环境工程微生物学(Environmental engineeringmicrobiology)课程基本信息课程编号：02021607h课程总学时：56实验学时：10学时课程性质：必修课程属性：基础类开设学期：第3学期课程负责人：李桢课程团队：刘丹、杨毅授课语言：汉语适用专业：环工：核心对先修的要求：学生应具备化学和环境科学的基本知识，如物质的性质、化合价、基本形态、污染物类型等，先修课程有无机化学、有机化学和环境化学。对后续的支撑：通过环境工程微生物学的学习可使学生掌握环境污染物处理和处置过程中涉及的基本原理和基本手段，可为水污染控制科学与技术、大气污染控制科学与技术等课程的学习奠定基础。主撰人：李炬桢，刘丹，杨毅审核人：杨建涛大纲制定（修订）日期：2023.06一、课程的教学理念、性质、目标和任务环境学科是一门典型的交叉学科，其基本原理建立在生物学和化学两大知识体系的基础上，其中生物学是其重要的知识构成之一。在生物学中，微生物由于具有对环境污染物强大的吸收、分解和转化能力，同时也可能成为一种污染物，因而与环境净化和保护具有最为紧密的联系。因此《环境工程微生物学》课程是环境科学学科中的最为核心的专业课程之一，也是环境科学和环境工程专业的必修课。《环境工程微生物学》课程的教学目标是在介绍基本的微生物学知识和研究方法的基础上，进一步介绍微生物学在环境科学和工程领域的应用，帮助学生正确认识和理解环境工程微生物学发展对环境科学和工程的影响，并培养学生在环境微生物方面的动手能力，为学生从事环境科学和工程的研究与应用打下基础。《环境工程微生物学》课程的任务是通过向学生传授环境工程微生物学基本知识和发展前沿，夯实微生物学的基础知识，拓宽学生视野。通过传授微生物在环境保护中的应用，培养学生多学科的创新思维方式，促进学科交义，使他们今后在各自的专业领域中，具有良好的微生物学基础知识背景，同时掌握如何将微生物学的知识用于环境科学研究和环境工程的实际应用中，培育一流的创新型的精英人才。党的十八大已经把生态文明建设提升到国家战略高度，这给环境科学专业带来了新挑战、新任务。因此，《环境工程微生物学》作为专业核心课程，需把教学内容同当前国家战略结合起来，加强思政教育，融入OBE教育理念，为国家培养优秀的环保人才。二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑支撑毕业要求指序号毕业要求课程目标标点52
52 环境工程微生物学 （Environmental engineering microbiology） 课程基本信息 课程编号：02021607h 课程总学时：56 实验学时：10 学时 课程性质：必修 课程属性:基础类 开设学期：第 3 学期 课程负责人：李烜桢 课程团队：刘丹、杨毅 授课语言：汉语 适用专业：环工；核心 对先修的要求：学生应具备化学和环境科学的基本知识，如物质的性质、化合价、基本形态、污染物类型等，先 修课程有无机化学、有机化学和环境化学。 对后续的支撑：通过环境工程微生物学的学习可使学生掌握环境污染物处理和处置过程中涉及的基本原理和基本 手段，可为水污染控制科学与技术、大气污染控制科学与技术等课程的学习奠定基础。 主撰人：李烜桢，刘丹，杨毅 审核人：杨建涛 大纲制定（修订）日期：2023.06 一、课程的教学理念、性质、目标和任务 环境学科是一门典型的交叉学科，其基本原理建立在生物学和化学两大知识体系的基础上， 其中生物学是其重要的知识构成之一。在生物学中，微生物由于具有对环境污染物强大的吸收、 分解和转化能力，同时也可能成为一种污染物，因而与环境净化和保护具有最为紧密的联系。因 此《环境工程微生物学》课程是环境科学学科中的最为核心的专业课程之一，也是环境科学和环 境工程专业的必修课。 