环境微生物学讲稿-第八章 微生物与生物地球化学循环

第一篇：环境微生物学讲稿-第八章 微生物与生物地球化学循环

第八章 微生物与生物地球化学循环 第一节 碳素循环

 概述

o 碳素循环的基本过程

o 微生物在碳素循环中的作用

 有机物的合成（碳素同化作用）

o 蓝细菌、微小藻类进行的产氧光合作用；

o 红螺菌科、着色菌科、绿色菌科等光合细菌的不产氧的光合作用； o 化能自养型细菌氧化无机物得到能量与还原力同化CO2的作用； o 产甲烷细菌同化CO2生成CH4的作用。

 有机物质分解的一般途径

o 有机物质的好氧分解

o 有机物质的厌氧分解

    

 纤维素的分解 发酵性细菌

产氢产乙酸细菌

同型产乙酸细菌

利用H2和CO2的产甲烷细菌

分解乙酸的产甲烷细菌 o 纤维素及其分解方式

纤维素 小纤维素

纤维素 纤维二糖 葡萄糖

o 分解纤维素的微生物

 半纤维素和其他糖类化合物的分解

o 同聚糖

o 异聚糖

o 淀粉：а-淀粉酶，β-淀粉酶，糖化淀粉酶，异淀粉酶

o 几丁质

 脂肪的分解

脂肪 + H2O 甘油 + 高级脂肪酸

甘油 → 磷酸二羟丙酮 → 糖酵解 → 三羧酸循环 → CO2 + H2O

CH3(CH2)16COOH（硬脂酸）

第二节 氮素循环 氮素循环

9CH3COOH 三羧酸循环 CO2 + H2O

 概述

o 氮素循环的基本过程

o 氮素污染

 固氮作用 将空气中的分子态氮转化为氨的微生物作用称为生物固氮作用。

o 自生固氮：一些微生物在独自生活时能固定分子态氮。

o 共生固氮：指微生物在同另一种生物紧密生活在一起甚至形成特殊的形态结构时，才能固氮或才能旺盛地固氮。如根瘤菌与豆科植物的根所形成的根瘤。

o 联合固氮：某些固氮菌，与高等植物的根际或叶际之间的一种简单面特殊的共生固氮作用，是介于典型的自身固氮与共生固氮之间的一种中间型。

o 固氮作用的总反应

N2 + 6e-+ 6H+ + nATP 反应要点：

a.固氮作用是N2分子接受电子和质子的还原反应，还原1分子N2成为2分子NH3需要6个电子和6个质子。

b.这个还原反应需要消耗能量。c.整个反应由固氮酶所催化。

铁蛋白(图中的左部分)含有两个亚基和四个铁原子(黑色)，在光合作用或者有机物氧化 过程中产生铁氧化

2NH3 + nADP + nPi

氨的同化

将氨合成细胞物质的生物过程称为氨的同化（ammonia assimilation）.还原蛋白，铁蛋白从铁氧化还原蛋白中获得电子，并把电子传递给固氮酶(图中的右部分)，固氮酶是铁蛋白的四聚体，并有一个铁钼辅助因子吸附在固氮酶的中心，每个中心含有两个钼原子。

 氨化作用

含氮有机物经微生物降解释放出氨的过程，称为氨化作用（ammonification）。

o 蛋白质的氨化作用

 蛋白质的水解：在蛋白质酶和肽酶的联合催化下完成。

 氨基酸的脱氨基作用

 氧化脱氨基作用：产生酮酸和氨

 水解脱氨基作用：产生醇酸和氨

 还原脱氨基作用：产生饱和脂肪酸和氨

 蛋白质氨化微生物

o 兼性厌氧无芽孢杆菌：荧光假单胞菌；普通变形杆菌；粘质赛氏杆菌等

o 好氧性芽孢杆菌：霉状芽孢杆菌；枯草芽孢杆菌；巨大芽孢杆菌等

o

菌 专性厌氧芽孢杆o 霉菌，放线菌：毛霉；曲霉；木霉

 硝化作用

氨氧化成亚硝酸，再氧化成硝酸的微生物过程，称为硝化作用（nitrification）。

o 异养型硝化作用

o 自养型硝化作用

 硝化细菌及其特性

  



