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《环境工程微生物学》自学指导书教材：环境工程微生物学（第三版），周群英，高等教育出版社，2008教学方式：自学、作业、面授、考试等。学时：面授24撰写人：宋志文部门：青岛理工大学成教学院日期：2013年6月一、课程目的和任务环境工程微生物学是环境工程专业必修的一门专业基础课。目的是利用微生物学的理论与技术，研究有关的环境现象、环境质量及环境问题。通过本课程的学习，使学生系统地了解微生物学方面的基础理论，掌握微生物在环境中所处的地位以及在废水、有机固废生物处理和水体、土壤、大气污染与自净过程中所起的作用，从而进一步利用微生物为治理环境服务。二、课程自学方法本课程主要介绍环境工程微生物的基本组成、特点和应用。学生在自学时，应首先了解教材的总体结构，熟悉章节顺序，由浅入深、循序渐进的理解和掌握课程内容。具体有以下四个方面的要求：1、泛读精读泛读是先对教材进行大体浏览，结合指导书要求，通读一遍主要内容，抓住中心。精读是在泛读的基础上，细心阅读，根据学习内容的不同，掌握其要点、重点和难点，把握知识之间内在的必然联系，在头脑里形成一个知识框架体系。泛读精读相辅相成，形成深入浅出、由易到难的科学学习过程。2、归纳总结本课程教材可以分解为不同的方面与部分、特性和要素，将它们分别进行考察，然后经过分析、整理、抽象、综合，归纳起来便可形成一种整体的认识。学生在自学时，要注意知识的不同层次之间的有机组成，运用既分析、又归纳的方法，把握传热学知识结构的完整性和系统性。3、有效强化有效强化就是用最短的语言或词句，甚至关键词，抓住传热学教材的概念内涵、实质和核心内容。再对提纲进行压缩，使之成为简纲，然后再针对简纲，进行强化记忆，这样会使记忆保持长久。学生应该能够利用自己的理解、概括、领悟力较强的优势，提纲挈领地把握核心，把教材读得“由厚变薄”，这样自学效率高、效果好。4、发现创新学生在自学环境工程微生物学教材时，应当学会独立思考、自我设问、发现创新、掌握精髓，积极挖掘认知环境微生物的能力，发挥对其主动探索和再创造的精神，通过“学习——思考——设问——创新”的过程，不断的发现问题、提出问题、并最终解决问题。从而在学习课程内容的同时，也学会了一种探索思考的研究方法。这对于学生的学习而言，比单纯掌握知识具有更重要的作用。三、自学指导书阅读重要性《环境工程微生物学》自学指导书是为学生自学环境工程微生物学教材提供纲要性的内容明细和测验检查，避免学生在自学过程中的盲目性并减少教材的阅读难度。学生按照自学指导书进行自学，能够明确课程内容要求，自我测验、自我检查，起到事半功倍的作用。因此，认真阅读自学指导书对掌握传热学是十分重要的，它对学生的学习帮助和作用主要体现在以下三方面：1、指导性指导书较详细介绍了环境微生物学课程的结构框架和体系内容，分章、节介绍了环境微生物的基本组成和应用，学生依此为指导，可以对教材有一个全面的整体印象，明确微生物结构、组成和作用，清楚学习的目的性和重要性，知道课程教材的基本内容构成，具有较好的导向性。2、可读性针对学生以自学为主的特点，指导书在对教材的内容介绍上，做到深入浅出、由简到繁、从易到难，层层化解比较复杂的概念，使学生能够看懂、读懂教材内容，能够较深入的理解和掌握课程，达到教学目的和要求。3、参考性指导书附有部分习题的说明，供学生对自学内容的掌握程度进行检查。学生应对各章节的习题、思考题自我练习解答，进行检查核对，发现错误和不完善的地方，反思改正，直到澄清弄懂，扎扎实实的掌握传热学课程的主要内容。四、课程自学内容与指导绪论【教学目的和要求】。通过本章的学习，了解环境与环境工程面临的问题，可持续发展与微生物，环境工程微生物学的研究对象与任务。掌握微生物的概念及微生物的主要特点；了解微生物的分类；基本掌握其一般命名法；及环境工程中常见的微生物。【教学重点和难点】（一）教学重点：微生物的概念、微生物的特点、环境工程中常见的微生物。（二）教学难点：微生物的命名。