第一篇：環境微生物學講稿-第八章 微生物與生物地球化學循環

第八章 微生物與生物地球化學循環 第一節 碳素循環

? 概述

o 碳素循環的基本過程

o 微生物在碳素循環中的作用

? 有機物的合成（碳素同化作用）

o 藍細菌、微小藻類進行的產氧光合作用；

o 紅螺菌科、著色菌科、綠色菌科等光合細菌的不產氧的光合作用； o 化能自養型細菌氧化無機物得到能量與還原力同化CO2的作用； o 產甲烷細菌同化CO2生成CH4的作用。

? 有機物質分解的一般途徑

o 有機物質的好氧分解

o 有機物質的厭氧分解

? ? ? ? ?

? 纖維素的分解 發酵性細菌

產氫產乙酸細菌

同型產乙酸細菌

利用H2和CO2的產甲烷細菌

分解乙酸的產甲烷細菌 o 纖維素及其分解方式

纖維素 小纖維素

纖維素 纖維二糖 葡萄糖

o 分解纖維素的微生物

? 半纖維素和其他糖類化合物的分解

o 同聚糖

o 異聚糖

o 淀粉：а-淀粉酶，β-淀粉酶，糖化淀粉酶，異淀粉酶

o 幾丁質

? 脂肪的分解

脂肪 + H2O 甘油 + 高級脂肪酸

甘油 → 磷酸二羥丙酮 → 糖酵解 → 三羧酸循環 → CO2 + H2O

CH3(CH2)16COOH（硬脂酸）

第二節 氮素循環 氮素循環

9CH3COOH 三羧酸循環 CO2 + H2O

? 概述

o 氮素循環的基本過程

o 氮素污染

? 固氮作用 將空氣中的分子態氮轉化為氨的微生物作用稱為生物固氮作用。

o 自生固氮：一些微生物在獨自生活時能固定分子態氮。

o 共生固氮：指微生物在同另一種生物緊密生活在一起甚至形成特殊的形態結構時，才能固氮或才能旺盛地固氮。如根瘤菌與豆科植物的根所形成的根瘤。

o 聯合固氮：某些固氮菌，與高等植物的根際或葉際之間的一種簡單面特殊的共生固氮作用，是介于典型的自身固氮與共生固氮之間的一種中間型。

o 固氮作用的總反應

N2 + 6e-+ 6H+ + nATP 反應要點：

a.固氮作用是N2分子接受電子和質子的還原反應，還原1分子N2成為2分子NH3需要6個電子和6個質子。

b.這個還原反應需要消耗能量。c.整個反應由固氮酶所催化。

鐵蛋白(圖中的左部分)含有兩個亞基和四個鐵原子(黑色)，在光合作用或者有機物氧化 過程中產生鐵氧化

2NH3 + nADP + nPi

氨的同化

將氨合成細胞物質的生物過程稱為氨的同化（ammonia assimilation）.還原蛋白，鐵蛋白從鐵氧化還原蛋白中獲得電子，并把電子傳遞給固氮酶(圖中的右部分)，固氮酶是鐵蛋白的四聚體，并有一個鐵鉬輔助因子吸附在固氮酶的中心，每個中心含有兩個鉬原子。

? 氨化作用

含氮有機物經微生物降解釋放出氨的過程，稱為氨化作用（ammonification）。

o 蛋白質的氨化作用

? 蛋白質的水解：在蛋白質酶和肽酶的聯合催化下完成。

? 氨基酸的脫氨基作用

? 氧化脫氨基作用：產生酮酸和氨

? 水解脫氨基作用：產生醇酸和氨

? 還原脫氨基作用：產生飽和脂肪酸和氨

? 蛋白質氨化微生物

o 兼性厭氧無芽孢桿菌：熒光假單胞菌；普通變形桿菌；粘質賽氏桿菌等

o 好氧性芽孢桿菌：霉狀芽孢桿菌；枯草芽孢桿菌；巨大芽孢桿菌等

o

菌 專性厭氧芽孢桿o 霉菌，放線菌：毛霉；曲霉；木霉

? 硝化作用

氨氧化成亞硝酸，再氧化成硝酸的微生物過程，稱為硝化作用（nitrification）。

o 異養型硝化作用

o 自養型硝化作用

? 硝化細菌及其特性

? ? ?

?

硝化細菌

硝化細菌的能量利用特性

硝化細菌的生理特性

硝化作用的生化反應

?

亞硝化細菌的生化反應：氨單加氧酶（AMO），羥胺氧還酶（HAO）

NH3 →NH2OH→(NO)→NO2－

?

硝化細菌的生化反應：亞硝酸氧化酶

2HNO2＋O2 → 2HNO3＋能量

? 硝酸鹽還原作用

在厭氧條件下，硝酸鹽被還原成氣態氮（N2或N2O）的微生物過程，稱為反硝化作用或脫氮作用。

o 同化硝酸鹽還原作用

某些微生物將硝酸鹽還原成氨，并用于合成菌體蛋白等細胞物質。即：

HNO3→HNO2→…→NH2OH→NH4＋

o 異化硝酸鹽還原作用（還原成氨）o 反硝化作用

異養型微生物把硝酸鹽用作電子受體而還原為氣態氮的生物學過程。

? 反硝化細菌及其特性

? 異養型反硝化菌：脫氮假單胞菌（P．denitrificans）、銅綠假單胞菌（P．aeruginosa）、熒光假單胞菌（P．fluorescens）等

? ?

?