《环境工程微生物学》课程的教学目标是在介绍基本的微生物学知识和研究方法的基础上， 进一步介绍微生物学在环境科学和工程领域的应用，帮助学生正确认识和理解环境工程微生物学 发展对环境科学和工程的影响，并培养学生在环境微生物方面的动手能力，为学生从事环境科学 和工程的研究与应用打下基础。 《环境工程微生物学》课程的任务是通过向学生传授环境工程微生物学基本知识和发展前沿， 夯实微生物学的基础知识，拓宽学生视野。通过传授微生物在环境保护中的应用，培养学生多学 科的创新思维方式，促进学科交叉，使他们今后在各自的专业领域中，具有良好的微生物学基础 知识背景，同时掌握如何将微生物学的知识用于环境科学研究和环境工程的实际应用中，培育一 流的创新型的精英人才。 党的十八大已经把生态文明建设提升到国家战略高度，这给环境科学专业带来了新挑战、新 任务。因此，《环境工程微生物学》作为专业核心课程，需把教学内容同当前国家战略结合起来， 加强思政教育，融入 OBE 教育理念，为国家培养优秀的环保人才。 二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑 序号 课程目标 支撑毕业要求指 标点 毕业要求
使学生正确认识和理解环境工程微生物学发展对环境科学和工111程的影响。222培养学生在环境微生物方面的动手能力434为学生从事环境科学和工程的研究与应用打下基础，三、教学内容及进度安排学生学习课内支撑序号教学内容教学方式学时预期成果课程目标第一节微生物与微生物学一、微生物了解微生物的主要二、微生物学类群，掌握环境微生目标1理论讲授与问题讨论第二节环境科学与环境微生1物学的研究内容、微2相结合。物学生物的概念、微生物的特点。一、环境与环境科学二、环境微生物学第一节微生物的化学进化一、Oparin-Haldane生命起源假说二、生命起源假说的实验证据第二节微生物的细胞进化一、细胞起源二、细胞进化第三节微生物的细胞器进化了解微生物细胞器一、线粒体和叶绿体的进化、大地女神假二、鞭毛和纤毛说，掌握大气中氧浓三、细胞核度经历的三个水平理论讲授与问题讨论2第四节微生物的生理进化目标14相结合。的变化、一、产能机制的发展Oparin-Haldane生命二、光合作用的发展起源假说及其实验三、营养机制的发展证据。第五节微生物进化的遗传基础一、遗传、变异与选择二、物种进化三、代谢途径进化第六节大地女神假说一、假说与证据二、微生物的贡献53
53 1 使学生正确认识和理解环境工程微生物学发展对环境科学和工 程的影响。 1 1 2 培养学生在环境微生物方面的动手能力。 2 2 3 为学生从事环境科学和工程的研究与应用打下基础。 4 4 三、教学内容及进度安排 序号 教学内容 学生学习 预期成果 课内 学时 教学方式 支撑 课程目标 1 第一节 微生物与微生物学 一、微生物 二、微生物学 第二节 环境科学与环境微生 物学 一、环境与环境科学 二、环境微生物学 了解微生物的主要 类群，掌握环境微生 物学的研究内容、微 生物的概念、微生物 的特点。 2 理论讲授与问题讨论 相结合。 目标 1 2 第一节 微生物的化学进化 一、Oparin-Haldane 生命起源 假说 二、生命起源假说的实验证据 第二节 微生物的细胞进化 一、细胞起源 二、细胞进化 第三节 微生物的细胞器进化 一、线粒体和叶绿体 二、鞭毛和纤毛 三、细胞核 第四节 微生物的生理进化 一、产能机制的发展 二、光合作用的发展 三、营养机制的发展 第五节 微生物进化的遗传基 础 一、遗传、变异与选择 二、物种进化 三、代谢途径进化 第六节 大地女神假说 一、假说与证据 二、微生物的贡献 了解微生物细胞器 的进化、大地女神假 说，掌握大气中氧浓 度经历的三个水平 的变化、 Oparin-Haldane生命 起源假说及其实验 证据。 4 理论讲授与问题讨论 相结合。 目标 1
