環(huán)境工程微生物學(xué)

前言

　　環(huán)境科學(xué)是一門綜合性學(xué)科，涉及自然科學(xué)、人文社會科學(xué)、工程技術(shù)等廣泛領(lǐng)域。環(huán)境微生物工程是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門邊緣學(xué)科。由于環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，科學(xué)家們運用生命科學(xué)的理論和方法，認(rèn)識環(huán)境問題的實質(zhì)并尋找解決環(huán)境污染問題的途徑。在這個過程中，微生物以其獨特的生理生化特征在解決環(huán)境污染及危害中顯現(xiàn)出得天獨厚的優(yōu)勢。　　微生物是地球上不可缺少的生物成員，雖然個體微小，但種類及數(shù)量相當(dāng)多，包括細菌、真菌、病毒、古生菌、單細胞藻類、原生動物等，所以它們在自然界中的分布最為廣泛，并在物質(zhì)循環(huán)和能量流動中起到非常重要的作用?！　∶鞔_環(huán)境污染物與微生物之間的關(guān)系，便于人們利用該關(guān)系來解決環(huán)境問題，有的微生物還能同時提供清潔能源，實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的目的。我們在環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程學(xué)、微生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)、微生物技術(shù)等知識的基礎(chǔ)上編寫了這本《環(huán)境工程微生物學(xué)》。本書以環(huán)境與微生物之間的相互作用關(guān)系為核心，以微生物相關(guān)的基礎(chǔ)知識為重點，理論與實踐相結(jié)合，又盡可能地介紹了目前的一些熱點問題和前沿領(lǐng)域的最新進展，內(nèi)容豐富、系統(tǒng)、詳實。為環(huán)境微生物工程的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用實踐提供了技術(shù)思路和方法。　　本書的特色是簡明扼要，讓讀者系統(tǒng)地了解與微生物有關(guān)的生理生化、代謝網(wǎng)絡(luò)、產(chǎn)物合成與調(diào)控等基本知識；從分子、細胞等水平上去探討微生物在受污環(huán)境中的去污及調(diào)節(jié)機制，環(huán)境條件的優(yōu)化和控制；并聯(lián)系計算機芯片等先進技術(shù)手段檢測環(huán)境中的微生物群落的代謝規(guī)律、生態(tài)特性等；涵蓋了很多生物研究的新發(fā)展，如生物信息學(xué)，包括基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)等各種組學(xué)技術(shù)在微生物技術(shù)中的應(yīng)用。如果人們掌握了微生物的各種生理機能，代謝網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控機制，再引進基因工程技術(shù)就可以很容易地操縱，甚至是改造、設(shè)計微生物，使微生物朝著人們需要的方向變化，解決各種環(huán)境污染問題以及生產(chǎn)新型清潔能源等?！　”緯卜秩谝黄獮槲⑸飳W(xué)原理，第二篇為微生物分支學(xué)科，第三篇為污染控制系統(tǒng)微生物工程。附錄為環(huán)境微生物工程實驗?！　”緯幷叻止な牵呵把?、第1章由李永峰、劉曉燁、張含國編寫；第2章和第9章由劉曉燁、賈學(xué)斌、黃中子編寫；第13章和第14章由劉曉燁、黃中子、李雨霏編寫；第3章由王璐、劉琨、李雨霏編寫；第4章、第5章由李永峰、趙丹、韓偉編寫；第6章由李永峰、王璐、

內(nèi)容概要

本書以環(huán)境微生物學(xué)為基礎(chǔ)，簡要闡明了環(huán)境工程微生物學(xué)的基本原理，微生物相關(guān)科學(xué)以及相互的作用關(guān)系，微生物在污染控制與治理過程中發(fā)揮的重要作用和相關(guān)的實驗技術(shù)等方面內(nèi)容。由于微生物學(xué)涉及學(xué)科較多、知識面較廣，所以本書本著簡明扼要的宗旨，重點闡述基本知識、基本理論和基本操作技能。本教材可作為高等學(xué)校環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、市政工程和生物學(xué)專業(yè)或其他相關(guān)專業(yè)的高年級本科生、研究生及博士生的教學(xué)用書和研究參考資料，也可供其他從事環(huán)境事業(yè)的科技、生產(chǎn)和管理人員參考使用。