自養型反硝化菌：脫氮硫桿菌（T．denitrificans）

兼性化能自養菌：脫氮副球菌（Paracoccus denitrificans）

反作用的生化反應：硝酸鹽還原酶，亞硝酸鹽還原酶，NO還原酶，N2O還原酶

HNO3→HNO2→HNO→N2O→N2

第三節 硫素循環

硫素循環

? 概述 o 硫素循環的基本過程

o 硫素污染

SO2,H2S,酸性礦水

? 硫的同化

微生物利用硫酸鹽和硫化氫，組成本身細胞物質的過程稱為硫的同化作用。? 脫硫作用

蛋白質或其他含硫有機物被分解而釋放硫化氫的生物過程稱為脫硫作用(desulfuration)。

? 硫化作用

在硫化細菌作用下，硫化氫、元素硫或硫化亞鐵等進行氧化，最后生成硫酸的過程，稱為硫化作用（sulphurication）。

o 自養型硫化作用

? ? 硫磺細菌

硫化細菌：氧化硫硫桿菌；氧化亞鐵硫桿菌

S0 + 3/2O2 H2SO4

4FeSO4 + 2 H2SO4 + O2

2Fe2(SO4)3 + 2 H2O

2S + 3O2 + 2 H2O

2H2SO4

o 光能自養型硫化作用

? 硫酸鹽還原作用（反硫化作用）

o 異化型硫酸鹽還原作用：指硫或硫酸鹽被用作電子受體而還原成硫化氫的生物過程。以硫為電子受體時稱為硫呼吸。

o 硫酸鹽還原菌（SBR）：脫硫桿菌，脫硫蔥狀菌，脫硫腸狀菌，脫硫球菌，脫硫八疊球菌，脫硫弧菌等。

第四節 磷素循環 ? 含磷有機物的分解

核糖核酸

核糖＋磷酸＋嘌呤＋嘧啶酸

植酸

磷酸＋環已六醇

卵磷脂

甘油＋磷酸＋脂肪酸＋膽堿

磷脂酸＋H2O 醇類＋磷酸

o

? 難溶磷化物的溶解

產生有機酸，促進磷的溶解

? 產生無機酸，促進磷的溶解

? 產生碳酸，促進含磷礦石的風化

o 磷酸鹽的還原

H3PO4 PH3 H3PO3 H3PO2

第二篇：環境微生物學講稿-第六章 微生物的生長繁殖與遺傳變異

第六章 微生物的生長繁殖與遺傳變異

第一節 微生物生長的測定

? 總菌數的測定

o 顯微計數法

o 電子自動計數器法

o 比濁法

? 活菌數的測定

o平皿菌落計數法

o 試管稀釋法

o 薄膜過濾法

? 霉菌生長的測定

o平皿培養法

o U型管培養法

? 生物量的測定

o 菌體干重的測定

o 菌體含氮量的測定

o 菌體DNA含量的測定

第二節 微生物的生長 一.分批培養

分批培養：把微生物接種于一定容積的培養基中，培養后一次收獲的培養方式。

? 細菌生長曲線

生長曲線:將少量細菌接種到一定容積的新鮮培養液中，在適宜條件下培養，細菌會生長增殖。以培養時間為橫座標，以細菌數的對數為縱座標作圖，即繪得生長曲線。生長曲線可區分為延滯期、對數期、穩定期和衰亡期。

? 緩慢生長期（lag phase）

亦稱遲緩期、延遲期、停滯期、滯后期。

特點：細胞體積增長較快、易產生誘導酶、分裂遲緩；細胞中RNA含量增高，原生質嗜堿性加強；對不良環境條件較敏感。

? 對數生長期（log phase）

又稱指數期（exponential phase）。

細胞數以幾何級數增加，代時穩定。

由于細菌個體數目與時間之間的關系服從對數規律，通常將這一生長時期稱為對數生長期。

代時：細菌完成一次分裂所需的時間。

特點：個體高速增殖，代時最短；活性強，代謝旺盛；菌體大小、個體形態、化學組成和生理特性等相對一致。

? 穩定生長期（stationary phase）

又稱恒定期或最高生長期、靜止期。細胞增殖與死亡達到動態平衡，總數不再增加。

? 特點：個體數目達到最高；細菌活性下降，細胞內逐漸積累貯存物，菌體出現淀粉粒、脂肪球等。芽孢細菌則形成芽孢。

? 衰亡生長期（decline phase）

在穩定期后，由于營養物質缺乏，代謝產物及有毒物質積累，細胞生長受到限制，細胞分裂由緩慢轉而停

止，死亡率增加。

特點：菌體出現畸形或多形態，細胞內產生液泡和空泡，細胞甚至會自溶而消亡。

? 基質濃度對細菌生長的影響

1940年Monod提出了描述比生長速率與限制性基質濃度之間關系的經驗方程（Monod方程）。

μ－比生長速率常數；μ

max

－最大比生長速率常數；S－限制性基質濃度；

KS－半飽和常數（比生長速率達到最大比生長速率一半時的基質濃度）。

S<< KS S>> KS

細胞得率Y，即消耗單位基質所產生的菌體數量。

? 霉菌生長曲線

o

期 停滯生長o

期 迅速生長o

期 衰亡生長

?

二.連續培養

連續培養：連續補料和出料的培養方法。

? ? 恒濁連續培養

恒化連續培養

o 恒化器中培養液的稀釋率

D－稀釋率；F－新鮮培養基的輸入速率；

V－恒化器內培養液的總體積。

o 恒化器中細菌濃度的變化

凈生長速率 = 生長速率 － 流失速率

o 如果μ＞D，則(－dX/dt)凈＞0，恒化器內的細菌濃度不斷升高。

o 如果μ

o 如果μ= D，則(－dX/dt)凈= 0，恒化器內的細菌濃度保持恒定，即細菌濃度處于生長速率等于流出速率的動態平衡狀態。這就是連續培養所要求達到的。

o 恒化器中基質濃度的變化

基質變化 = 基質流入量 － 細菌對基質的消耗量 － 基質流失量

S0－流入的限制性基質濃度；

S－流出的限制性基質濃度。

恒化器中的基質濃度變化也有三種狀況，只有當dS/dt = 0時，流出的基質濃度才能保持恒定。

三.好氧培養 ?

