微生物工程工藝原理（第三版）

本書(shū)系統(tǒng)地介紹了微生物工程工藝原理和發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)，包括微生物工業(yè)菌種與培養(yǎng)基、發(fā)酵機(jī)制、發(fā)酵工藝過(guò)程、控制、發(fā)酵產(chǎn)物的提取與精制、微生物工程相關(guān)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)學(xué)。并將各種工藝學(xué)理論按單元操作歸納，使本書(shū)具有先進(jìn)性、實(shí)用性。 2100433B

第1章緒論1

11微生物的概念1

12微生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容1

13環(huán)境工程微生物學(xué)的概念1

14環(huán)境工程微生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)1

15環(huán)境工程微生物學(xué)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀2

151廢水生物處理研究進(jìn)展2

152廢氣的生物治理研究進(jìn)展2

153固體廢物的生物治理研究進(jìn)展3

16環(huán)境工程微生物學(xué)所涉及的學(xué)科5

思考題5

第2章原核微生物6

21細(xì)菌6

211細(xì)菌細(xì)胞的大小6

212細(xì)菌細(xì)胞的形態(tài)6

213細(xì)菌的細(xì)胞構(gòu)造10

214細(xì)菌的繁殖方式20

215細(xì)菌的群體特征20

22放線菌（Actinomycetes）22

221放線菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)22

222放線菌的繁殖方式23

223放線菌的培養(yǎng)特征25

23藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacteria）26

231藍(lán)細(xì)菌的大小及形態(tài)27

232藍(lán)細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)27

233藍(lán)細(xì)菌的存在方式28

234藍(lán)細(xì)菌的繁殖28

24古細(xì)菌29

241古細(xì)菌的主要類型29

242古細(xì)菌的特征29

243古細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)30

25鞘細(xì)菌30

251絲狀鐵細(xì)菌31

252絲狀硫細(xì)菌32

思考題32

第3章真核微生物33

31真菌34

311酵母菌（Yeasts）34

312霉菌（Mould，Mold）38

32微型藻類44

321微型藻類的一般特征44

322環(huán)境工程中主要的微型藻45

323原生動(dòng)物47

324微型后生動(dòng)物51

思考題53

43噬菌體(phage)62

431烈性噬菌體63

432溫和噬菌體66

44環(huán)境因素對(duì)病毒存活的影響67

441物理因素67

442化學(xué)因素67

443抗生素和抗病毒藥物68

45污水處理過(guò)程中病毒的去除68

思考題68第5章微生物的營(yíng)養(yǎng)69

51微生物的營(yíng)養(yǎng)及類型69

511微生物細(xì)胞的化學(xué)組成69

512營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能69

513微生物的營(yíng)養(yǎng)類型72

52培養(yǎng)基74

521培養(yǎng)基的概念74

522配制培養(yǎng)基的原則74

523培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用77

53營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收81

531單純擴(kuò)散（diffusion）81

532促進(jìn)擴(kuò)散（facilitated diffusion）81

533主動(dòng)運(yùn)輸（active transport）82

思考題84

第6章微生物的代謝85

61代謝概述85

62微生物的酶及酶促反應(yīng)86

621酶的組成86

622酶的結(jié)構(gòu)與功能86

623酶促反應(yīng)的特點(diǎn)91

624酶的種類91

625酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)92

63微生物的分解代謝98

631生物氧化概述98

632異養(yǎng)微生物的生物氧化99

633微生物的呼吸類型105

634脂肪的分解代謝107

635蛋白質(zhì)的分解109

636自養(yǎng)微生物的生物氧化110

64微生物的合成代謝113

641自養(yǎng)微生物的生物合成113

642異養(yǎng)微生物的生物合成115

65微生物的代謝調(diào)控115

651酶活性的調(diào)節(jié)——控制反應(yīng)速率115

652酶合成的調(diào)節(jié)——控制反應(yīng)方向116

思考題116

第7章微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制118

71細(xì)菌的群體生長(zhǎng)118

711細(xì)菌的群體生長(zhǎng)規(guī)律——生長(zhǎng)曲線118

712微生物生長(zhǎng)曲線在廢水生物處理中的指導(dǎo)作用119

713不同廢水生物處理法生長(zhǎng)曲線的特點(diǎn)及意義120

72基質(zhì)濃度與微生物比生長(zhǎng)速率的關(guān)系120

73研究微生物生長(zhǎng)的培養(yǎng)方法121

731微生物的分批培養(yǎng)（bath cultureof microorganisms）121

732微生物的連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture of microorganisms）121

