环境工程微生物学第七章微生物遗传
《环境工程微生物学》课程笔记
《环境工程微生物学》课程笔记第一章绪论1.1 我们与微生物微生物是一类极小的生物体，包括细菌、真菌、病毒、原生动物等，它们在地球上的存在时间远早于人类。
微生物与人类生活密切相关，它们在人类的健康、食品、医药、环保等方面都扮演着重要的角色。
1.2 微生物的特点微生物具有以下特点：（1）体积小、表面积大：微生物的体积很小，但表面积却很大，这使得它们能够更有效地与外界环境进行物质和信息交换。
（2）繁殖速度快：微生物的繁殖速度非常快，一些细菌在适宜的条件下，每20-30分钟就能繁殖一次。
（3）适应能力强：微生物具有很强的适应能力，可以在各种极端环境中生存，如高温、高压、酸碱度等。
（4）遗传变异：微生物的遗传物质相对简单，容易发生变异，这使得它们能够不断适应环境变化。
1.3 微生物与环境污染治理微生物在环境污染治理中具有重要作用。
例如，在污水处理过程中，微生物可以分解水中的有机污染物，将有害物质转化为无害物质。
此外，微生物还可以用于土壤修复、废气处理等方面，帮助减轻环境污染。
第二章微生物的形态结构、生理生化特征以及与环境的关系2.1 如何观测微生物由于微生物个体微小，一般显微镜无法观察到，因此需要借助电子显微镜等高倍显微镜进行观察。
电子显微镜可以提供高分辨率的图像，使研究者能够清晰地观察到微生物的形态和结构。
2.2 细菌的结构和性质细菌是微生物中最为常见的一类。
细菌的基本结构包括细胞壁、细胞膜、质粒、核糖体和细胞质等。
细菌具有原核生物的特点，没有真核细胞的细胞核和细胞器。
细菌可以通过二分裂进行繁殖，具有较强的适应能力。
2.3 放线菌、古菌及蓝细菌放线菌是一类具有分枝菌丝体的微生物，广泛分布于土壤和水体中。
古菌是一类生活在极端环境中的微生物，具有原核生物的特点。
蓝细菌又称蓝藻，是一类能进行光合作用的微生物，广泛分布于水体和土壤中。
2.4 原生动物及其指示作用原生动物是一类单细胞的真核微生物，生活在水域或湿润环境中。
环境工程微生物学课件7微生物生态
自净的基本原理
物理净化 化学净化
生物净化
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3. 水体自净过程
① 有机污染物排入水体后被水体稀释，有机和
无机固体沉入河底； ② 有机物被分解为简单有机物和无机物，DO急
速下降，此时鱼类绝迹，厌氧菌大量繁殖，对 有机物进行厌氧分解。 ③ 有机物被完全无机化，生成CO2、H2O、 PO43－、NO3－和SO42－； ④ 细菌死亡，DO上升，水质变清，高等水生动 物重新出现，水体恢复到污染前的状态和功能， 自净过程完成。
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7.2.3 土壤自净和污染土壤的生态
1. 土壤自净
土壤自净是指土壤对施入其中一定 负荷的有机物或有机污染物具有吸附和 生物降解能力，通过各种物理、生化过 程自动分解污染物，使土壤恢复到原有 水平的净化过程。
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自净原理 ① 植物根系的吸收、转化、降解和合成作用； ② 微生物的降解、转化和生物的固定化作用； ③ 无机、有机胶体及其复合体的吸收、络合 和沉淀作用； ④ 离子交换； ⑤ 土壤和植物的机械阻留作用； ⑥ 气体扩散作用。
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4. 土壤生物修复
—— 是利用土壤中天然的微生物资源或人为投 加目的菌株，甚至用构建的特异降解功能菌投 加到各污染土壤中，将滞留的污染物快速降解 和转化，使土壤恢复其天然功能。
修复工作的步骤：
