環(huán)境微生物課程教學(xué)大綱

#《環(huán)境微生物》課程教學(xué)大綱課程名稱：環(huán)境微生物課程類型:專業(yè)基礎(chǔ)課總學(xué)時(shí)：54 講課學(xué)時(shí)：54學(xué)分：3適用對象:環(huán)境工程先修課程：生物化學(xué)一、課程性質(zhì)、目的和任務(wù)環(huán)境微生物是環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，需要生物化學(xué)的知識為基礎(chǔ)，可以作為污水處理、大氣處理及固體廢棄物處理等專業(yè)課程的基礎(chǔ)。本課程主要介紹原核微生物、真核微生物及病毒等的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能、微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)基、微生物的新陳代謝、微生物的生長及其控制、微生物的遺傳變異、微生物的生態(tài)、水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài)工程及微生物學(xué)原理、污、廢水深度處理和微污染源水預(yù)處理中的微生物學(xué)原理、有機(jī)固體廢棄物與廢氣的微生物處理及其微生物群落。注重微生物學(xué)的基礎(chǔ)知識與環(huán)境治理相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)際問題。二、教學(xué)基本要求通過本課程的教學(xué)，要求學(xué)生掌握微生物學(xué)的基本理論和基礎(chǔ)知識，如微生物的形態(tài)、營養(yǎng)、呼吸、生長繁殖、物質(zhì)代謝、遺傳變異、生態(tài)等，掌握微生物在環(huán)境工程中的應(yīng)用機(jī)理；要求學(xué)生研究解決微生物在水體凈化等環(huán)境工程中出現(xiàn)的問題，以便較好地將微生物應(yīng)用于環(huán)境工程的治理，防治、控制和消除微生物的有害活動。三、教學(xué)內(nèi)容和要求教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求緒論環(huán)境工程微生物學(xué)的研究對象；研究任務(wù)；微生物的分類和命名；原核微生物與真核微生物；微生物的特點(diǎn)了解環(huán)境工程微生物學(xué)的研究對象和任務(wù)；掌握微生物的分類和命名；熟悉原核微生物與真核微生物的區(qū)別；掌握微生物的特點(diǎn)及其在環(huán)境中的作用。非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的超微生物一病毒病毒的特點(diǎn)、分類；病毒的化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)；病毒的繁殖過程；噬菌體的溶原性；病毒的測定與培養(yǎng)；病毒對物理、化學(xué)、抗生素的抵抗力等掌握病毒的特點(diǎn)；掌握病毒的結(jié)構(gòu)和繁殖過程；了解病毒的培養(yǎng)方法；熟悉病毒的抑制方法。原核微生物古菌的特點(diǎn)及分類；細(xì)菌的個(gè)體形態(tài)與大?。患?xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)；細(xì)菌的培養(yǎng)特征；藍(lán)細(xì)菌的形態(tài)大小、細(xì)胞結(jié)構(gòu)及其功能；放線菌的形態(tài)大小、結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)特征、生活史；立克次氏體、支原體、衣原體、螺旋體了解古細(xì)菌的特點(diǎn)及研究意義；掌握細(xì)菌的個(gè)體形態(tài)、大小、細(xì)胞結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，細(xì)菌的培養(yǎng)特征；掌握放線菌的形態(tài)及菌落特征，了解放線菌的生活史；理解藍(lán)綠細(xì)菌的結(jié)構(gòu)及類別；了解一些其他的原核微生物。