74微生物純培養(yǎng)物的分離及生長(zhǎng)的測(cè)定121

741純培養(yǎng)物的分離122

742微生物生長(zhǎng)的測(cè)定122

75環(huán)境因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響123

751溫度123

752pH值125

753氧化還原電位（Eh）126

754溶解氧（DO）126

755重金屬及其化合物127

76微生物生長(zhǎng)的控制127

761物理方法的控制127

762化學(xué)方法的控制130

思考題133

第8章微生物遺傳與變異134

81遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)134

811遺傳變異的基礎(chǔ)134

812DNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制135

813DNA的變性、復(fù)性與雜交136

814轉(zhuǎn)錄137

815翻譯138

82質(zhì)粒結(jié)構(gòu)及類型140

821質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)140

822質(zhì)粒的主要類型140

83DNA的突變和誘變育種142

831DNA的突變142

832誘變與育種143

84基因重組145

841基因工程工具酶146

842基因工程載體147

843目的基因的獲得148

844DNA分子的體外連接149

845重組DNA導(dǎo)入宿主菌149

846重組體的篩選149

847基因工程在環(huán)境工程中的應(yīng)用150

85微生物細(xì)胞融合育種151

851細(xì)胞融合151

852微生物原生質(zhì)體及其制備152

853細(xì)胞融合的方法153

854融合重組的測(cè)定153

855利用細(xì)胞融合技術(shù)構(gòu)建環(huán)境工程菌154

86分子生物學(xué)技術(shù)及其在環(huán)境工程中的應(yīng)用154

861聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain

reaction,PCR)技術(shù)及其在環(huán)境工程中的應(yīng)用154

862核酸分子雜交技術(shù)157

863電泳技術(shù)及其在環(huán)境工程中的應(yīng)用160

864以rRNA基因?yàn)榛A(chǔ)的細(xì)菌同源

性分析技術(shù)及其在環(huán)境工程中的應(yīng)用161

思考題162

第9章微生物的生態(tài)163

91微生物生態(tài)學(xué)163

911什么是微生物生態(tài)學(xué)163

912微生物生態(tài)學(xué)的任務(wù)163

913微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用163

92自然環(huán)境中的微生物164

921土壤環(huán)境中的微生物164

922水環(huán)境中的微生物166

923空氣中的微生物167

924極端環(huán)境中的微生物168

93微生物與微生物之間的關(guān)系171

931互生（syntrophism）172

932共生（symbiosis）172

933寄生（parasitism）173

934拮抗（antagonism）173

94微生物群落的發(fā)展和演替174

941微生物群落演替的概念174

942演替的類型174

943微生物群落發(fā)展和演替（以可溶

性有機(jī)物進(jìn)入水體時(shí)發(fā)生的演替

為例）175

95微生物在環(huán)境物質(zhì)循環(huán)中的作用175

951碳素循環(huán)（the carbon cycle）176

952氮素循環(huán)（the nitrogen cycle）181

953硫素循環(huán)（the sulphur cycle）185

954磷素循環(huán)（the phosphorus

cycle）186

955鐵素循環(huán)（the iron cycle）187

956錳素循環(huán)（the manganese

cycle）188

思考題188

第10章微生物對(duì)污染物的降解與轉(zhuǎn)化190

101微生物對(duì)污染物的降解能力及影響

因素190

1011微生物對(duì)污染物的適應(yīng)能力及

巨大的降解潛力190

1012微生物降解污染物的影響因素191

102微生物對(duì)污染物的降解193

1021無(wú)毒污染物的降解193

1022有毒有機(jī)污染物的降解193

思考題207

第11章環(huán)境微生物檢測(cè)208

111空氣中微生物的檢測(cè)與控制208

1111空氣中微生物的檢測(cè)方法208

1112空氣微生物污染的控制209

112水的微生物檢測(cè)及控制210

1121水質(zhì)的細(xì)菌學(xué)檢測(cè)210

1122水質(zhì)指示微生物——大腸菌群

（coliform group，簡(jiǎn)稱

coliform）210

1123水微生物污染的控制211

113發(fā)光細(xì)菌的微毒檢測(cè)211

1131發(fā)光細(xì)菌檢測(cè)的原理212

1132發(fā)光細(xì)菌法檢測(cè)的操作212

1133發(fā)光細(xì)菌法的應(yīng)用212

114污染物致突變性檢測(cè)（Ames

試驗(yàn)）213

1141Ames試驗(yàn)的原理和方法213

1142Ames試驗(yàn)的應(yīng)用215

115生物傳感器216

1151生物傳感器的定義與分類216

1152生物傳感器基本結(jié)構(gòu)和工作

原理216

1153生物傳感器在環(huán)境檢測(cè)中的

應(yīng)用217

116PCR技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用219

1161PCR反應(yīng)原理219

1162PCR反應(yīng)條件220

1163PCR技術(shù)用于環(huán)境微生物檢

測(cè)的方法221

1164PCR在環(huán)境微生物檢測(cè)中的

應(yīng)用221

1165小結(jié)與展望222

117用于環(huán)境保護(hù)的工程菌的安全性

問(wèn)題222

1171用于環(huán)境保護(hù)的基因工程菌

的構(gòu)建222

1172基因工程菌存在的問(wèn)題223

1173展望223

思考題223

第12章微生物在水污染控制中的應(yīng)用224

121廢水好氧生物處理中的微生物學(xué)