硝化细菌

硝化细菌的能量利用特性

硝化细菌的生理特性

硝化作用的生化反应



亚硝化细菌的生化反应：氨单加氧酶（AMO），羟胺氧还酶（HAO）

NH3 →NH2OH→(NO)→NO2－



硝化细菌的生化反应：亚硝酸氧化酶

2HNO2＋O2 → 2HNO3＋能量

 硝酸盐还原作用

在厌氧条件下，硝酸盐被还原成气态氮（N2或N2O）的微生物过程，称为反硝化作用或脱氮作用。

o 同化硝酸盐还原作用

某些微生物将硝酸盐还原成氨，并用于合成菌体蛋白等细胞物质。即：

HNO3→HNO2→…→NH2OH→NH4＋

o 异化硝酸盐还原作用（还原成氨）o 反硝化作用

异养型微生物把硝酸盐用作电子受体而还原为气态氮的生物学过程。

 反硝化细菌及其特性

 异养型反硝化菌：脱氮假单胞菌（P．denitrificans）、铜绿假单胞菌（P．aeruginosa）、荧光假单胞菌（P．fluorescens）等

 



自养型反硝化菌：脱氮硫杆菌（T．denitrificans）

兼性化能自养菌：脱氮副球菌（Paracoccus denitrificans）

反作用的生化反应：硝酸盐还原酶，亚硝酸盐还原酶，NO还原酶，N2O还原酶

HNO3→HNO2→HNO→N2O→N2

第三节 硫素循环

硫素循环

 概述 o 硫素循环的基本过程

o 硫素污染

SO2,H2S,酸性矿水

 硫的同化

微生物利用硫酸盐和硫化氢，组成本身细胞物质的过程称为硫的同化作用。 脱硫作用

蛋白质或其他含硫有机物被分解而释放硫化氢的生物过程称为脱硫作用(desulfuration)。

 硫化作用

在硫化细菌作用下，硫化氢、元素硫或硫化亚铁等进行氧化，最后生成硫酸的过程，称为硫化作用（sulphurication）。

o 自养型硫化作用

  硫磺细菌

硫化细菌：氧化硫硫杆菌；氧化亚铁硫杆菌

S0 + 3/2O2 H2SO4

4FeSO4 + 2 H2SO4 + O2

2Fe2(SO4)3 + 2 H2O

2S + 3O2 + 2 H2O

2H2SO4

o 光能自养型硫化作用

 硫酸盐还原作用（反硫化作用）

o 异化型硫酸盐还原作用：指硫或硫酸盐被用作电子受体而还原成硫化氢的生物过程。以硫为电子受体时称为硫呼吸。

o 硫酸盐还原菌（SBR）：脱硫杆菌，脱硫葱状菌，脱硫肠状菌，脱硫球菌，脱硫八叠球菌，脱硫弧菌等。

第四节 磷素循环  含磷有机物的分解

核糖核酸

核糖＋磷酸＋嘌呤＋嘧啶酸

植酸

磷酸＋环已六醇

卵磷脂

甘油＋磷酸＋脂肪酸＋胆碱

磷脂酸＋H2O 醇类＋磷酸

o

 难溶磷化物的溶解

产生有机酸，促进磷的溶解

 产生无机酸，促进磷的溶解

 产生碳酸，促进含磷矿石的风化

o 磷酸盐的还原

H3PO4 PH3 H3PO3 H3PO2

第二篇：环境微生物学讲稿-第六章 微生物的生长繁殖与遗传变异

第六章 微生物的生长繁殖与遗传变异

第一节 微生物生长的测定

 总菌数的测定

o 显微计数法

o 电子自动计数器法

o 比浊法

 活菌数的测定

o平皿菌落计数法

o 试管稀释法

o 薄膜过滤法

 霉菌生长的测定

o平皿培养法

o U型管培养法

 生物量的测定

o 菌体干重的测定

o 菌体含氮量的测定

o 菌体DNA含量的测定

第二节 微生物的生长 一.分批培养

分批培养：把微生物接种于一定容积的培养基中，培养后一次收获的培养方式。

 细菌生长曲线

生长曲线:将少量细菌接种到一定容积的新鲜培养液中，在适宜条件下培养，细菌会生长增殖。以培养时间为横座标，以细菌数的对数为纵座标作图，即绘得生长曲线。生长曲线可区分为延滞期、对数期、稳定期和衰亡期。