好氧培養方法

? 實驗室常用的好氧培養方法：平板培養；斜面培養；淺層液體培養；液體振蕩培養；通氣攪拌培養。

? 工業生產上常用的方法：鼓風曝氣和機械曝氣

?

曝氣充氧

雙膜理論

在氣-液界面上存在著氣膜和液膜，氣膜外和液膜外分別有空氣和液體流動，處于紊流狀態；氣膜和液膜則處于層流狀態，沒有對流。如果存在氧濃度梯度，空氣中的氧就會沿濃度梯度向氣膜傳遞，氣膜內的氧又會向液膜傳遞，最后進入液體。氣膜和液膜是氧傳遞的主要屏障。

（1）

因為忽略氣膜，液膜直接與空氣接觸，所以液膜外界面上的氧濃度為飽和溶解氧濃度（Cs）。又

因為液膜厚度（Xf）不大，故液膜內Cs與C之間的變化可用線性關系來近似。

（2）

將（2）代入（1）中

（3）

（3）兩側同時除以液體體積

（4）

用

取代

KLa－總氧傳遞系數

從式可看出，在曝氣充氧中，要提高充氧速率（dC/dt），可以從兩個方面著手：① 通過加強液體紊流運動（如攪拌）來減小液膜厚度和加快氣-液界面的更新；選擇適宜的曝氣器來減小氣泡的直徑，增大氣-液接觸面積；最終提高KLa值。② 通過提高氣相中的氧分壓（如采用純氧曝氣、深井曝氣等），提高液膜中的飽和溶解氧濃度（Cs）。

?

好氧微生物的生長

a(C6H12O6)+ b(NH3)+ c(O2)→ d(C5H7NO2)+ e(CO2)+ f(H2O)

四:厭氧培養 ?

創建厭氧環境

? 物理法除氧

o 煮沸法

o 表面封閉法

o 抽真空法

o 無氧氣體取代法

? 化學法除氧 o 焦性末食子酸法

o 特種催化劑法

o 還原法

? 生物學法除氧

?

厭氧微生物的生長

第三節 微生物的遺傳

遺傳性是指親代生物具有將其特征傳給子代的潛力。

變異性是指微生物的遺傳既有穩定保守的一面，也有變異的一面，后者即為遺傳的變異性。

微生物的遺傳特性是通過脫氧核糖核酸(DNA)的生理學表現的。

? DNA與基因

o DNA的化學組成與結構

DNA是脫氧核糖核苷酸組成的大分子，分子量為2.3×10~1×10。

410? 組成：腺嘌呤脫氧核糖核苷酸（A）、鳥嘌呤脫氧核糖核苷酸（G）胞嘧啶脫氧

核糖核苷酸（C）、胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸（T）

? 結構：在一級結構上，由脫氧核糖和堿基形成脫氧核糖核苷，再由脫氧核糖核

苷和磷酸形成單脫氧核糖核苷酸，最后由單脫氧核糖核苷酸通過3’,5’-磷酸二酯鍵連接成直鏈分子。DNA分子內四種堿基的排列順序構成了生物的遺傳信息。DNA二級結構

1953年Watson和Crick提出了雙螺旋結構模型，其要點為：脫氧核糖與磷酸以3’,5’-磷酸二酯鍵交互連接，形成DNA的主鏈并充當DNA的骨架；兩條主鏈再以反向平行的方式組成雙螺旋；主鏈位于螺旋的外側，堿基位于螺旋的內側；螺旋具有固定且一致的直徑。兩條主鏈上的堿基互

補配對，即A與T相配，G與C相配。相鄰的堿基對之間的距離為0.34nm，10個堿基對構成一個螺旋，因此螺距為3.4nm。

o DNA的存在形式

? 原核生物中DNA的存在形式

? 真核生物中DNA的存在形式

o 基因

基因（gene）是指生物體攜帶和傳遞遺傳信息的基本單位。它是DNA分子上一段特定的核苷酸序列。按照功能，可分為：①結構基因，轉錄為mRNA、tRNA和rRNA的基因；② 操縱基因，一段可以與有活性的阻遏蛋白結合從而阻止轉錄起始的DNA序列。③ 調節基因，編碼調節蛋白，控制結構基因表達的基因。

? DNA的復制

半保留復制

? RNA的合成

?

第四節 微生物的變異

蛋白質的合成

? 非遺傳型變異

非遺傳型變異是在DNA沒有改變的情況下發生的微生物某些性狀的改變。這類變異是可逆的，一旦條件復原，變異亦消失。這類變異往往涉及細胞群體，即許多細胞同時變異。

? 遺傳型變異

遺傳型變異是由于DNA發生改變而導致微生物某些性狀的改變。這類變異僅涉及個別細胞，不可逆，能相對穩定地遺傳。

基因突變是指DNA上的一對或少數幾對堿基發生改變而引起的性狀改變。o 基因突變的類型

? ? ? ? 形態突變型

生化突變型

致死突變型

條件致死突變型

o 基因突變的機制

? ? 自發突變

誘發突變

? ? ?