第一节病毒了解亚病毒的类群一、病毒特征及特点，掌握病毒的二、烈性噬菌体概念、特点，烈性噬三、温和噬菌体理论讲授与问题讨论目标13菌体、温和噬菌体、2第二节亚病毒相结合。溶原菌的概念及其一、类病毒特点，烈性噬菌体的二、拟冰毒繁殖。三、脱病毒第一节细菌一、细菌的形态和大小二、细菌细胞的构造三、细菌的繁殖与培养特征了解细菌细胞的一第二节放线菌般结构和特殊结构，一、放线菌的形态和构造细菌的繁殖方式及二、放线菌的繁殖和培养特征二分裂繁殖的过程。三、放线菌的分类和代表属掌握球菌、杆菌、螺第三节蓝细菌旋菌的概念、分类，理论讲授与问题讨论目标1一、蓝细菌的形态特征与细胞荚膜、芽孢的构造，44相结合。目标2构造放线菌的形态特征、二、蓝细菌的运动方式和繁殖繁殖方式，细菌细胞方式壁肽聚糖的结构，革三、蓝细菌的生理和生态特征兰氏染色法的原理、四、蓝细菌的分类和代表属方法。第四节古菌一、古菌的发现二、古菌的特征三、古菌的分类和代表属第一节真菌一、真菌的细胞构造二、真菌的菌体形态三、真菌的繁殖方式四、真菌的菌落特征五、真菌的分类和代表属了解原生动物、微型第二节藻类后生动物的形态构一、藻类的形态与构造造。掌握藻类的形态理论讲授与问题讨论目标154相结合。二、藻类的生理特征构造及生理特征，真三、藻类的分类和代表属菌的细胞结构及其繁殖方式。第三节原生动物一、原生动物的形态与构造二、原生动物的营养与繁殖三、原生动物的分类和代表属第四节微型后生动物、轮虫54
54 3 第一节 病毒 一、病毒特征 二、烈性噬菌体 三、温和噬菌体 第二节 亚病毒 一、类病毒 二、拟冰毒 三、朊病毒 了解亚病毒的类群 及特点，掌握病毒的 概念、特点，烈性噬 菌体、温和噬菌体、 溶原菌的概念及其 特点，烈性噬菌体的 繁殖。 2 理论讲授与问题讨论 相结合。 目标 1 4 第一节 细菌 一、细菌的形态和大小 二、细菌细胞的构造 三、细菌的繁殖与培养特征 第二节 放线菌 一、放线菌的形态和构造 二、放线菌的繁殖和培养特征 三、放线菌的分类和代表属 第三节 蓝细菌 一、蓝细菌的形态特征与细胞 构造 二、蓝细菌的运动方式和繁殖 方式 三、蓝细菌的生理和生态特征 四、蓝细菌的分类和代表属 第四节 古菌 一、古菌的发现 二、古菌的特征 三、古菌的分类和代表属 了解细菌细胞的一 般结构和特殊结构， 细菌的繁殖方式及 二分裂繁殖的过程。 掌握球菌、杆菌、螺 旋菌的概念、分类， 荚膜、芽孢的构造， 放线菌的形态特征、 繁殖方式，细菌细胞 壁肽聚糖的结构，革 兰氏染色法的原理、 方法。 4 理论讲授与问题讨论 相结合。 目标 1 目标 2 5 第一节 真菌 一、真菌的细胞构造 二、真菌的菌体形态 三、真菌的繁殖方式 四、真菌的菌落特征 五、真菌的分类和代表属 第二节 藻类 一、藻类的形态与构造 二、藻类的生理特征 三、藻类的分类和代表属 第三节 原生动物 一、原生动物的形态与构造 二、原生动物的营养与繁殖 三、原生动物的分类和代表属 第四节 微型后生动物 一、轮虫 了解原生动物、微型 后生动物的形态构 造。掌握藻类的形态 构造及生理特征，真 菌的细胞结构及其 繁殖方式。 4 理论讲授与问题讨论 相结合。 目标 1
二、线虫三、颗体虫第一节微生物营养微生物的营养需要了解微生物营养物二、微生物的营养类型质的种类及作用。掌三、微生物的养分吸收握营养、营养物质、四、微生物培养基新陈代谢的概念：微第二节微生物代谢理论讲授与问题讨论目标1生物的营养类型：营4相结合。一、微生物的能量代谢养物质的运输方式：二、微生物的物质代谢微生物培养基类型，第三节微生物代谢调控有机物生物氧化的一、酶活性调节三种类型及其特点。二、酶合成调节三、酶合成的调节机制第一节微生物测定一、总菌数测定二、活菌数测定三、生物量测定第二节微生物生长一、分批培养了解微生物测定方二、连续培养法。掌握半保留复三、有氧培养制：基因突变的类型四、无氧培养理论讲授、问题讨论和机制，细菌生长曲目标24和实验相结合。第三节微生物遗传线及其特点；原核微一、DNA与基因生物的基因重组方二、DNA合成（复制）式。三、RNA合成（转录）四、蛋白质合成（翻译）第四节微生物变异一、非遗传性变异二、遗传性变异三、微生物基因重组第一节非生物因素对微生物的影响了解种群内微生物一、最小因子定律和耐受性定的相互作用。掌握种律群间微生物的相互作用，影响微生物生理论讲授与问题讨论二、温度目标18相结合。长的非生物因素及三、酸碱度（pH)四、水的可给性其影响方式，常用的五、氧气高温消毒或灭菌方法。第二节种群内微生物的相互作用55
