作者：赵开弘

定价：44.00元

开本：16开

出版日期：2009年8月 本书共分11章，阐述了有关环境微生物的基本概念和理论、环境微生物的分类和特性、环境微生物的生理和代谢、环境微生物的遗传和进化、环境微生物的生态规律和多样性、涉及环境微生物的技术方法、环境微生物学最新进展等。从“实践—认识—再实践”的高度，揭示环境微生物学的发展规律，以便在理论上和实践上完全摒弃“先污染后治理”这种亡羊补牢式的陈旧思维，全面树立以“绿色生态”打造“可持续发展”这种环境生态新理念。鉴于环境微生物学的基础性，我们尽量多介绍有关环境微生物学的基本理论和技术，分章节详细介绍它们和环境科学与环境工程的渗透与融合。根据环境微生物学在生命和环境领域的地位和作用，力求做到既全面详尽，又主次分明重点突出。鉴于现代生命科学基础的分子生物学和基因工程在环境微生物学中的重要作用，我们力求综合这些重要学科，以不同的环境与资源问题为例加以重点介绍。

总之，全书以重大环境与资源问题为中心，着眼于详尽介绍环境微生物学的基本理论和技术方法，力求内容新颖、覆盖面广、概念清晰、逻辑严谨、深入浅出、言简意赅，充分反映现代环境微生物学的总体面貌、最新成就和发展方向。本书可供环境科学与工程专业本科生和相关专业的硏究生作为环境微生物学教材之用，也可作为从事环保、环境生物技术研究的有关科研人员的参考书。

在华中科技大学出版社组织下，2008年3月在武汉举行了全国环境微生物学教材编审会，组成了环境微生物学编写组，全书由多所高校的相关专业老师集体编写。具体分工如下：第1章由内蒙古大学的赵吉、第2章由华中农业大学的张娟与南华大学的唐东山、第3章由天津理工大学的冯炘与解玉红、第4章由桂林电子科技大学的蒋永荣、第5章由天津理工大学的冯炘与解玉红、第6章由河北大学的马建薇与华中科技大学的朱菁萍、第7章由武汉理工大学的刁红丽与郑州大学的郭夏丽，第8章由广东仲恺农业工程学院的陶雪琴、第9章由湖北师范学院的苏平、第10章由郑州轻工业学院的魏明宝与郑先君、第11章由华中科技大学的朱菁萍编写，全书由华中农业大学农业微生物学国家重点实验室的赵开弘和内蒙古大学的赵吉分别担任正、副主编，统编修改而成。

本书在编写过程中参考了国内外许多优秀教材及科研论文，具体细目列于每章之后，方便读者跟踪学科最新进展。对于所参考的文献资料，在此向其作者谨致谢忱。此外，在书后附录D列出了环境微生物学有关的重要专业英文关键词，希望读者掌握这些基本词汇，它有利于读者从点上把握环境微生物学全貌，而且有利于读者查阅相关文献，特别是英文文献。