堿基對的置換

移碼突變

染色體畸變

? 原核微生物的基因重組

將兩個不同性狀的個體細胞的遺傳基因轉移至一個個體細胞內，使之發生遺傳變異的過程，稱為基因重組（gene recombination）。

o 轉化（transformation）

受體菌直接吸收來自供體菌的游離DNA片段，并整合到自己的基因組中，從而獲得供體菌的部分遺傳性狀的過程，稱為轉化。

o 轉導（transduction）

通過溫和噬菌體的介導，將供體菌DNA片段帶入受體菌中，從而使受體菌獲得供體菌的部分遺傳性狀的過程，稱為轉導。

o 接合（conjugation）通過兩個完整的菌體細胞直接接觸，將供體菌DNA片段（包括質粒）帶入受體菌中，從而使受體菌獲得供體菌的部分遺傳性狀的過程，稱為接合。

1.何謂營養物質、營養和代謝？

2.按照生理需要劃分，微生物需要哪些營養物質？

3.簡述微生物的四種基本營養類型。

4.簡述微生物攝取營養物質的四種基本方式。

5.何謂培養基？簡述配制培養基的原則和培養基的種類。

6.試比較呼吸、厭氧呼吸和發酵的特點。

7.簡述糖酵解途徑和三羧酸循環。

8.簡述測定微生物生長的各種方法。

9.什么叫細菌生長曲線？可分哪幾個生長階段？各有什么特點？

10.微生物有哪些溫度類型？各有何特點？

11.為啥每種生物都有一定的生長溫度范圍？為何高溫微生物耐高溫？

12.簡述高溫消毒或滅菌的方法。

13.何謂嗜酸微生物和嗜堿微生物？

14.根據微生物與氧氣的關系，可將微生物分為幾種類型？為啥厭氧菌對氧氣敏感？ 15.何謂DNA？何謂基因？何謂DNA的雙螺旋結構？

16.簡述原核微生物的基因重組方式。

第三篇：生態學生物與環境

《生物與環境》練習題

一、選擇題：

1．根據生態因子的穩定性程度可把生態因子分為穩定因子和［］

Ａ．氣候因子Ｂ．地形因子 Ｃ．外來因子Ｄ．變動因子

2．根據生態因子作用大小與生物數量的相互關系，將生態因子分為密度制約因子和［］

Ａ．氣候因子Ｂ．地形因子Ｃ．穩定因子Ｄ．非密度制約因子

3．地形因子對生物的作用屬于［］Ａ．直接作用Ｂ．間接作用Ｃ．替代作用Ｄ．補償作用

4．當光強度不足時，ＣＯ2濃度的適當提高，則使植物光合作用強度不至于降低，這種作用稱為［］Ａ．綜合作用Ｂ．階段性作用Ｃ．補償作用 Ｄ．不可替代作用

5．一般來講，當生物生長旺盛時，其耐性限度會［］Ａ．提高Ｂ．降低Ｃ．不變Ｄ．不確定

6．蒲公英、楊樹、柳樹等植物光補償點位置較高，它們屬于［］ Ａ．陰性植物 Ｂ.中性植物 Ｃ，陽性植物 Ｄ．酸性植物

７．在海洋的深層浮游植物很難生存的原因是［］

Ａ．光線微弱Ｂ．營養減少Ｃ．沒有土壤Ｄ．鹽分較大

８．在太陽光譜中，能被葉綠素吸收，對葉綠素的形成有促進作用的光是[］

Ａ．藍、綠光Ｂ．紫外光Ｃ，紅、橙光Ｄ．紅外光

9．很多鳥類遷徙和開始生殖的時間取決于［］

Ａ．食物的豐缺變化Ｂ．溫度的變化Ｃ．日照長短變化Ｄ．降水的變化

10．植物開始生長和進行凈生產所需要的最小光照強度稱為［］

Ａ．光飽和點Ｂ．光補償點Ｃ．光照點Ｄ．光輻射點

11．有效積溫法則公式中，T0為[]

Ａ．平均溫度Ｂ．發育的時間Ｃ．有效積溫Ｄ．發育起點溫度

12．大多數植物的生長和干物質積累在變溫條件下比恒溫條件下[]

Ａ．有利Ｂ．不利Ｃ．一樣Ｄ．不確定

13．地中海果蠅的生物學零度是13.5℃，發育所需要的有效積溫是250ｄ℃，則其在２６℃條件下生長發育所需時間為[] Ａ．３０ｄＢ．５０ｄ Ｃ．４０ｄＤ．２０ｄ

14．下列現象中，不屬于旱生植物特征的是[]

Ａ．通氣組織發達Ｂ．葉片呈針狀Ｃ．有白色絨毛Ｄ．角質層加厚

15．海洋生活的大多數生物體內的鹽量與海水相比是[]

Ａ．低滲的Ｂ．高滲的Ｃ．不確定Ｄ．等滲的16.每種植物的生態幅影響該種植物的[]。

A 生物量 B 生長速度 C 分布范圍 D 發育程度

二、填空題：

1.所有生態因子構成生物的（）

2．按環境的性質，環境可分為自然環境、半自然環境和——。按環境的范圍大小劃分，可將環境分為宇宙環境、地球環境、區域環境、微環境和——。

3．某生物對某生態因子的耐受范圍稱為該種生物的——。

4．在對生物起作用的諸多因子中，有一個或兩個對生物起決定性作用，該因子稱為——。

5．小麥的生物學零度要比咖啡的生物學零度——。

6．適應于弱光地區生活的植物稱為——。

7．植物需要一定時間低溫條件才能發育，才能開花的現象稱為______.8．在一定的溫度范圍內，生物生長速率與溫度成_____比。

9．一般來講，暖和的地區生物種類比寒冷地區________.10．根據植物對水分的需求量和依賴程度，可把植物劃分為陸生植物和_____ 兩類。根據水生植物生長環境中水的深淺不同，可分為沉水植物、浮水植物和__________.11．如果土壤中的氮可維持 250kg 的生物產量，鉀可維持 350kg 的產量，磷可維持 500kg 的產量，而實際產