① 调查本底资料； ② 制定治理方案，进行适当的可行性试验； ③ 技术实施。
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土壤修复技术的关键因素 ① 微生物种 ② 微生物营养 ③ 溶解氧 ④ 环境因子
环 境
生物代谢产物：CO2、O2、H2O、无机盐
条 媒质：水、大气、土壤
生件 态
基质：砂、岩石泥土
第四版环境工程微生物学课后习题答案(周群英)
环境工程微生物学课后习题答案（周群英第四版）目录环境工程微生物学................................................................................... 错误!未定义书签。
绪论 (2)1、何谓原核微生物？它包括哪些微生物？ (2)2、何谓真核微生物？它包括哪些微生物？ (2)3、微生物是如何分类的？ (2)6、写出大肠埃希氏杆菌和桔草芽孢杆菌的拉丁文全称。
(2)7、微生物有哪些特点？ (2)第一章病毒 (2)第二章原核微生物 (7)1、细菌有哪几种形态？各举一种细菌为代表。
(7)2、细菌有哪些一般结构和特殊结构？它们各有哪些生理功能？ (7)3、荚膜、粘液层、菌胶团和衣鞘 (7)第三章真核微生物 (12)第四章微生物的生理 (15)第五章微生物的生长繁殖与生存因子 (20)第六章微生物的遗传与变异 (28)第七章微生物的生态 (35)第八章微生物在环境物质循环中的作用 (40)第九章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理 (44)第十章有机固体废物与废弃的微生物处理及微生物群落 (48)第十一章有机固体废物与废气的微生物处理及其微生物群落 (54)1，何谓堆肥法，堆肥化和堆肥？ (54)2，叙述好氧堆肥的机理。
参与堆肥发酵的微生物有哪些？ (54)3，好氧堆肥的运行条件有哪些？ (55)4，好氧堆肥法有几种工艺？简述各个工艺的过程。
(55)第十二章微生物学新技术在环境工程中的应用 (60)1. 酶制剂剂型有几种？ (60)2. 何谓固定化酶和固定化微生物？ (60)3. 酶和酶菌体固定化方法有哪几种？各用什么载体？ (60)4. 固定化酶和固定化微生物有什么优点？存在什么问题？ (60)5. 生物膜是固定化微生物吗？为什么？ (60)6. 何谓表面活性剂？生物表面活性剂有哪几类？ (60)7. 絮凝剂有几类？微生物絮凝剂在污水生物处理中起什么作用？ (60)8. 叙述污水处理中微生物絮凝剂的作用原理？ (60)9. 微生物制剂有哪些用途？ (60)10. 有几种产氢微生物？它们是如何产氢的？ (61)11. 请叙述微生物产氢电池的工作原理。
环境工程微生物学第07章PPT课件
三、土壤自净和污染土壤微生物生态 1．土壤自净 土壤对进入其中的一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解能力， 通过各种物理、生化过程自动分解污染物使土壤恢复到原有水平的净化过程， 称土壤自净。
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土壤自净是有一定限度的，即自净容量。如果超过这个容量，就会造成土壤污 染。土壤自净能力的大小取决于土壤中微生物的种类、数量和活性；取决于土 壤结构、通气状况等理化性质。土壤有团粒结构，并栖息着极为丰富、种类繁 多的微生物群落，这使土壤具有强烈的吸附、过滤和生物降解作用。
和物质循环所组成的一个自然体。
生态系统=生物+环境条件
生态系统是生态学的功能单位之一（个体、种群、群落和生态系统）。
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能源：太阳辐射
2.