最后，编者用力虽勤，然限于水平，书中纰漏之处在所难免，恳请业内同仁和广大读者不吝指正，以便再版修订，使臻完善。 第1章绪论（1）

1．1环境微生物学的重要概念（1）

1．1.1生命及其基本特征（1）

1．1.2重要术语（2）

1．1.3微生物的分类（3）

1．1.4原核生物与真核生物（5）

1．2环境微生物学的研究任务（5）

1．2.1环境微生物学的范畴（5）

1．2.2环境微生物学的研究内容（6）

1．3环境微生物学的历史与发展（7）

1．3.1人类对环境微生物的认识（7）

1．3.2环境微生物学的形成与发展（8）

1．3.3微生物在环境工程中的应用（9）

1．3.4环境微生物生物技术的应用（10）

1．4环境微生物的起源与进化（12）

1．4.1地球上生命的起源（12）

1．4.2环境微生物的起源（13）

1.4.3放氧光合作用的进化（14）

1．4.4真核细胞的形成（15）

1．5环境微生物的重要特性（16）

1．5.1微生物的生物多样性（16）

1．5.2微生物生理类群的多样性（17）

1．5.3微生物的环境适应性（18）

1．5.4环境中微生物的安全性（18）

1．6环境微生物学与相关学科的相互渗透和促进（20）

1．7学习环境微生物学的意义（21）

复习思考题（21）

主要参考文献（22）

第2章环境中的微生物及其特性（24）

2．1微生物概述（24）

2．1.1微生物的定义（24）

2．1.2微生物的分类与命名（24）

2．1.3微生物的基本特点（26）

2．2原核微生物（28）

2．2.1细菌（28）

2．2.2古菌（34）

2．2.3放线菌（38）

2．2.4其他原核生物（39）

2．3真核微生物（41）

2．3.1酵母菌（41）

2．3.2霉菌（43）

2．3.3大型真菌（46）

2．3.4真核藻类（47）

2．3.5原生动物（48）

2．3.6微型后生动物（50）

2．4病毒（52）

2．4.1病毒的特征和分类（52）

2．4.2病毒的结构（53）

2．4.3亚病毒（54）

2．4.4病毒的增殖过程（55）

2．4.5环境因子对病毒的影响（55）

复习思考题（56）

主要参考文献（56）

第3章微生物的营养与代谢（58）

3．1微生物的营养（58）

3．1.1微生物的化学组成和营养要素（59）

3．1.2微生物的营养类型（61）

3．1.3微生物的培养基（61）

3．2微生物的酶（61）

3．2.1酶的定义、分类和特性（62）

3．2.2酶的组成与结构（62）

3．2.3酶活力及其影响因素（66）

3．3微生物的能量代谢（69）

3．3.1生物氧化（69）

3．3.2生物氧化的类型（73）

3．3.3微生物的分解代谢（74）

3．3.4微生物的合成代谢（79）

复习思考题（82）

主要参考文献（83）

第4章微生物的生长及其环境(84)

4．1微生物的生长(84)

4．1.1微生物的生长繁殖特征(84)

4．1.2研究微生物生长的方法(85)

4．1.3微生物生长繁殖的测定(88)

4．1.4环境因素对微生物生长的影响(88)

4．1.5微生物在自然环境中的生长(92)

4．2陆地环境中的微生物(93)

4．2.1土壤作为微生物的一种环境(93)

4．2.2土壤中的微生物(94)

4．2.3根际微生物(96)

4．3大气环境中的微生物(99)

4．3.1空气中微生物的存活(99)

4．3.2空气是传播微生物的介质(100)

4．3.3室外空气中的微生物(101)

4．3.4室内空气中的微生物(101)

4．3.5空气微生物的卫生标准及检测(103)

4．4水环境中的微生物(104)

4．4.1水环境中的微生物生境(104)

4．4.2淡水环境中的微生物(105)

4．4.3海水环境中的微生物(107)

4．4.4河口微生物动态变化(108)

4．4.5近海噬藻体的重要功能(108)

4．5极端环境中的微生物(110)

4．5.1高温环境中的微生物(110)

4．5.2低温环境中的微生物(111)

4．5.3高盐环境中的微生物(112)

4．5.4高酸环境中的微生物(112)

4．5.5高碱环境中的微生物(113)

4．5.6高压环境中的微生物(114)

4．5.7高辐射环境中的微生物(115)

复习思考题(115)

主要参考文献(116)

第5章环境微生物的遗传与变异(117)

5．1环境微生物的遗传和变异现象及其意义(117)

5．2微生物遗传与变异的分子基础(118)

5．2.1DNA的结构与功能(118)

5．2.2中心法则与蛋白质的合成(124)

5．3环境微生物的变异与育种(128)

5．3.1基因突变及其特点(128)

5．3.2基因突变的类型(133)

5．3.3基因突变的应用(134)

5．4基因重组(138)

5．4.1真核微生物的杂交(139)

5．4.2原核微生物的接合(140)

5．4.3原核微生物的转导(141)

5．4.4转化(142)

5．4.5原生质体融合(144)

5.4.6基因工程(144)

5．5菌种的衰退、复壮和保藏(147)

5．5.1菌种的衰退与复壮(147)

5．5.2菌种的保藏(148)

复习思考题(149)

主要参考文献(149)

第6章环境微生物生态学(151)