量只有 250kg ；如果多施 1 倍的氮，產量將停留在 350kg，因為此時產量為鉀所限制。這種現象可以用生態學上的______定律進行解釋。

12．陸生植物根據對水因子的適應可分為濕生植物、旱生植物和_______。根據植物對土壤含鹽量的反應，可將植物劃分出鹽土植物和________。

13.生物耐性限度調整的方式有________、________、________。

14.趨同適應與趨異適應的結果是分別形成________、________。

三、簡答題

1.什么是環境？簡述生態因子與環境因子的區別。

答： 環境是指某一特定生物體或生物群體周圍一切事物的總和，以及直接或間接影響該生物體或生物群體生存的各種因素。

生態因子是指環境中對生物的生長、發育、生殖、行為和分布有直接或間接影響的環境要素，也可認為是環境因子中對生物起作用的因子，而環境因子則是指生物體外部的全部環境要素。

2．生態因子的作用規律有哪些？

答：（1）綜合作用。生態環境是一個統一的整體，生態環境中各種生態因子都是在其他因子的相互聯系、相互制約中發揮作用，任何一個單因子的變化，都必將引起其他因子不同程度的變化及其反作用。：

（2）主導因子作用。在對生物起作用的諸多因子中，其中必有一個或兩個是對生物起決定性作用的生態因子，稱為主導因子。主導因子發生變化會引起其他因子也發生變化。

（３）直接作用和間接作用。環境中的一些生態因子對生物產生間接作用，如地形因子；另外一些因子如光照、溫度、水分狀況則對生物起直接的作用。

（４）階段性作用。生態因子對生物的作用具有階段性，這種階段性是由生態環境的規律性變化所造成的。（５）生態因子不可代替性和補償作用。環境中各種生態因子對生物的作用雖然不盡相 同，但都各具有重要性，不可缺少；但是某一個因子的數量不足，有時可以靠另外一個因子的加強而得到調劑和補償。

3．簡述謝爾福德（Ｓｈｅｉｆｏｒｄ）耐性定律。

答：生物的存在與繁殖，要依賴于綜合環境因子的存在，只要其中一項因子的量（或質）不足或過多，超過了某種生物的耐性限度，則使該物種不能生存，甚至滅絕。這一理論被稱為謝爾福德耐性定律。該定律認為任何接近或超過耐性下限或耐性上限的 因子都是限制因子；每一種生物對任何一種生態因子都有一個能夠耐受的范圍，即生態幅；在生態幅當中包含著一個最適區，在最適區內，該物種具有最佳的生理和繁殖狀態。

4．簡述有效積溫法則。

答：有效積溫法則的含意是指生物在生長發育過程中，需從環境中攝取一定的熱量才能完成其某一階段的發育，而且生物各個發育階段所需要的總熱量是一個常數。

5．簡述極端溫度對生物的影響及生物的適應。

答：（1）極端溫度對生物的影響

①低溫對生物的影響：

當溫度低于臨界(下限)溫度，生物便會因低溫而寒害和凍害。凍害原因：冰晶使原生質破裂損壞胞內和胞間的微細結構；溶劑水結冰，電解質濃度改變，引起細胞滲透壓變化，導致蛋白質變性；脫水使蛋白質沉淀；代謝失調。

②高溫對生物的影響：當溫度超過臨界（上限）溫度，對生物產生有害作用，如蛋白質變性、酶失活、破壞水份平衡、氧供應不足、神經系統麻痹等。

（2）生物對極端溫度的適應。

①生物對低溫的適應：

? 形態上的適應－－植物：芽具鱗片、體具蠟粉、植株矮小；動物：增加隔熱層，體形增大（貝格曼規律），外露部分減小（阿倫規律）。

? 生理上的適應－－植物：減少細胞中的水分和增加細胞中有機質的濃度以降低冰點，增加紅外線和可見

光的吸收帶（高山和極地植物）；動物：超冷和耐受凍結，當環境溫度偏離熱中性區增加體內產熱，維持體溫恒定，局部異溫等。

? 行為上的適應－－ 遷移和冬眠／休眠等。

②生物對高溫的適應

? 形態上的適應－－植物：密毛、鱗片濾光；體色反光；葉緣向上或暫時折疊，減少輻射傷害；干和莖具

厚的木栓層，絕熱。動物：體形變小，外露部分增大；腿長將體抬離地面；背部具厚的脂肪隔熱層。生理上的適應－－植物：降低細胞含水量，增加糖或鹽濃度，減緩代謝率；蒸騰作用旺盛，降低體溫；反射紅外光。動物：放寬恒溫范圍；貯存熱量，減少內外溫差。

? 行為上的適應－－植物：關閉氣孔。動物：休眠，穴居，晝伏夜出等。

6．簡述水生植物對水因子的適應。

答：水生植物指生長在水中的植物。水生植物在水體環境中形成了與陸生植物具有

很大不同的特征：一是具有發達的通氣組織，以保證各器官組織對氧的需要。二是機械組

織不發達甚至退化，以增強植物的彈性和抗扭曲能力，適應于水體流動。三是水下的葉片多分裂成帶狀、線狀，而且很薄，以增加吸收陽光、無機鹽等的面積。

7.旱生植物如何通過形態和生理途徑來適應干旱？

答： 在形態上，根系比較發達，以利于吸收更多的水分，葉面積比較小，以減少水分的散失。有的植物具有發達的貯水組織。在生理上，原生質滲透壓高，使植物根系能夠從干旱的土壤中吸收水分。