组
成：生态 环境
系
统
有
四
个
基生本物组 成代：谢产物：CO2、O2、H2O、无机盐 媒质：水、大气、土壤
生产者（植物） 基质：砂、岩石泥土
消 费 者 （ 一 级 、 二 级其…他… ）环境条件：温度、pH
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三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术
空气是人类与动植物赖以生存的极重要因素，也是 传播疾病的媒介。为了防止疾病传播，提高人类的 健康水平，要控制空气中微生物的数量。 目前，空气还没有统一的卫生标准，一般以室内 1m3空气中细菌总数为500~1000个以上作为空气 污染的指标。空气污染的指示菌以咽喉正常菌丛中 的绿色链球菌为最合适，绿色链球菌在上呼吸道和 空气中比溶血性链球菌易发现，且有规律性。
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（2）微生物营养 C:N:P
因污染物的过量积累，可能使营养物质品种单 一，营养元素比例失衡严重，要通过可行性试 验确定适应的营养元素比例。 可参照一般土壤微生物的碳氮比25:1，污水好 氧生物处理的BOD:N:P=100:5:1等作基本参数， 在试验过程中加以调整。
环境工程微生物学(很好的复习资料)
环境工程微生物学(很好的复习资料)绪论环境工程微生物学一、名词解释：1.微生物：微生物是是一类形态微小，结构简单，单细胞或多细胞的低等生物的通称。
2.原核微生物：原核微生物的核很原始，只是ＤＮＡ链高度折叠形成的一个核区，没有核膜，核质裸露与细胞质没有明显的界限，称为拟核或似核，也没有细胞器，不进行有丝分裂。
3.真核微生物：真核微生物有发育完好的细胞核，核内有核仁和染色质．有核膜将细胞核和细胞质分开，使两者有明显的界限．有高度分化的细胞器，进行有丝分裂。
4.环境工程微生物学：是讲述微生物的形态、细胞结构及其功能，微生物的营养、呼吸、物质代谢、生长、繁殖、遗传、与变异等的基础知识；讲述栖息在水体、土壤、空气、城市生活污水、工业废水和城市有机固体废物生物处理，以及废气生物处理中的微生物及其生态；饮用水卫生细菌学；自然环境物质循环与转化；水体和土壤的自净作用，污染土壤的治理与修复等环境工程净化的原理。
二、XXX：1.微生物的种类；微生物类群十分庞杂，包孕：无细胞布局的病毒、类病毒、拟病毒等，属于原核生物的细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体等，属于真核生物的酵母菌和霉菌，单细胞藻类、原生动物等。
2.微生物的特点；1个体极小；○2分布广，种类繁多；○3繁殖快；○4易变异。
○第一章非细胞结构的超微生物——病毒一、名词解释：1.病毒：没有细胞布局，专性活细胞寄生的一类由核酸和卵白质等少数几种成分组成的超显微非细胞生物。
2.噬菌体：是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称，因部分能引发宿主菌的裂解，故称为噬菌体。
3.溶原性：病毒感染细菌后，其基因组整合到宿主的染色体中，在宿主内举行复制并且引发细菌细胞的裂解。
这个过程称为溶原性。
4.亚病毒：是一类结构和组成比真病毒小，简单，仅有核酸或蛋白质组成，可以侵染动物和植物的病原体。
5.类病毒：是比病毒更加小的致病感染因子。
只含具侵染性的RNA组分。
6.拟病毒：又称类类病毒、壳内类病毒或病毒卫星，是一类被包裹在植物病毒粒体内部的类病毒，被称为拟病毒。
环境工程微生物学第七章微生物遗传
遗传型变异（基因变异、基因突变）：
生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质结构 或数量的改变. （自发突变频率通常为10-6-10-9）
微生物在遗传学研究中担当重要角色：
微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。 很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。
生长周期、孟德尔 对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。
第二节 微生物的基因组结构
二、微生物与人类基因组计划
被选择进行全基因组测序的微生物：
1、人类基因组计划中的模式生物 2、与人类生活关系密切的微生物
重要的致病菌及一些工业生产菌
3、对阐明生物学基本问题有价值的微生物
例如一些古生菌：如Methanococcus jannaschii (詹氏甲烷球菌)等，它们是微生 物世界多样性的代表，它们的序列比较有助于找出其进化关系。
产毒素大肠杆菌是引起人类和动物腹泻的主要病原菌之一， 其中许多菌株含有为一种或多种肠毒素编码的质粒。 苏云金杆菌含有编码δ内毒素(伴孢晶体中)的质粒
第三节 质 粒
二、质粒的主要类型 5、代谢质粒（Metabolic plasmid）
质粒上携带有有利于微生物生存的基因，如能降解某些基质 的酶，进行共生固氮，或产生抗生素（某些放线菌）等。
表型（表现型）：
具有一定遗传型的个体，在特定环境条件 下通过生长发育所表现出来的形态等生物 学特征的总和。
表型是由遗传型所决定，但也和环境有关。
表型饰变：
表型的差异只与环境有关 特点：表现为全部个体的行为,不涉及遗传物质 结构改变,只发生在转录,翻译水平上的表型变化.
橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。
二、RNA作为遗传物质
环境工程微生物学_第三版_周群英_课后题
1原生动物中各纲在水体自净和污水生物处理中如何其指示作用？答：(1)鞭毛纲：在污水生物处理中系统中，活性污泥培养初期或在处理效果差时鞭毛虫大量出现，可作污水处理的指示生物。
(2)肉足纲：变形虫喜α-中污带或β-中污带的自然水体中生活。
在污水生物处理中系统中，活性污泥培养中期有出现。
(3)纤毛纲：纤毛纲中的游泳型纤毛虫多数是在α-中污带或β-中污带，少数在寡污带中生活。
在污水生物处理中系统中，活性污泥培养中期或在处理效果差时纤毛虫会出现。
2. 如何判断某水样是否被粪便污染？答：如果水样中检测出有大肠杆菌群，则认为该水样被粪便污染。
3. 微生物呼吸作用的本质是什么？可分为哪几种类型？各类型有什么特点？答：微生物呼吸作用的本质是氧化与还原的统一过程，这过程中有能量的产生和转移。
微生物呼吸作用的可分为发酵、好氧呼吸和无氧呼吸。
第五章微生物的生长繁殖与生存因子1．什么叫灭菌？灭菌方法有哪几种？试述其优缺点。
答：灭菌是通过超高温或其他的物理、化学因素将所有的微生物的营养细胞和所有的芽孢或孢子全部杀死。
灭菌的方法有干热灭菌法和湿热灭菌法。
湿热灭菌法比干热灭菌法优越，因为湿热的穿透力和热传导都比干热的强，湿热时微生物吸收高温水分，菌体蛋白易凝固变性，所以灭菌效果好。
2．什么叫消毒？加热消毒的方法有哪几种？答：消毒是用物理、化学因素杀死致病菌，或是杀死所有微生物的营养细胞或一部分芽孢。
方法有巴斯德消毒法和煮沸消毒法两种。
3．细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、藻类和原生动物等的正常生长繁殖分别要求什么样的pH？答：大多数细菌、藻类和原生动物的最适宜pH为6.5~7.5，它们的pH适应范围在4~10之间。
放线菌为7.5~8.0。
酵母菌和霉菌在3~6。
第六章微生物的遗传和变异1. 什么是微生物的遗传性和变异性？遗传和变异的物质基础是什么？如何得以证明？答：微生物将其生长发育所需要的营养类型和环境条件，以及对这些营养和外界条件产生的一定反应，或出现的一定性状传给后代，并相对稳定的一代一代传下去。
内大环境微生物学讲义07微生物的遗传与变异
第七章 微生物的遗传与变异遗传（heredity ）和变异（variation ）是生物最本质的属性。
遗传是指生物将遗传信息传递合子代的过程，它具有保守性和变异性两个方面。
变异是指生物体遗传物质结构或数量的改变。
变异的特点是，频率低（10-6～10-9）、变化大（形态或生理性状），可遗传。
遗传是相对的，变异是绝对的，遗传中有变异、变异中有遗传，这种辨证关系使生物不变适应环境而进化。
遗传型、表型和野生型：生物的遗传型是它的遗传物质即DNA 的碱基顺序所负载的遗传信息。
生物的表型是遗传型的具体体现，它能被观察和测量（如是否产荚膜或是否有耐药性等）。
生物最普通的形态常称为野生型。
实验中，利用人工方法提高微生物的变异频率，获得正向变异株的过程，就是定向培育或驯化。
驯化是获得环境工程有益微生物的有效方法。
第一节 微生物的遗传一、证明遗传与变异的两个经典实验遗传变异的物质基础是什么呢？40年代左右，利用微生物这一个有力的实验对象进行了三个著名的经典实验，令人信服地证明核酸（DNA ）是遗传变异的物质基础。
它们是转化实验、噬菌体感染实验和植物病毒重建实验。
1．转化实验转化现象（transformation ）是英国医生F.Griffith 在1928年发现的。
他以肺炎链球菌（S.dipneumoniae ）为研究对象，该菌为球形，常成链或成对排列，其中有二个菌株：S Ⅲ型：具荚膜，光滑型菌落，可致病，使人患肺炎、小鼠患败血症。
R Ⅱ型：无荚膜，粗糙型菌落，无致病性。
当时他把少量无毒的R Ⅱ型菌和大量加热杀死的有毒S Ⅲ型菌注射到小鼠体内，意外是的白鼠病死且从P 体中分离到活的S Ⅲ型菌。
可见，S Ⅲ型菌中有一种转化物质进入了R Ⅱ型菌中，并使R Ⅱ型菌获得其遗传性状。