 缓慢生长期（lag phase）

亦称迟缓期、延迟期、停滞期、滞后期。

特点：细胞体积增长较快、易产生诱导酶、分裂迟缓；细胞中RNA含量增高，原生质嗜碱性加强；对不良环境条件较敏感。

 对数生长期（log phase）

又称指数期（exponential phase）。

细胞数以几何级数增加，代时稳定。

由于细菌个体数目与时间之间的关系服从对数规律，通常将这一生长时期称为对数生长期。

代时：细菌完成一次分裂所需的时间。

特点：个体高速增殖，代时最短；活性强，代谢旺盛；菌体大小、个体形态、化学组成和生理特性等相对一致。

 稳定生长期（stationary phase）

又称恒定期或最高生长期、静止期。细胞增殖与死亡达到动态平衡，总数不再增加。

 特点：个体数目达到最高；细菌活性下降，细胞内逐渐积累贮存物，菌体出现淀粉粒、脂肪球等。芽孢细菌则形成芽孢。

 衰亡生长期（decline phase）

在稳定期后，由于营养物质缺乏，代谢产物及有毒物质积累，细胞生长受到限制，细胞分裂由缓慢转而停

止，死亡率增加。

特点：菌体出现畸形或多形态，细胞内产生液泡和空泡，细胞甚至会自溶而消亡。

 基质浓度对细菌生长的影响

1940年Monod提出了描述比生长速率与限制性基质浓度之间关系的经验方程（Monod方程）。

μ－比生长速率常数；μ

max

－最大比生长速率常数；S－限制性基质浓度；

KS－半饱和常数（比生长速率达到最大比生长速率一半时的基质浓度）。

S<< KS S>> KS

细胞得率Y，即消耗单位基质所产生的菌体数量。

 霉菌生长曲线

o

期 停滞生长o

期 迅速生长o

期 衰亡生长



二.连续培养

连续培养：连续补料和出料的培养方法。

  恒浊连续培养

恒化连续培养

o 恒化器中培养液的稀释率

D－稀释率；F－新鲜培养基的输入速率；

V－恒化器内培养液的总体积。

o 恒化器中细菌浓度的变化

净生长速率 = 生长速率 － 流失速率

o 如果μ＞D，则(－dX/dt)净＞0，恒化器内的细菌浓度不断升高。

o 如果μ

o 如果μ= D，则(－dX/dt)净= 0，恒化器内的细菌浓度保持恒定，即细菌浓度处于生长速率等于流出速率的动态平衡状态。这就是连续培养所要求达到的。

o 恒化器中基质浓度的变化

基质变化 = 基质流入量 － 细菌对基质的消耗量 － 基质流失量

S0－流入的限制性基质浓度；

S－流出的限制性基质浓度。

恒化器中的基质浓度变化也有三种状况，只有当dS/dt = 0时，流出的基质浓度才能保持恒定。

三.好氧培养 

好氧培养方法

 实验室常用的好氧培养方法：平板培养；斜面培养；浅层液体培养；液体振荡培养；通气搅拌培养。

 工业生产上常用的方法：鼓风曝气和机械曝气



曝气充氧

双膜理论

在气-液界面上存在着气膜和液膜，气膜外和液膜外分别有空气和液体流动，处于紊流状态；气膜和液膜则处于层流状态，没有对流。如果存在氧浓度梯度，空气中的氧就会沿浓度梯度向气膜传递，气膜内的氧又会向液膜传递，最后进入液体。气膜和液膜是氧传递的主要屏障。

（1）

因为忽略气膜，液膜直接与空气接触，所以液膜外界面上的氧浓度为饱和溶解氧浓度（Cs）。又

因为液膜厚度（Xf）不大，故液膜内Cs与C之间的变化可用线性关系来近似。

（2）

将（2）代入（1）中

（3）

（3）两侧同时除以液体体积

（4）

用

取代

KLa－总氧传递系数

从式可看出，在曝气充氧中，要提高充氧速率（dC/dt），可以从两个方面着手：① 通过加强液体紊流运动（如搅拌）来减小液膜厚度和加快气-液界面的更新；选择适宜的曝气器来减小气泡的直径，增大气-液接触面积；最终提高KLa值。② 通过提高气相中的氧分压（如采用纯氧曝气、深井曝气等），提高液膜中的饱和溶解氧浓度（Cs）。



好氧微生物的生长

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

四:厌氧培养 

创建厌氧环境

 物理法除氧

o 煮沸法

o 表面封闭法

o 抽真空法

o 无氧气体取代法

 化学法除氧 o 焦性末食子酸法

o 特种催化剂法

o 还原法

 生物学法除氧



厌氧微生物的生长

第三节 微生物的遗传

遗传性是指亲代生物具有将其特征传给子代的潜力。

变异性是指微生物的遗传既有稳定保守的一面，也有变异的一面，后者即为遗传的变异性。

微生物的遗传特性是通过脱氧核糖核酸(DNA)的生理学表现的。

 DNA与基因

o DNA的化学组成与结构

DNA是脱氧核糖核苷酸组成的大分子，分子量为2.3×10~1×10。

410 组成：腺嘌呤脱氧核糖核苷酸（A）、鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸（G）胞嘧啶脱氧

核糖核苷酸（C）、胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸（T）

 结构：在一级结构上，由脱氧核糖和碱基形成脱氧核糖核苷，再由脱氧核糖核

苷和磷酸形成单脱氧核糖核苷酸，最后由单脱氧核糖核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键连接成直链分子。DNA分子内四种碱基的排列顺序构成了生物的遗传信息。DNA二级结构