6．1生态学概述(151)

6．1.1微生物生态学的定义和研究内容(151)

6．1.2生物种群和群落(151)

6．1.3生态系统和生物圈(153)

6．1.4生态平衡(157)

6．2微生物之间和与动植物之间的关系(157)

6．2.1湿地的典型微生物生态作用(157)

6．2.2微生物与微生物之间的关系(159)

6．2.3微生物与植物之间的关系(162)

6．2.4微生物与人和动物之间的关系(164)

6．3环境微生物的生物多样性(167)

6．3.1微生物多样性(167)

6．3.2可培养微生物和不可培养微生物(168)

6．4环境微生物基因组信息所展示的生物进化规律(170)

6．4.1分子系统发育分析(170)

6．4.2DNA和蛋白质的进化(172)

6．4.3基因组的生物多样性(175)

6．4.4环境微生物抗生素抗性的生态规律(179)

6．5废水处理中的微生物群落及其分子生态学分析(180)

6．5.1好氧活性污泥处理的微生物群落(180)

6．5.2废水深度处理中的微生物群落(181)

复习思考题(183)

主要参考文献(184)

第7章环境微生物在物质循环和污染物代谢中的作用（186）

7．1微生物与物质循环（186）

7．1.1氧循环（186）

7．1.2碳循环（187）

7．1.3氮循环（192）

7．1.4硫循环（196）

7．1.5磷循环（198）

7．1.6氢循环（200）

7．1.7铁、锰循环（201）

7．1.8其他微量元素的营养性和毒性（202）

7．2环境中微生物与化学物质的相互作用（202）

7．2.1化学不平衡的复杂环境（202）

7．2.2微生物对环境中化学物质状态的影响（203）

7．2.3微生物细胞对环境中化学物质的响应（205）

7．3微生物与金属的相互作用（206）

7．3.1环境中金属的微生物可利用性（207）

7．3.2金属和类金属的生物甲基化（208）

7．3.3金属对微生物细胞的毒性效应（211）

7．3.4微生物对金属的抗性和解毒机制（212）

7．3.5微生物转化金属的有益效应和有害效应（214）

7.4环境微生物物质转化的热力学规律（219）

7．4.1生命体系中的热力学原理（219）

7．4.2温室气体及其生物地球化学循环（221）

7．5环境微生物的污染物代谢（223）

7．5.1污染物的结构、毒性与微生物降解性之间的关系（223）

7．5.2影响污染物微生物降解的环境因素（225）

7．5.3有机污染物的微生物降解途径（226）

复习思考题（238）

主要参考文献（238）

第8章污染控制的微生物学原理（240）

8．1废水生物处理的环境微生物学技术（240）

8．1.1废水微生物处理的原理（240）

8．1.2废水的污染指标及测定方法（241）

8．1.3活性污泥法（243）

8．1.4生物膜法（246）

8．1.5氧化塘法（252）

8．2废水脱氮除磷工艺及原理（253）

8．2.1脱氮除磷的意义（253）

8．2.2脱氮除磷原理（253）

8．2.3废水脱氮除磷工艺（255）

8．2.4生物脱氮除磷技术的发展趋势（258）

8．3厌氧反应器（259）

8．3.1厌氧生物处理的原理（259）