【自学程序指导】第一节环境与环境工程面临的问题、可持续发展与微生物第二节环境工程微生物学的研究对象和任务一、环境工程微生物学的研究对象二、环境工程微生物学的研究任务第三节微生物的概述一、微生物的分类和命名二、病毒和类病毒三、原核微生物与真核微生物四、微生物的特点【学习指导】在介绍环境问题的过程中引出了环境微生物的组成和作用，能够详细的说明微生物的组成和不同类别微生物的特点，尤其是原核微生物和真核微生物的异同点。了解微生物的特点和在环境问题中的应用。【思考、检查题】1、微生物是如何命名的？举例说明。答：微生物的命名是采用生物学中的二名法，即用两个拉丁字命名一个微生物的种。这个种的名称是由一个属名和一个种名组成，属名和种名都用斜体字表示，属名在前，用拉丁文名词表示，第一个字母大写。种名在后，用拉丁文的形容词表示，第一个字母小写。如大肠埃希氏杆菌的名称是Escherichiacoli。2、微生物有哪些特点？答：（一）个体极小：微生物的个体极小，有几纳米到几微米，要通过光学显微镜才能看见，病毒小于0.2微米，在光学显微镜可视范围外，还需要通过电子显微镜才可看见。（二）分布广，种类繁多：环境的多样性如极端高温、高盐度和极端pH造就了微生物的种类繁多和数量庞大。（三）繁殖快：大多数微生物以裂殖的方式繁殖后代，在适宜的环境条件下，十几分钟至二十分钟就可繁殖一代。在物种竞争上取得优势，这是生存竞争的保证。（四）易变异：多数微生物为单细胞，结构简单，整个细胞直接与环境接触，易受外界环境因素影响，引起遗传物质DNA的改变而发生变异。或者变异为优良菌种，或使菌种退化。第一章：非细胞结构的超微生物【教学目的和要求】通过本章的学习，掌握病毒的概念和特点，了解其大小、形态、结构，基本掌握一般病毒的繁殖方式，病毒对物化因素的抵抗力，及在环境中的存活。【教学重点和难点】（一）教学重点：病毒特点、繁殖（二）教学难点：结构、繁殖【自学程序指导】第一节病毒的一般特征及分类（一）关于病毒（二）病毒的特点（三）病毒的分类第二节病毒的形态结构及繁殖（一）形态（二）病毒的组分及结构（三）病毒的繁殖方式（四）病毒的培养特征第三节病毒对理化因素的抵抗力（一）物理因素（二）化学因素（三）影响病毒存活的主要因素【学习指导】病毒特征及其分类，病毒的形态和结构（病毒的形态、大小，病毒的化学组成和结构），病毒的繁殖（病毒的繁殖过程，病毒的溶原性），病毒的培养（病毒的培养特征，病毒的培养基，病毒的培养）病毒对物理、化学因素的抵抗力及在污水处理过程中的去污效果（病毒对物理因素、化学因素、抗菌物质的抵抗力，病毒存活及在污水处理中的去除效果）。【思考、检查题】1什么叫溶原细胞（菌）？什么叫原噬菌体？答：溶原细胞就是指含有温和噬菌体核酸的宿主细胞。原噬菌体就是指在溶原细胞内的温和噬菌体核酸，又称为前噬菌体。2什么叫噬菌斑？什么是PFU?答：将噬菌体的敏感细菌接种在琼脂固体培养基上生长形成许多个菌落，当接种稀释适度的噬菌体悬液后引起点性感染，在感染点上进行反复的感染过程，宿主细菌菌落就一个个被裂解成一个个空斑，这些空斑就叫噬菌斑。3病毒在水体和土壤中的存活时间主要受哪些因素影响答：病毒在各种环境中由于影响因素的不同，其存活时间也是不同的。1、病毒在水体中的存活：在海水和淡水中，温度是影响病毒存活的主要因素，也与病毒类型也有关。在水体淤泥中，病毒吸附在固体颗粒上或被有机物包裹在颗粒中间，受到保护其存活时间会较长一些。2、病毒在土壤中的存活：主要受土壤温度和湿度的影响最大，低温时的存活时间比在高温时长；干燥易使病毒灭活，其灭活的原因是病毒成分的解离和核酸的降解。【附】：土壤的截留病毒的能力受土壤的类型、渗滤液的流速、土壤孔隙的饱和度、pH、渗滤液中的阳离子的价数（阳离子吸附病毒的能力：3价2价1价）和数量、可溶性有机物和病毒的种类等的影响。3、病毒在空气中的存活：干燥、相对湿度、太阳光中的紫外辐射、温度和风速等的影响。相对湿度大，病毒存活时间长；相对湿度小，越是干燥，病毒存活时间短。