1953年Watson和Crick提出了双螺旋结构模型，其要点为：脱氧核糖与磷酸以3’,5’-磷酸二酯键交互连接，形成DNA的主链并充当DNA的骨架；两条主链再以反向平行的方式组成双螺旋；主链位于螺旋的外侧，碱基位于螺旋的内侧；螺旋具有固定且一致的直径。两条主链上的碱基互

补配对，即A与T相配，G与C相配。相邻的碱基对之间的距离为0.34nm，10个碱基对构成一个螺旋，因此螺距为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）是指生物体携带和传递遗传信息的基本单位。它是DNA分子上一段特定的核苷酸序列。按照功能，可分为：①结构基因，转录为mRNA、tRNA和rRNA的基因；② 操纵基因，一段可以与有活性的阻遏蛋白结合从而阻止转录起始的DNA序列。③ 调节基因，编码调节蛋白，控制结构基因表达的基因。

 DNA的复制

半保留复制

 RNA的合成



第四节 微生物的变异

蛋白质的合成

 非遗传型变异

非遗传型变异是在DNA没有改变的情况下发生的微生物某些性状的改变。这类变异是可逆的，一旦条件复原，变异亦消失。这类变异往往涉及细胞群体，即许多细胞同时变异。

 遗传型变异

遗传型变异是由于DNA发生改变而导致微生物某些性状的改变。这类变异仅涉及个别细胞，不可逆，能相对稳定地遗传。

基因突变是指DNA上的一对或少数几对碱基发生改变而引起的性状改变。o 基因突变的类型

    形态突变型

生化突变型

致死突变型

条件致死突变型

o 基因突变的机制

  自发突变

诱发突变

  

碱基对的置换

移码突变

染色体畸变

 原核微生物的基因重组

将两个不同性状的个体细胞的遗传基因转移至一个个体细胞内，使之发生遗传变异的过程，称为基因重组（gene recombination）。

o 转化（transformation）

受体菌直接吸收来自供体菌的游离DNA片段，并整合到自己的基因组中，从而获得供体菌的部分遗传性状的过程，称为转化。

o 转导（transduction）

通过温和噬菌体的介导，将供体菌DNA片段带入受体菌中，从而使受体菌获得供体菌的部分遗传性状的过程，称为转导。

o 接合（conjugation）通过两个完整的菌体细胞直接接触，将供体菌DNA片段（包括质粒）带入受体菌中，从而使受体菌获得供体菌的部分遗传性状的过程，称为接合。