①动物试验：示肺炎连球菌转化实验a ．R 型活菌8b ．S 型活菌⑧c ．S 型死菌⑧d ．⑧ + 8e ．⑧的DNA + 8②离体试验：1941年，O.T.Auery 等人在离体条件下进一步对转化的本质进行深入研究，他们从活S Ⅲ菌中提纯了各种可能作为转化因子的细胞组分（如DNA 、RNA 、P r ，荚膜多糖等），与S Ⅱ菌混合培养，结果发现只有DNA一组产生少量S Ⅲ菌，证实转化因子DNA 才能决定菌体蛋白的和荚漠多糖的合成，并且DNA 纯度越高转化效率越高。
环境工程微生物学-微生物的生态
第
七
种群相互作用的基本类型
章
中立生活 两种群之间在一起彼此
没有影响或仅存无关紧要的影响。
微
偏利作用 一种种群因另一种种群
生
的存在或生命活动而得利，而后者
物 的
没有从前者受益或受害。
协同作用 相互作用的两种种群相 互有利，二者之间是一种非专性的
生
松散联合。
态
第
互惠共生 相互作用的两个种群相
2020/4/2
• 水中的真菌以水生藻状菌为主。湖水 中最常见的真菌是水霉菌属 (Soprolegnia)和绵霉菌属 (Achalya) 的菌种。
• 海水中微生物的种类和数量也很大， 分布极广，特别是藻类最多。细菌的 种类和土壤及淡水中的差别不大，但 有较多的弧菌和革兰氏阴性杆菌，球 菌和放线菌较少。海水细菌中能游动 的和有色素的细菌比例较大。
• 溶解氧浓度：来源于藻类、蓝细菌的 光合作用和空气中氧的扩散作用。
2020/4/2
3 影响河流自净作用的因素
• 温度： ➢水温或气候都影响水体自净作用 • 其它因素： ➢河流的流量、流速、河道弯曲复杂
程度影响到沉降、稀释作用；氧的 扩散速率。
2020/4/2
（二）衡量水体自净的参考指标
1、P/H指数 • P代表水体中光合自养型微生物数
➢根据指示生物的不同，污化带可分为多 污带、-中污带、-中污带和寡污带。
2020/4/2
(1)多污带（polysaprobic zone）
➢靠近排污点下游，河水深暗、浑浊， ➢含大量有机物，BOD高， ➢呈缺氧或厌氧状态，污染严重。 ➢有机物分解产生H2S、NH3，使河水
有异味。
2020/4/2
➢水生生物种类极少，以厌氧和兼性厌氧 微生物为主，无鱼类、显花植物等。
《环境工程微生物学》课程教学大纲
《环境工程微生物学》课程教学大纲英文名称：Microbiology of Environmental Engineering课程类型：学科基础课课程要求：必修学时/学分：56/3.5适用专业：环境工程一、课程性质与任务环境工程微生物学是环境工程专业学生学习和掌握“三废”生物法处理技术的基本知识和基本理论的学科基础课。
本课程在教学内容方面着重微生物学方面的基础理论，微生物在环境中所处的地位以及利用微生物进行生化处理的技术技能的讲解；在培养实践能力方面着重实验方案设计和操作技能的基本训练，使学生对微生物学在环境工程中的具体应用有一定的了解，从而进一步利用微生物为环境治理工程服务。
二、课程与其他课程的联系先修课程包括分析化学、有机化学和环境化学，为本门课程提供理论支持，后续课程包括环保设备基础、大气污染控制工程、水污染控制工程、化工废物处理处置工程等专业课程，该课程为把前述的后续课程有机联系在一起，实现工程化。
三、课程教学目标1．学习环境工程微生物学基础知识及其在三废治理中的基本理论，掌握微生物的概念、分类、命名、特点等基本知识，了解各种微生物的特性，具有设计微生物法三废处理方案的能力；2．掌握基本的基于微生物学的三废治理创新方法，培养学生追求创新的态度和意识；3．培养学生树立正确的实验设计思想，了解微生物学在三废治理过程中国家有关的经济、环境、法律、安全、健康、伦理等政策和制约因素；4．培养学生把环境工程微生物学的基本理论应用到具体实践中的能力，使学生掌握环境工程微生物的驯化、培养、分离等实验方法，获得实验技能的基本训练，具有运用标准、规范、手册和查阅有关技术资料的能力；5．了解环境工程微生物学的前沿和新发展动向。
四、教学内容、基本要求与学时分配五、其他教学环节（课外教学环节、要求、目标）无六、教学方法本课程是一门实践性较强的课程，以案例教学为主，结合平时作业、课堂表现、实验和期末考试等教学手段和形式完成课程教学任务。
环境工程微生物学5~9章