8．3.2厌氧生物处理法的发展（261）

8．3.3升流式厌氧污泥床反应器（261）

8．3.4厌氧折流反应器（263）

8．4有机固体废物的生物处理（264）

8．4.1堆制法（264）

8．4.2厌氧消化法(沼气发酵)（266）

8．5微生物在废气治理中的应用（267）

8．5.1废气的微生物处理方法（267）

8．5.2处理废气的微生物（268）

复习思考题（269）

主要参考文献（270）

第9章环境微生物生物技术（271）

9．1环境微生物的基因工程（271）

9．1.1基因工程工具酶（271）

9．1.2环境微生物核酸的提取（273）

9．1.3环境微生物功能基因的克隆与表达（273）

9．1.4环境微生物基因工程菌的构建（276）

9．1.5基因工程菌的环境污染控制应用（279）

9．2环境微生物的蛋白质工程（281）

9．2.1固定化酶技术在环境治理中的应用（282）

9．2.2基因工程抗体及其环境应用（283）

9．2.3蛋白质工程疫苗及其环境意义（283）

9．3环境微生物的细胞工程（284）

9．3.1细胞融合（284）

9．3.2固定化微生物在环境治理中的应用（286）

9．3.3环境微生物的单细胞蛋白技术（287）

9．3.4农业生物控制中的环境微生物技术（288）

9.4环境微生物的代谢工程（291）

9．4.1微生物细胞外多聚物的开发与应用（291）

9．4.2微生物能源（292）

9．4.3微生物采油（298）

复习思考题（299）

主要参考文献（299）

第10章环境微生物学实验方法（301）

10．1环境微生物取样和富集（301）

10．1.1培养基的配制与选择（301）

10．1.2环境微生物的取样（303）

10．1.3从野外微生物群落到微生物纯培养物（304）

10．1.4活性污泥中细菌的分离和培养（305）

10．1.5获得环境微生物纯培养的方法（306）

10．1.6环境微生物数量和生物量的测定方法（307）

10．2指示微生物（311）

10．2.1指示微生物的概念（311）

10．2.2总大肠菌群（312）

10．2.3粪大肠菌（313）

10．2.4粪链球菌（313）

10．2.5产气荚膜梭菌（314）

10．2.6异养平板计数（314）

10．2.7噬菌体（314）

10．2.8其他指示微生物（314）

10．3显微技术（315）

10．3.1显微技术的原理（315）

10．3.2微生物的形态、特殊结构的观察（319）

10．3.3细菌的简单染色和革兰氏染色（321）

10．3.4应用分子探针和荧光探针显微术的原位检测（321）

10．4生理学方法（322）

10．4.1纯培养微生物活性测定（323）

10．4.2适于测定环境样品活性方法的选择（324）

10．4.3碳呼吸（325）

10．4.4放射性标记示踪物掺入细胞大分子（326）

10．4.5腺苷酸能荷（327）

10．4.6酶分析（327）

10．5免疫学方法（328）

生物学与生活 原书第10版 特丽莎.奥德斯克等著

本书是生物学的简介性图书，全书通过结合身边的具体实例，介绍了细胞、遗传、进化与生物多样性、行为和生态等内容。本书的特点是，详细介绍了与人类生活密切相关的生物学问题。