1.何谓营养物质、营养和代谢？

2.按照生理需要划分，微生物需要哪些营养物质？

3.简述微生物的四种基本营养类型。

4.简述微生物摄取营养物质的四种基本方式。

5.何谓培养基？简述配制培养基的原则和培养基的种类。

6.试比较呼吸、厌氧呼吸和发酵的特点。

7.简述糖酵解途径和三羧酸循环。

8.简述测定微生物生长的各种方法。

9.什么叫细菌生长曲线？可分哪几个生长阶段？各有什么特点？

10.微生物有哪些温度类型？各有何特点？

11.为啥每种生物都有一定的生长温度范围？为何高温微生物耐高温？

12.简述高温消毒或灭菌的方法。

13.何谓嗜酸微生物和嗜碱微生物？

14.根据微生物与氧气的关系，可将微生物分为几种类型？为啥厌氧菌对氧气敏感？ 15.何谓DNA？何谓基因？何谓DNA的双螺旋结构？

16.简述原核微生物的基因重组方式。

第三篇：生态学生物与环境

《生物与环境》练习题

一、选择题：

1．根据生态因子的稳定性程度可把生态因子分为稳定因子和［］

Ａ．气候因子Ｂ．地形因子 Ｃ．外来因子Ｄ．变动因子

2．根据生态因子作用大小与生物数量的相互关系，将生态因子分为密度制约因子和［］

Ａ．气候因子Ｂ．地形因子Ｃ．稳定因子Ｄ．非密度制约因子

3．地形因子对生物的作用属于［］Ａ．直接作用Ｂ．间接作用Ｃ．替代作用Ｄ．补偿作用

4．当光强度不足时，ＣＯ2浓度的适当提高，则使植物光合作用强度不至于降低，这种作用称为［］Ａ．综合作用Ｂ．阶段性作用Ｃ．补偿作用 Ｄ．不可替代作用

5．一般来讲，当生物生长旺盛时，其耐性限度会［］Ａ．提高Ｂ．降低Ｃ．不变Ｄ．不确定

6．蒲公英、杨树、柳树等植物光补偿点位置较高，它们属于［］ Ａ．阴性植物 Ｂ.中性植物 Ｃ，阳性植物 Ｄ．酸性植物

７．在海洋的深层浮游植物很难生存的原因是［］

Ａ．光线微弱Ｂ．营养减少Ｃ．没有土壤Ｄ．盐分较大

８．在太阳光谱中，能被叶绿素吸收，对叶绿素的形成有促进作用的光是[］

Ａ．蓝、绿光Ｂ．紫外光Ｃ，红、橙光Ｄ．红外光

9．很多鸟类迁徙和开始生殖的时间取决于［］

Ａ．食物的丰缺变化Ｂ．温度的变化Ｃ．日照长短变化Ｄ．降水的变化

10．植物开始生长和进行净生产所需要的最小光照强度称为［］

Ａ．光饱和点Ｂ．光补偿点Ｃ．光照点Ｄ．光辐射点

11．有效积温法则公式中，T0为[]

Ａ．平均温度Ｂ．发育的时间Ｃ．有效积温Ｄ．发育起点温度

12．大多数植物的生长和干物质积累在变温条件下比恒温条件下[]

Ａ．有利Ｂ．不利Ｃ．一样Ｄ．不确定

13．地中海果蝇的生物学零度是13.5℃，发育所需要的有效积温是250ｄ℃，则其在２６℃条件下生长发育所需时间为[] Ａ．３０ｄＢ．５０ｄ Ｃ．４０ｄＤ．２０ｄ

14．下列现象中，不属于旱生植物特征的是[]

Ａ．通气组织发达Ｂ．叶片呈针状Ｃ．有白色绒毛Ｄ．角质层加厚

15．海洋生活的大多数生物体内的盐量与海水相比是[]

Ａ．低渗的Ｂ．高渗的Ｃ．不确定Ｄ．等渗的16.每种植物的生态幅影响该种植物的[]。

A 生物量 B 生长速度 C 分布范围 D 发育程度

二、填空题：

1.所有生态因子构成生物的（）

2．按环境的性质，环境可分为自然环境、半自然环境和——。按环境的范围大小划分，可将环境分为宇宙环境、地球环境、区域环境、微环境和——。

3．某生物对某生态因子的耐受范围称为该种生物的——。

4．在对生物起作用的诸多因子中，有一个或两个对生物起决定性作用，该因子称为——。

5．小麦的生物学零度要比咖啡的生物学零度——。

6．适应于弱光地区生活的植物称为——。

7．植物需要一定时间低温条件才能发育，才能开花的现象称为______.8．在一定的温度范围内，生物生长速率与温度成_____比。

9．一般来讲，暖和的地区生物种类比寒冷地区________.10．根据植物对水分的需求量和依赖程度，可把植物划分为陆生植物和_____ 两类。根据水生植物生长环境中水的深浅不同，可分为沉水植物、浮水植物和__________.11．如果土壤中的氮可维持 250kg 的生物产量，钾可维持 350kg 的产量，磷可维持 500kg 的产量，而实际产

量只有 250kg ；如果多施 1 倍的氮，产量将停留在 350kg，因为此时产量为钾所限制。这种现象可以用生态学上的______定律进行解释。

12．陆生植物根据对水因子的适应可分为湿生植物、旱生植物和_______。根据植物对土壤含盐量的反应，可将植物划分出盐土植物和________。

13.生物耐性限度调整的方式有________、________、________。

14.趋同适应与趋异适应的结果是分别形成________、________。

三、简答题

1.什么是环境？简述生态因子与环境因子的区别。

答： 环境是指某一特定生物体或生物群体周围一切事物的总和，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素。

生态因子是指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素，也可认为是环境因子中对生物起作用的因子，而环境因子则是指生物体外部的全部环境要素。

2．生态因子的作用规律有哪些？

答：（1）综合作用。生态环境是一个统一的整体，生态环境中各种生态因子都是在其他因子的相互联系、相互制约中发挥作用，任何一个单因子的变化，都必将引起其他因子不同程度的变化及其反作用。：

（2）主导因子作用。在对生物起作用的诸多因子中，其中必有一个或两个是对生物起决定性作用的生态因子，称为主导因子。主导因子发生变化会引起其他因子也发生变化。

（３）直接作用和间接作用。环境中的一些生态因子对生物产生间接作用，如地形因子；另外一些因子如光照、温度、水分状况则对生物起直接的作用。

（４）阶段性作用。生态因子对生物的作用具有阶段性，这种阶段性是由生态环境的规律性变化所造成的。（５）生态因子不可代替性和补偿作用。环境中各种生态因子对生物的作用虽然不尽相 同，但都各具有重要性，不可缺少；但是某一个因子的数量不足，有时可以靠另外一个因子的加强而得到调剂和补偿。