8.解釋趨同適應與趨異適應。

? 趨同適應:不同種類的生物,生存在相同或相似的環境條件下,常形成相同或相似的適應方式和途徑,稱

為趨同適應。

? 趨異適應:一群親緣關系相近的生物有機體,由于分布地區的間隔,長期生活在不同環境條件下,因而形

成了不同的適應方式和途徑

第四篇：生物與環境 環境保護教案

生物與環境 環境保護教案

光祿二中 齊麗娜

一、教學目標

1．了解森林、草原和野生動植物資源在環境保護中的重要作用以及資源現狀和相應的保護措施，認識合理利用資源的重要性；了解我國的自然保護區，理解自然保護區的概念以及建立自然保護區的意義。2．通過閱讀教材和課外查找資料，培養學生自學能力和獲取、選擇信息的能力；通過對森林、草原和野生動植物資源的重要作用、破壞因素和相應的保護措施的討論，培養學生的表達能力、交流能力和分析能力。

3．通過了解我國豐富的野生動植物資源，滲透愛國主義教育；通過了解森林、草原和野生動植物資源的重要作用，滲透熱愛自然的教育；通過認識保護自然的緊迫性，滲透責任感的教育。

二、重點、難點分析

1．森林、草原和野生動植物資源的重要作用、破壞因素和相應的保護措施，是本節教學內容的重點知識，因為：

（1）了解森林、草原和野生動植物資源的重要作用，是進行保護的前提，而只有清楚破壞森林、草原和野生動植物資源的因素，才可以采取相應的保護措施。保護森林、草原和野生動植物資源是自然保護的重要內容。

（2）這部分知識的教學，有利于培養學生的表達能力、交流能力和分析能力。

（3）這部分知識內容之中，滲透著熱愛祖國、熱愛自然的情感教育。2．自然保護區的概念和建立自然保護區的意義也是本節教學內容的重點知識，因為：自然保護區是國家（或省市）劃出的加以保護的區域，用以保護自然和自然資源，特別是保護珍貴稀有的動植物資源，保護代表不同自然地帶的自然環境和生態系統等。建立自然保護區，不僅可以保護珍貴稀有的動植物資源，而且能使這些動植物得到良好的繁衍和發展，另外也便于科學家們對于珍貴稀有的動植物資源進行研究，為引種、馴化等提供科學的依據和種源。所以，自然保護區有“資源庫”之稱，建立自然保護區是自然保護的重要手段。3．“森林、草原和野生動植物資源的重要作用、破壞因素和相應的保護措施”知識的教學，由于學生對于這部分知識有一些感性的認識，并且理解起來不是很難，造成教學中不容易吸引學生，所以是組織教學的難點。教師可以讓學生在預習教材的基礎上，組織學生討論、發表各自的看法，讓學生參與教學，調動學生參與教學的興趣。

三、教學過程設計

（一）、本課題的參考課時為一課時。

（二）、教學思路：

1．上課之前，要求學生預習教材內容，并可根據教材內容作相應的材料擴展，以便正式上課時討論交流。

2．正式上課時，教師可通過復習生態平衡的概念以及對生態平衡的維持引入新課，提出“環境保護”的課題。同時指出保護環境一方面要防止環境污染，另一方面要對森林、草原和野生動植物資源進行保護。本節課主要研究對森林、草原和野生動植物資源的保護。

3．對于森林、草原和野生動植物資源的保護，采用學生討論和發表意見的方式進行。學生討論時，圍繞三個問題進行：一是森林、草原和野生動植物資源的重要作用，二是我國森林、草原和野生動植物資源的狀況及破壞因素，三是森林、草原和野生動植物資源保護的相應措施。對森林、草原和野生動植物資源的保護可以分開進行討論，也可以同時進行討論。最后歸納出知識要點項目 知識點 具體內容（略）森林的保護 森林對保護和改善環境的作用提高全國森林覆蓋率的指提高森林覆蓋率的具體措施草原的保護 草原的三大功能草原植被的破壞因素保護和合理利用草原的措施野生動植物資源的保護 我國野生生物資源的狀況我國特有的珍稀動物和植物我國野生生物面臨的危險我國保護野生生物資源的措施

4．對于“自然保護區”內容的教學，首先應從環境保護的總前提下，提出建立自然保護區是環境保護的重要手段，除建立自然保護區外，植樹造林、制定有關法律法規等都是環境保護的手段。

自然保護區的概念教學，可以從“自然保護區保護的對象”和“由國家劃定”兩個角度入手分析，給出自然保護區的概念。之后，可以由教師介紹或由學生列舉一些我國的自然保護區及本地區的自然保護區，并分析列舉自然保護區的保護對象，這樣一方面可以將自然保護區的概念具體化，同時在此基礎上引申出建立自然保護區的意義。最后教師應引導學生分析，保護自然是不是意味著禁止開發和利用自然？通過引導學生分析具體的實例（如森林的合理采伐、魚塘的適量捕魚等），使學生認識到，只有遵循生態系統的客觀規律、只要遵循生態系統的客觀規律，就能夠有效地保護自然。

5．總結時，教師要重申：建立自然保護區是進行自然保護的有效手段，但不是唯一手段。更多的時候應該在生產活動和日常生活中，注意保護自然環境和資源。只有遵循生態系統的客觀規律，從長遠觀點和整體觀點出發來綜合考慮環境的保護，才能有效地保護自然，與自然和諧發展。

（三）、本課題教學中應注意的問題：

1．本節為全課程的結束篇，容易被忽視，教師對于本節內容的教學應從全書的高度上予以重視，按照生態學的觀點，引導學生利用所學的生態學知識，學會去熱愛自然、保護自然，樹立起與自然和諧發展的觀念。

2．本節教學過程中，學生討論的內容很多，并且討論內容的范圍很廣，學生討論時可能會有一些與教材內容相距較遠的內容，教師不應簡單地否定，而應以參與討論的平等身份發表意見，引導學生的討論，最后歸納出知識內容的要點。