書籍目錄

第一篇 微生物學(xué)原理  第1章 緒論    1.1 環(huán)境問題    1.2 環(huán)境微生物工程      1.2.1 環(huán)境微生物工程的研究內(nèi)容      1.2.2 環(huán)境微生物工程的研究任務(wù)    1.3 微生物      1.3.1 微生物的分類      1.3.2 微生物的生物學(xué)特點    1.4 環(huán)境微生物工程涉及的學(xué)科    1.5 環(huán)境微生物工程的進展  第2章 病毒    2.1 概論      2.1.1 病毒的概念及分類      2.1.2 病毒的結(jié)構(gòu)與特征      2.1.3 病毒的培養(yǎng)    2.2 噬菌體      2.2.1 噬菌體的概念及分類      2.2.2 噬菌體侵染細菌的過程    2.3 真核生物的病毒      2.3.1 動物病毒      2.3.2 植物病毒      2.3.3 其他病毒  第3章 古生菌    3.1 概述      3.1.1 古生菌的發(fā)現(xiàn)      3.1.2 古生菌的簡介      3.1.3 古生菌的分布      3.1.4 古生菌的系統(tǒng)發(fā)育    3.2 古生菌的主要類群      3.2.1 超嗜熱古生菌      3.2.2 嗜酸古生菌      3.2.3 嗜鹽古生菌      3.2.4 嗜堿古生菌      3.2.5 近期分類方法    3.3 古生菌的生理特征      3.3.1 古生菌的大小和細胞形態(tài)      3.3.2 古生菌的細胞結(jié)構(gòu)      3.3.3 古生菌的細胞核和基因組結(jié)構(gòu)      3.3.4 古生菌的微生態(tài)學(xué)      3.3.5 代謝      3.3.6 主要古生物群類的特征    3.4 古生菌目前的研究與應(yīng)用      3.4.1 古生菌適應(yīng)機理的研究與應(yīng)用      3.4.2 古生菌極端酶資源的研究與開發(fā)利用      3.4.3 古生菌資源的研究與藥物的開發(fā)  第4章 細菌    4.1 概述      4.1.1 細菌的形態(tài)與大小      4.1.2 細菌的細胞結(jié)構(gòu)    4.2 細菌的培養(yǎng)特征      4.2.1 細菌在固體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征      4.2.2 細菌在半固體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征      4.2.3 細菌在明膠培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征      4.2.4 細菌在液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征    4.3 細菌的理化性質(zhì)      4.3.1 細菌的表面電荷和等電點      4.3.2 細菌的染色原理及方法      4.3.3 細菌懸液的穩(wěn)定性      4.3.4 細菌的趨化性      4.3.5 細菌懸液的渾濁度      4.3.6 細菌的比表面積    4.4 幾種較重要的細菌類群      4.4.1 產(chǎn)液菌門      4.4.2 棲熱袍菌門      4.4.3 藍細菌門      4.4.4 綠硫桿菌門      ……第二篇 微生物分支學(xué)科第三篇 污染控制系統(tǒng)微生物工程參考文獻

章節(jié)摘錄

　　微生物在比較適宜的環(huán)境條件下，不斷吸收外來營養(yǎng)物質(zhì)，按照自己的代謝方式進行新陳代謝活動。在正常情況下，異化作用與同化作用相比較小，從而使微生物的細胞數(shù)量不斷增長，體積不斷增加，這個過程就叫做微生物的生長，也指由于微生物細胞成分的增加導(dǎo)致微生物的個體大小、群體數(shù)量或兩者的增長。微生物生長就是細胞物質(zhì)有規(guī)律的不可逆的增長，導(dǎo)致細胞體積擴大的生物學(xué)過程。當(dāng)單細胞個體生長到一定程度時，會發(fā)生一個親代細胞的分裂，一個細胞變成兩個大小、形狀與親代細胞都很相似的子代細胞，使個體數(shù)目得到增加。微生物的生長繁殖對環(huán)境條件有一定的要求。如果條件適宜，其生長、發(fā)育旺盛，生長也較快；如果某一個或某些環(huán)境條件發(fā)生改變，且超過微生物生長適應(yīng)的范圍時就會對機體產(chǎn)生抑制作用，甚至使微生物死亡。微生物的生長與繁殖是交替進行的。從生長到繁殖這個由量變到質(zhì)變的過程叫發(fā)育。　　微生物的生長表現(xiàn)在微生物的個體生長和群體生長水平上。通常對微生物群體生長的研究是通過分析微生物培養(yǎng)物的生長曲線來進行的。細菌的生長繁殖期可細分為6個時期：延滯期、加速期、對數(shù)期、減速期、穩(wěn)定期及死亡期。由于加速期和減速期歷時都很短，可把加速期并人延滯期，把減速期并人穩(wěn)定期。微生物生長規(guī)律的生長曲線由延滯期、對數(shù)期、穩(wěn)定期、死亡期4個階段組成?！　⊙訙谟址Q停滯期或調(diào)整期。當(dāng)少量微生物被接種到新鮮培養(yǎng)基時，代謝系統(tǒng)慢慢適應(yīng)新環(huán)境，其數(shù)量并不立即增加，這個階段稱為延滯期。在這個時期的初始階段中，有的細菌產(chǎn)生適應(yīng)酶，其細胞物質(zhì)開始增加，細菌總數(shù)尚未增加；有的細菌不適應(yīng)新環(huán)境而死亡，故細菌數(shù)有所減少。在這一階段，盡管細胞沒有立即分裂而導(dǎo)致數(shù)量的凈增加，但細胞一直在合成新的細胞成分，開始逐漸適應(yīng)新的培養(yǎng)基，并且開始合成新的酶，以便可以利用培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)使細胞能夠更新自己的組分，從而使微生物得到生長。延滯期的長短主要取決于接種的微生物的活性和培養(yǎng)基的情況，如果接種的微生物活性較弱就會延長延滯期，如果所接種的新培養(yǎng)基與微生物原來適應(yīng)的舊培養(yǎng)基的條件差距較大也會使延滯期延長。相反，如果所接種的微生物活性較強且新培養(yǎng)基的營養(yǎng)和環(huán)境都比較適宜微生物的生長，那么延滯期會相應(yīng)的縮短。在此階段，生長速率常數(shù)為0?！　√幱谕诘募毦毎卣魅缦拢涸谕诔跗?，一部分細菌開始適應(yīng)環(huán)境，而另一部分死亡，細菌總數(shù)下降；到停滯期末期，存活細菌的細胞物質(zhì)增加，菌體體積增大，菌體增多，細菌總數(shù)出現(xiàn)回升。

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