳的分辨率?实验三微生物总DNA中的16SrDNA PCR扩增技术一、实验目的①了解以通过引物进行16SrDNA PCR扩增的基本原理②掌握从活性污泥微生物总DNA中进行16SrDNA PCR扩增的方法二、实验原理RCR是一种选择性体外扩增DNA的方法，类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物PCR 由变性—退火—延伸三个基本反应步骤构成。
在本实验中，PCR扩增的模板是从活性污泥中提取的微生物总DNA，扩增的目的序列是微生物16SrDNA的V3区。
采用的引物是细菌的一对通用引物，正向引物338F:5’-CGC CCG CCG CGC GCG GCG GGC GGG GCG GGG GCG CGG GGG GAC TCC TAC GGG AGG CAG CAG-3’。
反向引物518R：5’-ATT ACC GCG GCT GCT GG-3’。
其中，正向引物338F的5’端连接有40bp的GC 发夹，以增加DNA解链区的GC含量，提高解链温度。
三、实验仪器和试剂①样品从活性污泥中提取得到的微生物总DNA。
②仪器及相关用品PCR扩增仪，琼脂糖凝胶电泳所需的设备，凝胶成像分析系统，移液枪及吸头，PCR管，高速离心机。
③试剂Taq DNA 聚合酶，10×PCR反应缓冲液，MgCl2 25mmol/L,四种dNTP混合物各为2.5mmol/L。
引物：正向引物及反向引物（浓度为25pmol/L），灭菌的去离子水。
模板：从活性污泥中提取得到的微生物总DNA，用灭菌的去离子水稀释10倍后用作模板进行PCR扩增。
1kbDNA分子量标准：1.0％琼脂糖；核酸上样缓冲液。
四、实验方法1.建立PCR扩增反应体系PCR扩增反应体系总体积为50ul，向PCR反应管中依次加入以下试剂：10×PCR反应缓冲液5ul；dNTPs 2ul；MgCl25ul；引物各1ul；模板1ul；Taq DNA 聚合酶2.5U; 去离子水35ul。
在做上述实验的同时，以去离子水代替扩增模板做一次阴性对照。
2．设置PCR反应条件95℃（5min）→｛95℃（1min）→55℃（1min）→72℃（1min）｝35个循环→72℃（10min）→4℃备用3.电泳检查结果PCR反应结束后，取5ul反应液在1％琼脂糖凝胶上进行电泳，检测扩增产物。
DNA上样时，加上DNA分子量标记作为判断PCR 产物大小的参照物。
五、实验报告1.简述通用引物进行16SrDNA PCR扩增的基本原理2.进行结果和观察、记录与分析。
六、注意事项1.在配制PCR反应体系的过程中，应在加入dNTP混合物后再加入Taq DNA 聚合酶，因为有些酶的3’→5’外切酶的活性较强，如果反应体系中不含dNTP，可能导致引物分解。
2.应对吸头和PCR管进行高压灭菌，每次操作前必须更换吸头，以免试剂相互污染。
七、思考题1.以细菌通用引物进行16SrDNA PCR扩增的目的是什么？2.影响PCR扩增效率的因素有哪些？3.如果出现非特异性的DNA条带，可能的原因有哪些？实验四土壤中微生物数量的监测一、实验目的①学会土壤悬液的稀释方法②掌握土壤微生物数量的检测方法二、实验原理土壤是微生物生活最适宜的环境，它具有微生物所需的一切营养物质和微生物进行生长繁殖及生存的各种条件，所以土壤中的微生物的数量和种类都很多，它们参与土壤中的氮、碳、硫、磷等的矿化作用，使地球上的这些元素能被循环使用。