3．本節教學中，觀點和情感教育的內容很多，有很多用于情感和觀點教育的素材，教師一定要充分地利用，同時避免簡單地灌輸，而應在具體問題的分析過程中進行滲透。對于“人與自然和諧發展”的觀點，則在做到“潤物細無聲”的基礎上，還要作為結束語明確地提出來，并應指出，這是每一個現代人都應有的意識。小資料

一、自然保護區：

自1872年美國首創世界上第一個自然保護區——國家黃石公園以來，各國競相效法。據我國國家環保局1989年環境年報初步統計，截止1988年底，全國各類自然保護區已達606個，面積超過國土的3％。1990年9月，國務院又批準建立我國國家級海洋類型自然保護區。至1990年國家級自然保護區在數量上又增加61個。截止 1994年，已有自然保護區 762個。

二、北京瀕危動物保護中心：

北京瀕危動物保護中心暨北京青少年動物保護教育基地是全國擁有野生動物品種最豐富的遷地保護中心。這里有山地生態區、荒漠生態區、濕地生態區、森林生態區……。這里飼養著許多“落難”的動物，它們都有一段共同的遭人類捕殺的悲慘經歷，如今它們自由地棲息在這新家園里。

保護中心有一處散布著十余塊墓碑，這是滅絕動物的墓區。墓碑上鐫刻著一個個近百年內剛剛滅絕了的野生動物：旅鷗、袋狼、巴厘虎、高加索野牛、冠麻鴨等等。它們的覆滅無不是由于人類過度掠奪、破壞自然資源、污染生存環境、打破生態平衡所致。

作為占據生物圈統治地位的人類已經意識到了必須重新審視和調整人與自然的關系、控制和約束自己的行為模式、道德準則和消費觀念的時候了。

三、我國的自然保護法規：

1982年8月23日 海洋環境保護法 1984年9月20日 森林法 1985年6月18日 草原法 1986年3月19日 礦產資源法 1986年 6月25日 土地管理法 1986年 7月1日 漁業法 1988年1月21日 水法

1988年11月 8日 野生動物保護法 1989年2月 21日 傳染病防治法 1989年12月 26日 環境保護法

1995年8月 29日 大氣污染防治法（修訂）1995年 10月 30日 食品衛生法

1996年5月 15日 水污染防治法（修訂）

第五篇：環境與生物工程學院簡介

環境與生物工程學院簡介

學院設有應用化學、化學工程與工藝、食品科學與工程、環境工程、生物工程五個本科（工科）專業。擁有校級重點學科――環境工程，校級重點建設學科――應用化學、藥物化學、一個碩士點――環境工程。現有本科學生1200名，全日制碩士研究生35名。

環境與生物工程學院經過多年的努力，造就了一支結構合理、充滿活力的教師隊伍。現有專任教師72人。其中教授7人、副教授23人，占教師總數的41.7％；年齡在35～45之間的年輕教授、副教授占23.6％；擁有博士、碩士學位的教師占教師總數的65.3％；他們已逐漸成長為學院教學科研的骨干力量，其中校學術帶頭人4人，校學術骨干6人，獲重慶市中青年骨干教師資助計劃6人，重慶市中青年骨干教師1人。全院設化學基礎、應用化學、化學工程與工藝、食品科學與工程、環境工程、生物工程等6個教研室，學院建有化學與生物技術實驗教學中心, 含化學與生物基礎實驗室、化學與生物技術實驗室、環境科學與工程實驗室和天然藥物研究實驗室。同時，依托重慶工商大學藥物化學與化學生物學研究中心和重慶工商大學環境保護研究所，具有良好的教學、科研和實驗條件。

學院高度重視提高教學質量和科研工作。學院教學工作規范、有序，教學質量穩步提高。近三年來，我院教師主持省部級以上科研項目23項。其中，主持國家自然基金項目1項，重慶市重大科技攻關項目2項，重點自然基金3項，經費402.9萬元；橫向項目200多項，科研合同經費總計700多萬元。學院職工公開發表論文250余篇，其中核心期120余篇，國際三大檢索（SCI、EI、ISTP）收錄25篇，申報發明專利8項。學院在教學改革、教學研究中取得了突出成績，獲得教育部世行貸款項目1項，國家工科（化學）教學基地項目2項，校級教改項目多項。現有《化工原理》、《分析化學》和《物理化學》三門校級精品課程，校級重點課程5門。

學院實施大類培養中期分流的培養模式，學生在經過一年的共同基礎課的學習后，可以根據興趣和愛好重新選擇專業。

學院積極開展國內外學術交流與合作，經常聘請國內外知名專家、學者到學院開展學術講座，與英國、美國、香港等地的知名大學建立了長期的友好往來。

學院堅持以鄧小平理論和“三個代表”重要思想為指導，以“團結協作，求是創新，質量立院，科研強院”為理念，以本科教育為主體，積極發展研究生教育。以教學為中心，以科研促教學，不斷深化教育教學改革。積極推進“大類培養，中期分流”的培養模式改革。寬口徑，厚基礎，重能力，強素質，培養更多適應社會經濟發展需要的，基礎理論扎實、知識面廣，具有創新精神和實踐能力的高素質應用型高級專門人才。

招生咨詢電話：023-***

3專業名稱：化學工程與工藝

標準學制：四年 修業年限：三至七年層次：本科授予學位：工學

培養目標：本專業培養具備化學工程與工藝方面的基本知識、基礎原理和基本技能，能在化工、醫藥、新材料、輕工、煉油、冶金、能源、環保、軍工等部門工作的高級工程技術人才。畢業后可從事化工產品研制、化工過程開發、工藝與設備的過程設計、生產管理和科學研究等方面的工作。