真核微生物原生動物的一般特征；原生動物的分類及各綱簡介；原核微生物各綱在廢水生物處理中的作用；輪蟲、線蟲、浮游甲殼動物的基本特征；藻類的一般特征及各綱簡介；酵母菌的形態(tài)大小、細(xì)胞結(jié)構(gòu)及主要培養(yǎng)特征；霉菌幾個(gè)屬各自的特點(diǎn)及其應(yīng)用、培養(yǎng)特征等。微生物的生理真核微生物原生動物的一般特征；原生動物的分類及各綱簡介；原核微生物各綱在廢水生物處理中的作用；輪蟲、線蟲、浮游甲殼動物的基本特征；藻類的一般特征及各綱簡介；酵母菌的形態(tài)大小、細(xì)胞結(jié)構(gòu)及主要培養(yǎng)特征；霉菌幾個(gè)屬各自的特點(diǎn)及其應(yīng)用、培養(yǎng)特征等。微生物的生理酶的組成、結(jié)構(gòu)、催化特性等；影響酶活性的因素；微生物細(xì)胞的化學(xué)組成；微生物的營養(yǎng)物及營養(yǎng)類型；微生物的培養(yǎng)基；營養(yǎng)物進(jìn)入微生物細(xì)胞的方式；微生物的生物氧化和產(chǎn)能；生物氧化類型與產(chǎn)能代謝；產(chǎn)甲烷菌的合成代謝；化能自養(yǎng)型微生物的合成代謝；光合作用；異養(yǎng)微生物的合成代謝。掌握原生動物的分類及各類的特征形態(tài)極其在水處理中的應(yīng)用；了解輪蟲、線蟲的基本特征；了解藻類的一般特征；熟悉與水體赤潮、水華現(xiàn)象有關(guān)的藻類；掌握酵母菌、幾種主要霉菌的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、繁殖及培養(yǎng)特征。掌握酶、輔酶、酶的活性中心、酶的催化特性、米氏公式；掌握影響酶活性的因素；掌握微生物的主要營養(yǎng)類型；理解微生物的營養(yǎng)物類型、培養(yǎng)基以及四種營養(yǎng)運(yùn)輸類型；掌握主要的三種呼吸類型；掌握幾種主要的合成代謝類型。生物的生長繁殖的概念；研究微生物生長的方法；細(xì)菌生長曲線在污水生物處理中的應(yīng)用；微生物生長量的測定方法；微生物的生存因子（溫度、溶解氧、太陽輻射、滲透壓等）；不利環(huán)境因子對微生物的影響（紫外輻射、超聲波、重金屬等）；微生物之間的關(guān)系；菌種的退化、復(fù)壯與保藏。微生物的遺傳和變異遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)； 的結(jié)構(gòu)與復(fù)制；的變性和復(fù)性；基因突變；突變的類型；基因重組；遺傳工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用；基因工程技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用；技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用。微生物的生態(tài)掌握微生物的生長周期和細(xì)菌的生長曲線、生長量的測定方法；掌握細(xì)菌、放線菌和真菌對的不同要求；理解好氧、厭氧和兼氧微生物；了解紫外線、化學(xué)物質(zhì)及其他因素的殺掌握微生物的生長周期和細(xì)菌的生長曲線、生長量的測定方法；掌握細(xì)菌、放線菌和真菌對的不同要求；理解好氧、厭氧和兼氧微生物；了解紫外線、化學(xué)物質(zhì)及其他因素的殺菌、抑菌作用；了解微生物之間的六種相互關(guān)系；熟悉菌種的退化、復(fù)壯與保藏。掌握及其復(fù)制原理，基因突變、定向培育和馴化等概念；理解基因重組的三種技術(shù)途徑；掌握基因工程概念；了解遺傳工程在環(huán)保中的應(yīng)用。理解生態(tài)系統(tǒng)概念；了解土壤、空氣微生物生態(tài)；掌握水體自凈和污染水體的微生物生態(tài);熟悉水體富營養(yǎng)化的成因及其評價(jià)方法。源；水體的微生物群落；水體自凈和污染水體的微生物生態(tài)；水體富營養(yǎng)化。