第二章：原核微生物【教学目的和要求】通过本章的学习，基本掌握环境工程中常见的原核微生物的种类、及特点；掌握细菌的基本概念、形态、一般结构和特殊结构；基本掌握革兰氏染色方法、染色原理、及革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的区别；掌握菌落的概念；了解细菌的菌落在不同的培养基中的菌落特征；基本掌握古菌的特点和分类；掌握放线菌的特点，了解其形态、菌落特征；掌握蓝细菌的特点，了解其生长环境条件。【教学重点和难点】（一）教学重点：细菌的一般结构和特殊结构；革兰氏染色方法、机理；G＋和G－的区别；放线菌、蓝细菌、古细菌的特点（二）教学难点：革兰氏染色的机理【自学程序指导】第一节细菌（一）细菌的概念（二）细菌的形态与大小（三）细菌细胞的一般结构和特殊结构（四）细菌的菌落特征（五）细菌的性质（六）常见的细菌第二节古菌（一）古菌的特点（二）古菌的分类第三节放线菌（一）概念（二）放线菌的大小和形态（三）放线菌的菌落特征（四）放线菌的繁殖方式（五）生长的环境条件（六）应用（七）常见的放线菌第四节蓝细菌（一）关于蓝细菌（二）形态大小（三）特点（四）生长环境（五）水中常见的蓝细菌【学习指导】细菌（细菌的形态与大小，细菌的细胞结构，细菌的培养特征，细菌的物理化学性质），古菌，放线菌（放线菌的形态、大小和菌落形态），蓝细菌，螺旋体（了解），立克次氏体和支原体（了解）【思考、检查题】1革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁结构有什么异同？各有哪些化学组成？答：细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两大类，两者的化学组成和结构不同。格兰仕阳性菌的细胞壁厚，其厚度为20~~80nm，结构较简单，含肽聚糖（包括三种成分：D-氨基酸、胞壁酸和二氨基庚二酸）、磷壁酸（质）、少量蛋白质和脂肪。革兰氏阴性菌的细胞壁较薄，厚度为10nm，其结构较复杂，为外壁层和内壁层，外壁层又分三层：最外层是脂多糖，中间是磷脂层，内层为脂蛋白。内壁层含肽聚糖，不含磷壁酸。两者的细胞壁的化学组成也不停：革兰氏阴性菌含极少肽聚糖，独含脂多糖，不含磷壁酸。两者的不同还表现在各种成分的含量不同。尤其是脂肪的含量最明显，革兰氏阳性菌含脂肪量为1%~~4%，革兰氏阴性菌含脂肪量为11%~~22%细胞壁结构。【附】革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁化学组成的比较细菌壁厚度/nm肽聚糖/%磷壁酸/%脂多糖/%蛋白质/%脂肪/%阳性菌20~~8040~~90+—约201~~4阴性菌1010—+约6011~~222叙述革兰氏染色的机制和步骤。答：1884年丹麦细菌学家ChristainGram创立了革兰氏染色法。将一大类细菌染上色，而另一类染不上色，一边将两大类细菌分开，作为分类鉴定重要的第一步。其染色步骤如下：1在无菌操作条件下，用接种环挑取少量细菌于干净的载玻片上涂布均匀，固定。2用草酸铵结晶紫染色1min，水洗去掉浮色。3用碘—碘化钾溶液媒染1min，倾去多余溶液。4用中型脱色剂如乙醇或丙酮酸脱色，革兰氏阳性菌不被褪色而呈紫色。革兰氏阴性菌被褪色而成无色5用蕃红染液复染1min，格兰仕阳性菌仍呈紫色，革兰氏阴性菌则呈现红色。革兰氏阳性菌和格兰仕阴性菌即被区分开。9何谓细菌菌落？细菌有哪些培养特征？这些培养特征有什么实践意义？答：细菌菌落就是由一个细菌繁殖起来的，有无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团。【培养特征】a在固体培养基上的培养特征就是菌落特征。b在明胶培养基上的培养特征就是将不停形态的溶菌区，依据这些不同形态的溶菌区或溶菌与否可将细菌进行分类。c在半固体培养集中的培养特征：呈现出各种生长状态，根据细菌的生长状态判断细菌的呼吸类型和鞭毛有无，能否运动。d在液体培养基中的培养特征：根据细菌的属和种的特征的不同长成不同的生长状态。第三章：真核微生物【教学目的和要求】通过本章的学习，基本掌握环境工程中常见的真核微生物，基本掌握真菌中的酵母菌，霉菌的形态结构特点、繁殖方式、生活条件，区别菌落特征，了解伞菌的形态及生活史，生长环境；了解藻类的形态，基本掌