环境工程微生物学5~9章第五章微生物的生长繁殖与生存因子1、微生物群的生长的研究方法微生物的培养方法有分批培养和连续培养-分批培养分批培养是讲一定量的微生物接种在一个封闭的，盛有一定体积液体培养基的容器内，保持一定的温度，pH，溶解氧，微生物在其中生长繁殖，结果出现微生物的数量由少变多，达到高峰后又有多变少，甚至死亡的变化规律。
这就是微生物的生长曲线。
-停滞期特点：（1）代谢活跃，个体体积重量增大；（2）不立即进行分裂增殖，数量不变，甚至变少。
缩短或消除停滞期的方法：（1）采用处于高效菌群对数期的菌种；（2）增大接种量；（3）保持接种前后所处的培养介质和条件一致。
-对数期特点：（1）繁殖速度最大；（2）平均代时最短；（3）形态、染色、生物活性都很典型。
-静止期特点：（1）消耗了大量营养物质，代谢毒物增多；（2）死亡率=出生率。
-衰亡期特点：死亡率>出生率（相当于内源呼吸阶段）连续培养定义：是细胞培养对数期后，以一定速率流入新鲜培养基，并利用溢流方式等流出培养物，使容器内培养物或细菌达到动态平衡。
微生物生长维持在某一对数生长期的生长速率。
-恒浊连续培养（细菌以最高生长速率生长）恒浊连续培养是使细菌培养液的浓度恒定，以浊度为控制指标的培养方式。
-恒化连续培养（使细菌在低于最高生长速率的条件下生长繁殖）恒化连续培养是维持进水中的营养成分恒定，以恒定流速进水，以相同流速流出代谢产物。
2、细菌生长曲线在污水生物处理中应用-常规活性污泥法利用生长速率下降阶段的微生物，包括减速期、静止期。
-生物吸附法利用生长速率下降阶段的微生物。
-高负荷活性污泥法利用生长速率上升阶段（对数期）和生长速率下降阶段（减速期）的微生物。
-有机物含量低的污水，利用内源呼吸阶段（衰亡期）的微生物。
-为什么常规活性污泥法不利用对数生长期的微生物而利用静止期的？（1）对数生长期的微生物虽然生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除污水中的有机物，但相应要求进水有机物浓度高，则出水的绝对值也相应提高，不易达到排放标准。
2024版《环境工程微生物学》PPT演示课件
在无氧条件下，利用厌氧微生物将有机固体废弃物分解 为甲烷和二氧化碳等气体，实现固体废弃物的能源化利 用。
2024/1/28
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环境修复与微生物技术应用
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生物修复技术 利用特定微生物的代谢活动，降解或转化环境中 的污染物，如石油烃、多环芳烃等。
生物强化技术 通过向污染环境中投加具有特定功能的微生物或 酶制剂，提高污染物的降解速率和效率。
生物传感器法
利用生物活性物质（如酶、抗体等）作为识别元件，结合换能器将生 物信号转换为电信号进行检测，具有快速、准确、自动化等优点。
2024/1/28
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环境工程微生物评价指标体系
微生物多样性指数
通过测定环境中微生物的种类、数量 及其分布情况，评价环境的微生物多
样性水平。
微生物群落结构
分析环境中不同种类微生物的组成比 例和相互关系，揭示微生物群落对环
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实验数据处理与结果分析
2024/1/28
实验数据的记录与处理
强调实验数据记录的重要性，介绍数据处理的基本方法，如平均 值、标准差等统计量的计算。
实验结果的表示与分析
讲解如何绘制图表表示实验结果，如柱状图、折线图等，以及如何 对实验结果进行分析和解释。
实验报告的撰写
提供实验报告撰写的指导，包括报告格式、内容安排、图表插入等 方面的建议。
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微生物生态与环境关系
微生物在自然界中的分布与生态作用
微生物与环境的相互作用关系
微生物在环境工程中的应用前景
2024/1/28
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02
环境工程中的微生物应用
2024/1/28