微生物在環(huán)境物質(zhì)循環(huán)中的作用碳循環(huán)（纖維素的轉(zhuǎn)化、果膠質(zhì)的轉(zhuǎn)化、脂肪轉(zhuǎn)化等）；氮循環(huán)（蛋白質(zhì)水解與氨基酸轉(zhuǎn)化、硝化作用、反硝化作用、固氮作用）；硫循環(huán)（含硫有機(jī)物的轉(zhuǎn)化、無機(jī)硫的轉(zhuǎn)化、反硫化作用）；磷循環(huán)；鐵、錳循環(huán)。.掌握微生物在碳、氮、硫循環(huán)過程中所起的作用；掌握自然界碳、氮、硫循環(huán)圖；理解微生物在物質(zhì)循環(huán)中的作用以及硝化、硫化等基本過程；了解磷、鐵、錳循環(huán)。水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài)工程及微生物學(xué)原理好氧活性污泥法；好氧生物膜法；活性污泥絲狀膨脹的成因；控制活性污泥絲狀膨脹的對策；厭氧消化（甲烷發(fā)酵）；光合2喃處理高濃度有機(jī)廢水；含硫酸鹽廢水的厭氧微生物處理。掌握活性污泥、生物膜的概念及組成；理解污泥膨脹的成因和對策；掌握甲烷發(fā)酵理論；了解光合細(xì)菌處理廢水的方法。污、廢水深度處理和微污染源水預(yù)處理中的微生物學(xué)原理污水脫氮、除磷的目的和意義；微生物脫氮原理、脫氮微生物及脫氮工藝；微生物除磷原理、除磷微生物及其工藝；微污染水源深邃微生物預(yù)處理及微生物群落；水的消毒方法。掌握脫氮、脫磷的原理；熟悉脫氮、脫磷的微生物；了解脫氮、脫磷的常見工藝；了解微污染水源深邃微生物預(yù)處理及微生物群落；了解水的幾種消毒方法。有機(jī)固體廢棄物與廢氣的微生物處理及其微生物群落堆肥法、堆肥化和堆肥的概念；好氧堆肥；厭氧堆肥；廢氣的處理方法；幾種典型廢氣的處理方法。了解堆肥法的原理；了解好氧堆肥、厭氧堆肥；了解廢氣的幾種處理方法。微生物學(xué)新技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用酶制劑劑型；酶的提??；酶的純化步驟；固定化酶和固定化微生物的固定化方法；固定化酶和固定化微生物在環(huán)境工程中的應(yīng)用及前景；生物表面活性劑和生物乳化劑的開發(fā)與應(yīng)用；微生物絮凝劑和沉淀劑的開發(fā)與應(yīng)用等。掌握固定化酶技術(shù)的概念；了解固定化技術(shù)在環(huán)保中的應(yīng)用；了解當(dāng)今對細(xì)胞外多聚物的開發(fā)應(yīng)用情況。四、課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)緒論重點(diǎn)：微生物及其類群、特點(diǎn)、環(huán)境工程微生物學(xué)研究的對象與任務(wù)。難點(diǎn)：微生物的分類命名。第一章非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的超微生物—病毒重點(diǎn)：①病毒的特點(diǎn)。②噬菌體的類型、大小和繁殖過程。難點(diǎn)：①噬菌體侵染細(xì)菌細(xì)胞的不同反應(yīng)。②噬菌體的培養(yǎng)和鑒別。第二章原核微生物重點(diǎn)：①細(xì)菌的個(gè)體形態(tài)與菌落形態(tài)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)中細(xì)胞壁、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與功能。②芽孢、莢膜的特性與應(yīng)用。③細(xì)菌與放線菌的形態(tài)與菌落形態(tài)差異。難點(diǎn)：細(xì)菌細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)與革蘭氏染色，芽孢，莢膜的特性與在環(huán)境工程中的應(yīng)用。第三章真核微生物重點(diǎn)：①原生動物的形態(tài)、類型及應(yīng)用上的作用。②原生動物在廢水生物處理中作為指示生物的機(jī)理。③藻類的生長特性與水體富營養(yǎng)化。④酵母菌、霉菌形態(tài)及比較，霉菌與放線菌的形態(tài)和菌落形態(tài)的差異。難點(diǎn)：①不同微生物的形態(tài)與生長特性比較。②真核微生物的繁殖多樣性。