原理224

1211概述224

1212活性污泥法224

1213生物膜法230

1214其他生物處理法235

122廢水厭氧生物處理中的微生物學(xué)

原理237

1221概述237

1222廢水厭氧降解機(jī)理237

1223廢水厭氧生物處理工藝239

123水體的富營(yíng)養(yǎng)化和氮磷的去除240

1231水體的富營(yíng)養(yǎng)化概述240

1232生物脫氮241

1233生物除磷244

思考題247

第13章微生物在固體廢物和大氣污染治理中的應(yīng)用248

131固體廢物的生物處理248

1311堆肥法249

1312衛(wèi)生填埋法252

1313厭氧發(fā)酵253

132廢氣的生物處理253

1321廢氣生物處理微生物學(xué)254

1322廢氣生物處理方法254

思考題257第14章生物修復(fù)技術(shù)258

141概述258

1411基本概念258

1412應(yīng)用生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)具備

的條件258

1413理論及技術(shù)來(lái)源258

1414生物修復(fù)技術(shù)的重點(diǎn)研究

方向259

1415生物修復(fù)技術(shù)的特點(diǎn)259

142生物修復(fù)技術(shù)的原理259

1421在生物修復(fù)技術(shù)中應(yīng)用的

微生物259

1422影響生物修復(fù)的環(huán)境因素261

143污染土壤的生物修復(fù)262

1431原位生物處理262

1432異位生物修復(fù)264

144地下水的生物修復(fù)265

1441原位生物處理266

1442異位修復(fù)技術(shù)266

1443物理攔阻266

145海洋石油污染的生物修復(fù)266

思考題267第15章微生物新技術(shù)在環(huán)境治理中的應(yīng)用268

151固定化技術(shù)（固定化酶和固定化

細(xì)胞）268

1511固定化細(xì)胞與酶的特點(diǎn)268

1512固定化酶與固定化細(xì)胞在環(huán)境

工程中的應(yīng)用269

152廢物資源化技術(shù)269

1521可生物降解塑料PHAs270

1522單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)271

153污染預(yù)防微生物技術(shù)272

1531燃煤脫硫272

1532微生物濕法冶金技術(shù)274

154微生物絮凝劑277

155微生物吸附劑278

思考題279第16章微生物的分類命名與保藏280

161微生物的分類與命名280

1611微生物的分類單位280

1612微生物的命名原則281

1613微生物的分類鑒定依據(jù)281

162微生物分類檢索系統(tǒng)287

1621原核微生物的分類系統(tǒng)——Bergey

氏原核生物分類系統(tǒng)289

1622真菌的分類系統(tǒng)——Ainsworth

等人的菌物分類系統(tǒng)290

163菌種保藏291

1631菌種保藏的原理291

1632菌種保藏的常用方法292

思考題293參考文獻(xiàn)294 2100433B

本書(shū)是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。

全書(shū)共分為16章，主要內(nèi)容包括：原核微生物；真核微生物；病毒；微生物的營(yíng)養(yǎng)、代謝、繁殖及其控制、遺傳變異和育種；微生物對(duì)環(huán)境污染物的降解及其在污染控制中的應(yīng)用；環(huán)境微生物檢測(cè)；生物修復(fù)技術(shù)；微生物新技術(shù)在環(huán)境治理中的應(yīng)用；微生物的分類命名及保藏。

本書(shū)可作為高等院校環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、給水排水、環(huán)境監(jiān)測(cè)等專業(yè)師生的教材，也可供從事環(huán)境保護(hù)工作的研究人員、技術(shù)人員參考。

本書(shū)主要內(nèi)容包括緒論；原核微生物及真核微生物；非細(xì)胞微生物--病毒；微生物的營(yíng)養(yǎng)；微生物的代謝；微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制；微生物的遺傳變異和育種；微生物的生態(tài)；微生物對(duì)環(huán)境污染物的降解與轉(zhuǎn)化；環(huán)境微生物檢測(cè)；微生物在水污染控制中的應(yīng)用；微生物在固體廢物和大氣治理中的應(yīng)用；生物修復(fù)技術(shù)；微生物新技術(shù)在環(huán)境治理中的應(yīng)用；微生物的分類命名與保藏。本書(shū)可作為環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、給水排水、環(huán)境監(jiān)測(cè)等專業(yè)的教學(xué)用書(shū)，也可供從事環(huán)境保護(hù)工作的科學(xué)技術(shù)人員參考。