3．简述谢尔福德（Ｓｈｅｉｆｏｒｄ）耐性定律。

答：生物的存在与繁殖，要依赖于综合环境因子的存在，只要其中一项因子的量（或质）不足或过多，超过了某种生物的耐性限度，则使该物种不能生存，甚至灭绝。这一理论被称为谢尔福德耐性定律。该定律认为任何接近或超过耐性下限或耐性上限的 因子都是限制因子；每一种生物对任何一种生态因子都有一个能够耐受的范围，即生态幅；在生态幅当中包含着一个最适区，在最适区内，该物种具有最佳的生理和繁殖状态。

4．简述有效积温法则。

答：有效积温法则的含意是指生物在生长发育过程中，需从环境中摄取一定的热量才能完成其某一阶段的发育，而且生物各个发育阶段所需要的总热量是一个常数。

5．简述极端温度对生物的影响及生物的适应。

答：（1）极端温度对生物的影响

①低温对生物的影响：

当温度低于临界(下限)温度，生物便会因低温而寒害和冻害。冻害原因：冰晶使原生质破裂损坏胞内和胞间的微细结构；溶剂水结冰，电解质浓度改变，引起细胞渗透压变化，导致蛋白质变性；脱水使蛋白质沉淀；代谢失调。

②高温对生物的影响：当温度超过临界（上限）温度，对生物产生有害作用，如蛋白质变性、酶失活、破坏水份平衡、氧供应不足、神经系统麻痹等。

（2）生物对极端温度的适应。

①生物对低温的适应：

 形态上的适应－－植物：芽具鳞片、体具蜡粉、植株矮小；动物：增加隔热层，体形增大（贝格曼规律），外露部分减小（阿伦规律）。

 生理上的适应－－植物：减少细胞中的水分和增加细胞中有机质的浓度以降低冰点，增加红外线和可见

光的吸收带（高山和极地植物）；动物：超冷和耐受冻结，当环境温度偏离热中性区增加体内产热，维持体温恒定，局部异温等。

 行为上的适应－－ 迁移和冬眠／休眠等。

②生物对高温的适应

 形态上的适应－－植物：密毛、鳞片滤光；体色反光；叶缘向上或暂时折叠，减少辐射伤害；干和茎具

厚的木栓层，绝热。动物：体形变小，外露部分增大；腿长将体抬离地面；背部具厚的脂肪隔热层。生理上的适应－－植物：降低细胞含水量，增加糖或盐浓度，减缓代谢率；蒸腾作用旺盛，降低体温；反射红外光。动物：放宽恒温范围；贮存热量，减少内外温差。

 行为上的适应－－植物：关闭气孔。动物：休眠，穴居，昼伏夜出等。

6．简述水生植物对水因子的适应。

答：水生植物指生长在水中的植物。水生植物在水体环境中形成了与陆生植物具有

很大不同的特征：一是具有发达的通气组织，以保证各器官组织对氧的需要。二是机械组

织不发达甚至退化，以增强植物的弹性和抗扭曲能力，适应于水体流动。三是水下的叶片多分裂成带状、线状，而且很薄，以增加吸收阳光、无机盐等的面积。

7.旱生植物如何通过形态和生理途径来适应干旱？

答： 在形态上，根系比较发达，以利于吸收更多的水分，叶面积比较小，以减少水分的散失。有的植物具有发达的贮水组织。在生理上，原生质渗透压高，使植物根系能够从干旱的土壤中吸收水分。

8.解释趋同适应与趋异适应。

 趋同适应:不同种类的生物,生存在相同或相似的环境条件下,常形成相同或相似的适应方式和途径,称

为趋同适应。

 趋异适应:一群亲缘关系相近的生物有机体,由于分布地区的间隔,长期生活在不同环境条件下,因而形

成了不同的适应方式和途径

第四篇：生物与环境 环境保护教案

生物与环境 环境保护教案

光禄二中 齐丽娜

一、教学目标

1．了解森林、草原和野生动植物资源在环境保护中的重要作用以及资源现状和相应的保护措施，认识合理利用资源的重要性；了解我国的自然保护区，理解自然保护区的概念以及建立自然保护区的意义。2．通过阅读教材和课外查找资料，培养学生自学能力和获取、选择信息的能力；通过对森林、草原和野生动植物资源的重要作用、破坏因素和相应的保护措施的讨论，培养学生的表达能力、交流能力和分析能力。

3．通过了解我国丰富的野生动植物资源，渗透爱国主义教育；通过了解森林、草原和野生动植物资源的重要作用，渗透热爱自然的教育；通过认识保护自然的紧迫性，渗透责任感的教育。

二、重点、难点分析

1．森林、草原和野生动植物资源的重要作用、破坏因素和相应的保护措施，是本节教学内容的重点知识，因为：

（1）了解森林、草原和野生动植物资源的重要作用，是进行保护的前提，而只有清楚破坏森林、草原和野生动植物资源的因素，才可以采取相应的保护措施。保护森林、草原和野生动植物资源是自然保护的重要内容。