第四章微生物的生理重點(diǎn)：①溫度、酸堿度、底物濃度、有毒有害物質(zhì)對微生物酶催化作用的影響。②培養(yǎng)微生物需提供的營養(yǎng)物類型及其作用，化能自養(yǎng)型、化能異養(yǎng)型等營養(yǎng)型的特性及應(yīng)用。③微生物呼吸類型及物質(zhì)氧化過程的產(chǎn)物與能量問題。難點(diǎn)：不同微生物的營養(yǎng)型，呼吸代謝，營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸問題。第五章微生物的生長繁殖與生存因子重點(diǎn)：①單細(xì)胞微生物生長繁殖規(guī)律及在實(shí)踐中指導(dǎo)作用，高溫、低溫對不同溫度型微生物的影響及應(yīng)用。②輻射、超聲波、重金屬、酸堿度、有機(jī)物等對微生物影響的機(jī)理與應(yīng)用。難點(diǎn)：①培養(yǎng)微生物需提供的合適條件、消毒殺滅微生物所采用的合適手段，以及主要因素對微生物的影響機(jī)理問題。②用單細(xì)胞微生物的生長繁殖規(guī)律指導(dǎo)廢水生物處理。第六章微生物的遺傳和變異重點(diǎn)：①定向培育和馴化。②基因重組的技術(shù)。難點(diǎn)：基因重組技術(shù)的理解第七章微生物的生態(tài)重點(diǎn)：①土壤、空氣、水體生態(tài)系統(tǒng)等微生物生態(tài)問題。②土壤生物修復(fù)技術(shù)、空氣生物潔凈技術(shù)和水體污染后的凈化與指標(biāo)。難點(diǎn)：①生態(tài)污染與微生物的變化。②土壤生物修復(fù)以及水體富營養(yǎng)化的成因和控制。第八章微生物在環(huán)境物質(zhì)循環(huán)中的作用重點(diǎn)：微生物對含碳、含氮、含硫等物質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化作用難點(diǎn)：①物質(zhì)在微生物作用下的好氧、厭氧分解與轉(zhuǎn)化作用。②微生物在碳循環(huán)和氮循環(huán)中的生物作用。第九章水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài)工程及微生物學(xué)原理重點(diǎn)：①水污染控制與治理中微生物生態(tài)問題。②活性污泥絲狀膨脹產(chǎn)生的原因和控制方法。③沼氣發(fā)酵理論。難點(diǎn)：好氧、厭氧生物處理工程凈化廢水的作用機(jī)理。第十章污、廢水深度處理和微污染源水預(yù)處理中的微生物學(xué)原理重點(diǎn)：①廢水微生物脫氮除磷、水源水微生物預(yù)處理工藝的微生物學(xué)原理。②水消毒的微生物學(xué)效應(yīng)。難點(diǎn)：微生物脫氮除磷的原理和生物化學(xué)機(jī)制第十一章有機(jī)固體廢棄物與廢氣的微生物處理及其微生物群落重點(diǎn)：①堆肥法和衛(wèi)生填埋法的機(jī)理和處理工藝。②含硫惡臭污染物、和的微生物凈化。難點(diǎn)：①好氧堆肥的機(jī)理和工藝。②含硫污染物的細(xì)菌代謝途徑。第十二章微生物學(xué)新技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用重點(diǎn)：固定化酶技術(shù)的概念難點(diǎn)：固定化技術(shù)在環(huán)保中的應(yīng)用五、實(shí)踐環(huán)節(jié)獨(dú)立開課。六、參考性教學(xué)時(shí)間安排教學(xué)內(nèi)容54學(xué)時(shí)授課學(xué)時(shí)緒論11.非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的超微生物一病毒32.原核微生物63.真核微生物54.微生物的生理75.微生物的生長繁殖與生存因子56.微生物的遺傳和變異37.微生物的生態(tài)48.微生物在環(huán)境物質(zhì)循環(huán)中的作用59.水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài)工程及微生物學(xué)原理410.污、廢水深度處理和微污染源水預(yù)處理中的微生物學(xué)原理411.有機(jī)固體廢棄物與廢氣的