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废水处理中的微生物作用
01 微生物降解有机物
《环境工程微生物学》0-8章知识点完整版
《环境工程微生物学》考试大纲绪论0-1环境工程微生物学的研究对象和任务研究对象定义：环境工程微生物学(环境微生物学)是研究与环境领域（包括环境工程、环境科学、给水排水工程）有关的微生物及其生命活动规律的科学。
其内容包括：微生物个体形态、群体形态；细胞结构功能、生理特性、生长繁殖、遗传变异等；微生物与环境的关系（尤其是微生物与污染环境之间的关系）；微生物对物质的转化分解作用（特别是应用微生物来处理各种污染物质，如废水、废气和固体废弃物）。
研究任务：（１）防止或消除有害微生物（２）充分利用有益的微生物资源0-2 微生物的概述微生物的定义：微生物是指所有形体微小，用肉眼无法看到，须借助于显微镜才能看见的，单细胞或个体结构简单的多细胞，或无细胞结构的低等生物的统称。
微生物的特点：1.体积小，比表面积大 2.分布广，种类多 3. 繁殖快 4.适应强，易变异 5. 胃口大 6. 食谱广原核微生物与真核微生物：1.具有原核细胞的生物称为原核微生物。
（原核细胞：其细胞核发育不完善，仅有核质，没有定形的细胞核，无明显的核膜，没有特异的细胞器，不进行有丝分裂。
）典型的原核生物有细菌、放线菌、蓝细菌等。
2.具有真核细胞的生物称为真核生物。
（真核细胞：细胞核发育完善，有定形的细胞核（核仁、染色体等），有明显的核膜，有特异的细胞器，进行有丝分裂。
）大多数生物，包括高等生物都是真核的，如酵母菌。
微生物的命名与分类：（一）微生物的分类在生物学上，对生物的分类采用按其生物属性和它们的亲缘关系有次序地分门别类排列成一个系统。
每一种生物，包括微生物，都可在这个系统中找到相应的位置。
其中种(species)是分类的基本单位。
必要时，还可以在这些等级之间再增设一些亚等级。
七个等级：界(Kingdom)、门(Phylum)、纲(Class)、目(Order)、科(Family)、属(Genus)、种(Species)。
生物界分类：二界学说：动物界、植物界这种分法已有很长的历史，随着人们认识的进步，新的生物类群划分方法不断被提出。
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二、RNA作为遗传物质
第一节 遗传的物质基础
第一节 遗传的物质基础
三、朊病毒的发现与思考
亚病毒的一种：具有传染性的蛋白质致病因子，迄今为止尚未 发现该蛋白内含有核酸。
其致病作用是由于动物体内正常的蛋白质PrP c改变折叠状态为 PrP sc所致，而这二种蛋白质的一级结构并没有改变。
三、朊病毒的发现与思考
一、DNA作为遗传物质
第一节 遗传的物质基础
分别用降解DNA、RNA、蛋白质的酶 作用于有毒的S型菌细胞抽提物
只有DNA被酶降解破坏的抽提物无转化活性
DNA是转化所必需的转化因子
第一节 遗传的物质基础 Avery在四十年代以更精密的实验设计重复了以上实验
一、DNA作为遗传物质
第一节 遗传的物质基础
第一节 遗传的物质基础
羊搔痒症(scrapie) 牛海绵状脑病(spongiform encephalopathy)
人的库鲁病(kuru)、克雅氏病(Creutzfeldt Jakob disease, CJD)等
引起人与动物的致死性中枢神经系统疾病
Prusiner (1982)提出羊搔痒病因子是一种蛋白质侵染颗粒 （proteinaceous infectious particle），并将之称做Prion或Virino。
第一节 遗传变异的物质基础 一、DNA作为遗传物质 二、RNA作为遗传物质 三、朊病毒的发现与思考
第一节 遗传变异的物质基础
一、DNA作为遗传物质
1、经典转化实验 (F. Griffith 1928年) 肺炎链球菌： S型
（菌体具荚膜，菌落表面光滑，有致病能力） R型
（菌体无荚膜，菌落表面粗糙，无 致病能力）
表型（表现型）：
具有一定遗传型的个体，在特定环境条件 下通过生长发育所表现出来的形态等生物 学特征的总和。
表型是由遗传型所决定，但也和环境有关。
表型饰变：
表型的差异只与环境有关 特点：表现为全部个体的行为,不涉及遗传物质结构改变,只发生在转录, 翻译水平上的表型变化.
橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。
遗传型变异（基因变异、基因突变）：
生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质结构 或数量的改变. （自发突变频率通常为10-6-10-9）
微生物在遗传学研究中担当重要角色：
微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。 很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。
生长周期、孟德尔 对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。
-------朊病毒
1997年，Stanley B. Prusiner荣获诺贝尔奖
第一节 遗传的物质基础
三、朊病毒的发现与思考
1）蛋白质是否可以作为遗传物质？ prion是生命的一个特例？还是仅仅为表达调控的一种形式
2）蛋白质折叠与功能的关系？
DNA→RNA→蛋白质
第二节 微生物的基因组结构一、 Nhomakorabea念1944年，Avery证实DNA是遗传物质，这是20世纪生物 科学的重大发现，现代生物学正是建立在这个基础之上。 在此之后，建立DNA分子结构模型的科学家获得了诺贝尔奖 ，阐述DNA生物合成机理的科学家获得了诺贝尔奖，发明 DNA复制技术的科学家也获得了诺贝尔奖。可是，DNA的发 现者或确定者始终没有被授予诺贝尔奖。Avery完成这项惊 世之作时已经67岁, 当诺贝尔奖委员会认识到他的发现伟 大之时，他已经谢世了。
1985年提出； 1990年正式开始实施； 2001年2月，测序工作完成；
后基因组时代（Postgenome Era）
第二节 微生物的基因组结构
二、微生物与人类基因组计划
微生物基因组测序工作是在人类基因组计划的促进下开始的， 最开始是作为模式生物，后来不断发展，已成为研究微生物学 的最有力的手段。
第二节 微生物的基因组结构
二、微生物与人类基因组计划 被选择进行全基因组测序的微生物：
1、人类基因组计划中的模式生物
2、与人类生活关系密切的微生物
重要的致病菌及一些工业生产菌
3、对阐明生物学基本问题有价值的微生物
例如一些古生菌：如Methanococcus jannaschii (詹氏甲烷球菌)等，它们是微
噬 菌 体 感 染 实 验 （ 年 ）
1952
二、RNA作为遗传物质
第一节 遗传的物质基础
植物病毒的重建实验 (H. Fraenkel -Conrat 1956年)
HRV)
材料: 烟草花叶病毒 (tobacco mosaic virus TMV) 霍氏车前花叶病毒 (Holmes ribgrass virus
基因组（genome）： 一个物种的单倍体的所有染色体及其所包含的遗传信息的总称
原核生物（如细菌），多为单倍体（在一般情况下只有一条染色体） 真核微生物，多条染色体，例如啤酒酵母有16条染色体。 有时为双倍体
第二节 微生物的基因组结构
二、微生物与人类基因组计划 人类基因组计划 （Human Genome Project）
第一节 遗传的物质基础
2、噬菌体感染实验 (A.D. Hershey 和M. Chase 1952年)
把 携带有噬菌体的E. coli 培养在含 32P和35S作
为磷源和硫源的培养基中,从而制备出含32P-DNA的核心和 含35S-蛋白质外壳的噬菌体, 接下来进行以下实验:
T2
第一节 遗传的物质基础
第7章 微生物的遗传
第一节 遗传变异的物质基础 第二节 微生物的基因组结构 第三节 质粒 第四节 基因突变及修复 第五节 细菌基因转移和重组
第7章 微生物的遗传
遗传（inheritance）和变异（variation）是生命的最本质特性之一
遗传型： 生物的全部遗传因子,即基因组所携带的所有遗传信息
表型饰变：
Production of a red pigment
(prodigiosin) by Serratia marcescens. From left to
right: slant culture grown at 25°C, slant culture grown at 37°C, broth culture grown at 25°C, broth culture grown at 37°C.