（2）这部分知识的教学，有利于培养学生的表达能力、交流能力和分析能力。

（3）这部分知识内容之中，渗透着热爱祖国、热爱自然的情感教育。2．自然保护区的概念和建立自然保护区的意义也是本节教学内容的重点知识，因为：自然保护区是国家（或省市）划出的加以保护的区域，用以保护自然和自然资源，特别是保护珍贵稀有的动植物资源，保护代表不同自然地带的自然环境和生态系统等。建立自然保护区，不仅可以保护珍贵稀有的动植物资源，而且能使这些动植物得到良好的繁衍和发展，另外也便于科学家们对于珍贵稀有的动植物资源进行研究，为引种、驯化等提供科学的依据和种源。所以，自然保护区有“资源库”之称，建立自然保护区是自然保护的重要手段。3．“森林、草原和野生动植物资源的重要作用、破坏因素和相应的保护措施”知识的教学，由于学生对于这部分知识有一些感性的认识，并且理解起来不是很难，造成教学中不容易吸引学生，所以是组织教学的难点。教师可以让学生在预习教材的基础上，组织学生讨论、发表各自的看法，让学生参与教学，调动学生参与教学的兴趣。

三、教学过程设计

（一）、本课题的参考课时为一课时。

（二）、教学思路：

1．上课之前，要求学生预习教材内容，并可根据教材内容作相应的材料扩展，以便正式上课时讨论交流。

2．正式上课时，教师可通过复习生态平衡的概念以及对生态平衡的维持引入新课，提出“环境保护”的课题。同时指出保护环境一方面要防止环境污染，另一方面要对森林、草原和野生动植物资源进行保护。本节课主要研究对森林、草原和野生动植物资源的保护。

3．对于森林、草原和野生动植物资源的保护，采用学生讨论和发表意见的方式进行。学生讨论时，围绕三个问题进行：一是森林、草原和野生动植物资源的重要作用，二是我国森林、草原和野生动植物资源的状况及破坏因素，三是森林、草原和野生动植物资源保护的相应措施。对森林、草原和野生动植物资源的保护可以分开进行讨论，也可以同时进行讨论。最后归纳出知识要点项目 知识点 具体内容（略）森林的保护 森林对保护和改善环境的作用提高全国森林覆盖率的指提高森林覆盖率的具体措施草原的保护 草原的三大功能草原植被的破坏因素保护和合理利用草原的措施野生动植物资源的保护 我国野生生物资源的状况我国特有的珍稀动物和植物我国野生生物面临的危险我国保护野生生物资源的措施

4．对于“自然保护区”内容的教学，首先应从环境保护的总前提下，提出建立自然保护区是环境保护的重要手段，除建立自然保护区外，植树造林、制定有关法律法规等都是环境保护的手段。

自然保护区的概念教学，可以从“自然保护区保护的对象”和“由国家划定”两个角度入手分析，给出自然保护区的概念。之后，可以由教师介绍或由学生列举一些我国的自然保护区及本地区的自然保护区，并分析列举自然保护区的保护对象，这样一方面可以将自然保护区的概念具体化，同时在此基础上引申出建立自然保护区的意义。最后教师应引导学生分析，保护自然是不是意味着禁止开发和利用自然？通过引导学生分析具体的实例（如森林的合理采伐、鱼塘的适量捕鱼等），使学生认识到，只有遵循生态系统的客观规律、只要遵循生态系统的客观规律，就能够有效地保护自然。

5．总结时，教师要重申：建立自然保护区是进行自然保护的有效手段，但不是唯一手段。更多的时候应该在生产活动和日常生活中，注意保护自然环境和资源。只有遵循生态系统的客观规律，从长远观点和整体观点出发来综合考虑环境的保护，才能有效地保护自然，与自然和谐发展。

（三）、本课题教学中应注意的问题：

1．本节为全课程的结束篇，容易被忽视，教师对于本节内容的教学应从全书的高度上予以重视，按照生态学的观点，引导学生利用所学的生态学知识，学会去热爱自然、保护自然，树立起与自然和谐发展的观念。

2．本节教学过程中，学生讨论的内容很多，并且讨论内容的范围很广，学生讨论时可能会有一些与教材内容相距较远的内容，教师不应简单地否定，而应以参与讨论的平等身份发表意见，引导学生的讨论，最后归纳出知识内容的要点。

3．本节教学中，观点和情感教育的内容很多，有很多用于情感和观点教育的素材，教师一定要充分地利用，同时避免简单地灌输，而应在具体问题的分析过程中进行渗透。对于“人与自然和谐发展”的观点，则在做到“润物细无声”的基础上，还要作为结束语明确地提出来，并应指出，这是每一个现代人都应有的意识。小资料