第1章 绪论：生物学与你 1

1.1 什么是生命？ 2

1.1.1 生物需要物质和能量以维持生存 2

1.1.2 生物需要复杂的调节机制来维持自身的生存 3

1.1.3 面对刺激，生物会有所应对和保护自己 4

1.1.4 生物会生长 4

1.1.5 生物会繁衍后代 5

1.1.6 生物都有进化的能力 5

1.2 什么是进化？ 6

1.2.1 生物进化三步走 6

1.3 科学家是如何进行生物学研究的？ 8

1.3.1 生物学研究的多种层面 8

1.3.2 生物学家通过生物在进化过程中的亲缘关系将其分类 9

1.4 什么是科学？ 11

1.4.1 科学基于以下公理：一切自然事件皆有起因 11

1.4.2 科学研究需要大量科学方法作为工具 12

1.4.3 生物学家用对照实验来验证假说 12

1.4.4 生物理论均经过严密的验证 12

1.4.5 科学是一种人类活动 13

第一篇 细胞是生命体的基本单位

第2章 原子、分子与生命 16

2.1 什么是原子 17

2.1.1 原子是元素的基本结构单位 17

2.1.2 原子由更小的粒子构成 17

2.1.3 元素用原子序数来定义 18

2.1.4 同位素指质子数相同而中子数不同的同种元素 18

2.1.5 原子核和电子在原子中相互依存 18

2.2 原子是如何相互作用而形成分子的？ 20

2.2.1 原子形成分子以填补外层电子层的空缺 20

2.2.2 原子之间依靠化学键形成分子 20

2.2.3 离子之间可以形成离子键 21

2.2.4 共价键通过原子之间共享电子而形成 22

2.2.5 原子间通过共价键可形成极性分子或非极性分子 22

2.2.6 氢键是特定极性分子间的引力 23

2.3 为什么水对生命如此重要？ 23

2.3.1 水分子之间相互吸引 24

2.3.2 水分子可与其他生物大分子相互作用 24

2.3.3 水起到维持温度恒定的作用 25

2.3.4 水可以形成特殊的固体——冰 26

2.3.5 水溶液可以呈酸性、碱性或中性 27

第3章 生物大分子 29

3.1 为什么碳元素在生物大分子中至关重要？ 30

3.1.1 有机物分子复杂多样是由碳原子之间所形成的化学键决定的 30

3.2 有机物分子是如何形成的？ 31

3.2.1 聚合物通常通过脱水反应形成、通过水解反应分解 31

3.3 什么是碳水化合物？ 32

3.3.1 不同的单糖具有相同的分子式和不同的结构 33

3.3.2 二糖是两个单糖通过脱水反应而连接形成的 33

3.3.3 多糖是多个单糖结合在一起形成的链状结构 34

3.4 什么是脂类？ 36

3.4.1 油脂、脂肪和蜡是仅含碳、氢和氧三种元素的脂类 36

3.4.2 磷脂类含有亲水的头部基团和疏水的尾部基团 37

3.4.3 固醇类含有4个结合在一起的碳环 38

3.5 什么是蛋白质？ 38

3.5.1 蛋白质是由氨基酸长链构成的 39

3.5.2 氨基酸通过脱水反应结合在一起，形成蛋白质 40

3.5.3 蛋白质可以形成多达四级的结构 40

3.5.4 蛋白质的功能与其三维立体结构相关 42

3.6 什么是核苷酸、什么是核酸？ 42

3.6.1 核苷酸可以作为能量储存的载体，也可以作为胞内信号转导的信使 42

3.6.2 DNA和RNA都是核酸，它们是遗传物质 43

第4章 细胞的结构与功能 44

4.1 什么是细胞学说？ 45

4.2 细胞的基本特性是什么？ 45

4.2.1 所有细胞都具有共同的特征 45

4.2.2 细胞有两种基本类型：原核细胞和真核细胞 48

4.3 真核细胞的主要特征是什么？ 49

4.3.1 有些真核细胞需要依靠细胞壁来支撑细胞结构 50

4.3.2 细胞骨架维持细胞形态、支撑细胞结构和调控细胞运动 50

4.3.3 鞭毛和纤毛使细胞顺着液体流动的方向运动，或者使液体流过细胞表面 51

4.3.4 细胞核含有DNA，是真核细胞的控制中心 52

4.3.5 真核细胞的细胞质中的膜结构形成细胞中的内膜系统 54

4.3.6 液泡的功能多种多样，包括调节水平衡、储存物质和支撑细胞结构 58

4.3.7 线粒体从食物中获取能源，而叶绿体可以直接捕获太阳能 58

4.3.8 植物有时利用质体（或称为色素体）来储存能量 60

4.4 原核细胞的主要特征是什么？ 60

4.4.1 原核细胞的细胞表面十分特殊 61

4.4.2 与真核细胞相比，原核细胞的细胞质结构更简单 62

第5章 细胞膜的结构与功能 63

5.1 细胞膜的结构是如何与其功能相关的？ 64