專業要求：本專業學生主要學習化學工程和化工工藝學等方面的基礎理論和基本知識，受到化學與化工實驗技能、工程實踐、計算機運用、科學研究與工程設計方法的基本訓練，具有對現行企業的生產過程進行模擬優化、革新改造，對新生產過程進行開發設計和對新產品進行研制的能力。

主要課程：大學英語、大學計算機基礎、C語言程序設計、高等數學、線性代數、概率論與數理統計、大學物理、工程圖學、無機及分析化學、有機化學、物理化學、儀器分析、電工電子學、化工原理、化工 1

熱力學、反應工程、化工設備、化工分離工程、化工設計與CAD、化工自動化及儀表、應用光譜解析等。招生條件：不招收色弱考生

專業名稱：應用化學（新材料技術）

標準學制：四年修業年限：三至七年層次：本科授予學位：工學

培養目標：應用化學專業培養具備化學和新材料的基礎理論、基本知識和基本技能，受到應用研究、科技開發和生產技術的初步訓練，能在科研機構、高等學校及企事業單位等從事與化學、新材料有關的開發應用、科研、教學、技術監督及管理工作的高級復合型人才。

專業要求：本專業學生主要學習化學和新材料方面的基礎知識、基本理論、基本技能以及相關的工程技術知識，受到基礎研究、應用研究等方面的科學思維和科學實驗訓練，具有較好的科學素養，具備運用所學知識和實驗技能進行應用研究、技術開發和科學管理的基本技能。

主要課程：物理化學、結構化學、無機及分析化學、儀器分析、有機化學、有機合成、高分子化學、高分子物理、生物化學、精細合成化學、化工原理、化學反應工程、化學實驗（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）、綜合化學實驗以及材料科學專業方向選修課等。

招生條件：不招收色弱考生

專業名稱：環境工程

標準學制：四年修業年限：三至七年層次：本科授予學位：工學

培養目標：本專業培養具備環境工程方面的基本知識、基礎理論和基本技能，能在政府部門、環境規劃與管理機構、工礦企業、能源、給排水、工程設計與施工等部門工作的高級工程技術人才。畢業后可從事環境工程設計、環保技術開發、環境規劃、環境監測、環境評價、生產技術管理和科學研究等方面的工作。

專業要求：本專業學生主要學習環境科學與環境工程等方面的基礎理論和基本知識，受到環保基礎實驗技能、工程管理與實踐、計算機應用、科學研究與工程設計方法等方面的基本訓練，具有對各種情況進行環境規劃、評價、監測和對現行企業進行綠色生產，對環保新過程和新產品進行開發、設計與研制的能力。

主要課程：環境工程原理、水污染控制工程、大氣污染控制工程、環境監測與分析、無機及分析化學、有機化學、物理化學、生物化學、固體廢物處理與處置、流體力學、環境工程微生物、環境生態學、環境化學、環境管理、環境影響評價、測量學等。

招生條件：不招收色弱考生

專業名稱：生物工程

標準學制：四年修業年限：三至七年層次：本科授予學位：工學

培養目標：本專業培養掌握生物工程的科學原理、工藝過程和工程設計等基礎理論、基本技能的、畢業后能在生物工程領域從事設計、生產、管理和技術研究、新產品開發工作的復合型高級工程技術人才。

專業要求：本專業學生主要學習微生物學、生物化學、化工原理、生化工程、發酵工程、生物制藥等方面的基本理論和基本知識，受到生物細胞培養與選育、生物技術與工程、品質管理、設備利用和科學研究等方面的基本訓練，具備在生物工程領域從事設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發的基本能力。

主要課程：大學英語、大學計算機基礎、C語言程序設計、高等數學、線性代數、概率論與數理統計、大學物理、工程圖學、無機及分析化學、有機化學、物理化學、生物化學、微生物學、化工原理、生化工

程、藥物分析、分子生物學、基因工程、生物工程下游技術等。

招生條件：不招收色弱考生

專業名稱：食品科學與工程（安全與質量控制）

標準學制：四年修業年限：三至七年層次：本科授予學位：工學

培養目標：本專業立足于二十一世紀我國農業產業化和西部大開發的形勢，根據我國加入WT0以后，對食品安全與質量的更高要求，培養德、智、體全面發展、基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高、富有創造性的食品科學與工程學科的復合型專業技術人才。具備堅實的食品科學與工程專業基礎；受到該學科相關分析技能、工程設計、生產實踐和流通實踐等方面的基本訓練，具有食品貯藏加工、衛生檢驗、安全評價與質量控制等方面的基本能力，熟悉食品標準法規及質量控制、食品質量安全、衛生規范、食品分析檢驗技術等專業知識，具有一定的企業管理和市場營銷知識。畢業后能勝任國際國內食品加工、流通與監管領域的企業或部門的生產管理、品質控制、安全評價與監管、科研開發、市場營銷等方面的工作。

專業要求：本專業學生主要學習食品科學、食品工藝學、食品法規與標準、食品衛生檢驗，食品質量與安全管理和食品流通方面的基本理論和基本知識，受到該學科相關分析檢測、工程設計、生產實踐和流通方面的基本訓練，具有在食品生產、流通及安全監管領域從事生產管理、安全評價與監管、執法、品質控制、科學研究及食品市場營銷等方面的基本能力。

主要課程：有機化學、生物化學、食品化學及分析、食品微生物學、食品保藏學、食品工程原理、食品技術原理、食品工藝學、食品衛生學、食品標準與法規、食品營養與保健、食品質量管理、食品衛生檢驗、食品中異物檢測、食品生產安全認證。

招生條件：不招收色弱考生