55 二、线虫 三、顠体虫 6 第一节 微生物营养 一、微生物的营养需要 二、微生物的营养类型 三、微生物的养分吸收 四、微生物培养基 第二节 微生物代谢 一、微生物的能量代谢 二、微生物的物质代谢 第三节 微生物代谢调控 一、酶活性调节 二、酶合成调节 三、酶合成的调节机制 了解微生物营养物 质的种类及作用。掌 握营养、营养物质、 新陈代谢的概念；微 生物的营养类型；营 养物质的运输方式； 微生物培养基类型， 有机物生物氧化的 三种类型及其特点。 4 理论讲授与问题讨论 相结合。 目标 1 7 第一节 微生物测定 一、总菌数测定 二、活菌数测定 三、生物量测定 第二节 微生物生长 一、分批培养 二、连续培养 三、有氧培养 四、无氧培养 第三节 微生物遗传 一、DNA 与基因 二、DNA 合成（复制） 三、RNA 合成（转录） 四、蛋白质合成（翻译） 第四节 微生物变异 一、非遗传性变异 二、遗传性变异 三、微生物基因重组 了解微生物测定方 法。掌握半保留复 制；基因突变的类型 和机制，细菌生长曲 线及其特点；原核微 生物的基因重组方 式。 4 理论讲授、问题讨论 和实验相结合。 目标 2 8 第一节 非生物因素对微生物 的影响 一、最小因子定律和耐受性定 律 二、温度 三、酸碱度（pH） 四、水的可给性 五、氧气 第二节 种群内微生物的相互 作用 了解种群内微生物 的相互作用。掌握种 群间微生物的相互 作用，影响微生物生 长的非生物因素及 其影响方式，常用的 高温消毒或灭菌方 法。 4 理论讲授与问题讨论 相结合。 目标 1
一、阿利规律二、协同作用三、拮抗作用第三节种群间微生物的相互作用一、中立二、协作三、共生四、寄生五、拮抗第四节微生物群落的形成与发展一、菌落的形成与演替二、菌落的结构与稳定性三、菌落演替的致因第五节微生物生态系统一、生态系统的组成二、生态系统的功能第一节碳素循环一、概述二、有机物分解的一般途径三、纤维素的分解四、半纤维素的分解五、淀粉的分解六、木质素的分解第二节氮素循环一、概述二、生物固氮作用三、氮的同化与矿化作用理解微生物在碳素四、硝化作用循环和氮素循环中理论讲授与问题讨论目标19五、硝酸盐还原作用的作用，了解微生物4相结合。六、厌氧氨氧化作用在硫素循环和磷素循环中的作用。第三节硫素循环一、概述二、硫的同化三、脱硫作用四、硫化作用五、硝酸盐还原作用第四节磷素循环一、概述二、磷酸盐同化三、有机磷分解四、无机磷溶解56
56 一、阿利规律 二、协同作用 三、拮抗作用 第三节 种群间微生物的相互 作用 一、中立 二、协作 三、共生 四、寄生 五、拮抗 第四节 微生物群落的形成与 发展 一、菌落的形成与演替 二、菌落的结构与稳定性 三、菌落演替的致因 第五节 微生物生态系统 一、生态系统的组成 二、生态系统的功能 9 第一节 碳素循环 一、概述 二、有机物分解的一般途径 三、纤维素的分解 四、半纤维素的分解 五、淀粉的分解 六、木质素的分解 第二节 氮素循环 一、概述 二、生物固氮作用 三、氮的同化与矿化作用 四、硝化作用 五、硝酸盐还原作用 六、厌氧氨氧化作用 第三节 硫素循环 一、概述 二、硫的同化 三、脱硫作用 四、硫化作用 五、硝酸盐还原作用 第四节 磷素循环 一、概述 二、磷酸盐同化 三、有机磷分解 四、无机磷溶解 理解微生物在碳素 循环和氮素循环中 的作用，了解微生物 在硫素循环和磷素 循环中的作用。 4 理论讲授与问题讨论 相结合。 目标 1