5.1.1 细胞膜是“流动的镶嵌结构”，蛋白质在脂质分子层中不断移动 64

5.1.2 磷脂双层将细胞的内容物与外界隔离开 65

5.1.3 多种蛋白在细胞膜上形成镶嵌图案 66

5.2 物质是如何通过细胞膜的？ 67

5.2.1 梯度使流体中的分子产生扩散现象 67

5.2.2 跨膜运输包括被动运输及耗能运输 67

5.2.3 被动运输包括简单扩散、协同扩散及渗透 68

5.2.4 耗能运输包括主动运输、内吞和胞吐 71

5.2.5 跨膜的物质交换影响细胞的大小和形状 74

5.3 特化的连接是如何使细胞相连和交流的？ 74

5.3.1 桥粒将细胞黏附在一起 74

5.3.2 紧密连接使细胞黏附滴水不漏 75

5.3.3 间隙连接和胞间连丝使细胞间可直接交流 75

第6章 细胞中的能量流动 76

6.1 什么是能量？ 77

6.1.1 热力学定律描述了能量的基本特征 77

6.1.2 生物利用太阳能为生命创造低熵的环境 78

6.2 能量在化学反应中是如何转化的？ 79

6.2.1 放能反应释放能量 79

6.2.2 吸能反应需要吸收能量 79

6.3 能量在细胞中是如何转运的？ 80

6.3.1 ATP和电子载体是细胞内的载能分子 80

6.3.2 偶联反应联系放能反应和吸能反应 81

6.4 酶是如何催化生化反应的？ 82

6.4.1 催化剂降低启动反应所需的能量 82

6.4.2 酶是生物催化剂 82

6.5 生物酶是如何被调控的？ 84

6.5.1 细胞通过控制生物酶的合成和活化来调控代谢途径 84

6.5.2 有毒物质、药物和环境因素都会影响酶的活性 87

第7章 光合作用：太阳能捕手 89

7.1 什么是光合作用？ 90

7.1.1 叶片和叶片中的叶绿素是光合作用的必备条件 90

7.1.2 光合作用由光反应和开尔文循环组成 90

7.2 光反应阶段：光能是如何转化为化学能的？ 92

7.2.1 捕获光能的是叶绿体中的色素 92

7.2.2 光反应阶段发生在基粒的膜结构上 94

7.3 开尔文循环：化学能是如何储存在糖类分子中的？ 96

7.3.1 开尔文循环捕获二氧化碳 97

7.3.2 开尔文循环中固定的碳元素用来合成葡萄糖 97

第8章 能量的获取：糖酵解和细胞呼吸作用 99

8.1 细胞是如何获得能量的？ 100

8.1.1 光合作用产生的能量是细胞能量的最终来源 100

8.1.2 葡萄糖是主要的储能分子 101

8.2 什么是糖酵解作用？ 101

8.3 什么是细胞的呼吸作用？ 102

8.3.1 在细胞呼吸作用的第一个阶段，丙酮酸发生分解 102

8.3.2 在细胞呼吸作用的第二个阶段，高能电子会通过电子传递链 103

8.3.3 在细胞呼吸作用的第三个阶段，ATP通过化学渗透作用形成 103

8.3.4 细胞的呼吸作用可以从多种分子中获取能量 105

8.4 发酵是如何发生的？ 105

8.4.1 在无氧的环境下，细胞通过发酵作用实现NAD 的循环利用 105

8.4.2 有些细胞通过发酵作用将丙酮酸分解为乳酸 105

8.4.3 有些细胞通过发酵作用将丙酮酸转化为乙醇和二氧化碳 106

第二篇 遗 传

第9章 生命的延续：细胞增殖 108

9.1 细胞为什么分裂？ 109

9.1.1 细胞分裂将遗传信息传递给每一个子代细胞 109

9.1.2 细胞分裂是生长和发育所必需的 110

9.1.3 细胞分裂是有性繁殖和无性繁殖所必需的 110

9.2 什么是原核细胞的细胞周期？ 111

9.3 真核细胞的DNA分子是如何排列的？ 112

9.3.1 真核细胞的染色体由一条线性的DNA双螺旋分子和其上连接的蛋白质构成 113

9.3.2 基因是染色体上的DNA片段 113

9.3.3 复制后的一对染色体在细胞分裂时分开 113

9.3.4 真核细胞的染色体通常成对出现且包含相同的遗传信息 114

9.4 真核细胞的细胞周期是如何发生的？ 116

9.4.1 真核细胞的细胞周期包括间期和有丝分裂期 116

9.5 细胞如何通过有丝分裂生成遗传背景完全相同的两个子代细胞？ 117

9.5.1 在有丝分裂前期，染色体发生压缩、纺锤体微管结构形成、核膜破裂、染色体与

纺锤体微管相连 117

9.5.2 在有丝分裂中期，染色体排列在细胞的赤道板上 119

9.5.3 在有丝分裂末期，姐妹染色单体分开并被牵引到细胞的两极 119

9.5.4 在有丝分裂末期，每套染色体周围会形成核膜结构 119

生物学与生活 原书第10版 特丽莎.奥德斯克等著