一、自然保护区：

自1872年美国首创世界上第一个自然保护区——国家黄石公园以来，各国竞相效法。据我国国家环保局1989年环境年报初步统计，截止1988年底，全国各类自然保护区已达606个，面积超过国土的3％。1990年9月，国务院又批准建立我国国家级海洋类型自然保护区。至1990年国家级自然保护区在数量上又增加61个。截止 1994年，已有自然保护区 762个。

二、北京濒危动物保护中心：

北京濒危动物保护中心暨北京青少年动物保护教育基地是全国拥有野生动物品种最丰富的迁地保护中心。这里有山地生态区、荒漠生态区、湿地生态区、森林生态区……。这里饲养着许多“落难”的动物，它们都有一段共同的遭人类捕杀的悲惨经历，如今它们自由地栖息在这新家园里。

保护中心有一处散布着十余块墓碑，这是灭绝动物的墓区。墓碑上镌刻着一个个近百年内刚刚灭绝了的野生动物：旅鸥、袋狼、巴厘虎、高加索野牛、冠麻鸭等等。它们的覆灭无不是由于人类过度掠夺、破坏自然资源、污染生存环境、打破生态平衡所致。

作为占据生物圈统治地位的人类已经意识到了必须重新审视和调整人与自然的关系、控制和约束自己的行为模式、道德准则和消费观念的时候了。

三、我国的自然保护法规：

1982年8月23日 海洋环境保护法 1984年9月20日 森林法 1985年6月18日 草原法 1986年3月19日 矿产资源法 1986年 6月25日 土地管理法 1986年 7月1日 渔业法 1988年1月21日 水法

1988年11月 8日 野生动物保护法 1989年2月 21日 传染病防治法 1989年12月 26日 环境保护法

1995年8月 29日 大气污染防治法（修订）1995年 10月 30日 食品卫生法

1996年5月 15日 水污染防治法（修订）

第五篇：环境与生物工程学院简介

环境与生物工程学院简介

学院设有应用化学、化学工程与工艺、食品科学与工程、环境工程、生物工程五个本科（工科）专业。拥有校级重点学科――环境工程，校级重点建设学科――应用化学、药物化学、一个硕士点――环境工程。现有本科学生1200名，全日制硕士研究生35名。

环境与生物工程学院经过多年的努力，造就了一支结构合理、充满活力的教师队伍。现有专任教师72人。其中教授7人、副教授23人，占教师总数的41.7％；年龄在35～45之间的年轻教授、副教授占23.6％；拥有博士、硕士学位的教师占教师总数的65.3％；他们已逐渐成长为学院教学科研的骨干力量，其中校学术带头人4人，校学术骨干6人，获重庆市中青年骨干教师资助计划6人，重庆市中青年骨干教师1人。全院设化学基础、应用化学、化学工程与工艺、食品科学与工程、环境工程、生物工程等6个教研室，学院建有化学与生物技术实验教学中心, 含化学与生物基础实验室、化学与生物技术实验室、环境科学与工程实验室和天然药物研究实验室。同时，依托重庆工商大学药物化学与化学生物学研究中心和重庆工商大学环境保护研究所，具有良好的教学、科研和实验条件。

学院高度重视提高教学质量和科研工作。学院教学工作规范、有序，教学质量稳步提高。近三年来，我院教师主持省部级以上科研项目23项。其中，主持国家自然基金项目1项，重庆市重大科技攻关项目2项，重点自然基金3项，经费402.9万元；横向项目200多项，科研合同经费总计700多万元。学院职工公开发表论文250余篇，其中核心期120余篇，国际三大检索（SCI、EI、ISTP）收录25篇，申报发明专利8项。学院在教学改革、教学研究中取得了突出成绩，获得教育部世行贷款项目1项，国家工科（化学）教学基地项目2项，校级教改项目多项。现有《化工原理》、《分析化学》和《物理化学》三门校级精品课程，校级重点课程5门。

学院实施大类培养中期分流的培养模式，学生在经过一年的共同基础课的学习后，可以根据兴趣和爱好重新选择专业。

学院积极开展国内外学术交流与合作，经常聘请国内外知名专家、学者到学院开展学术讲座，与英国、美国、香港等地的知名大学建立了长期的友好往来。

学院坚持以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，以“团结协作，求是创新，质量立院，科研强院”为理念，以本科教育为主体，积极发展研究生教育。以教学为中心，以科研促教学，不断深化教育教学改革。积极推进“大类培养，中期分流”的培养模式改革。宽口径，厚基础，重能力，强素质，培养更多适应社会经济发展需要的，基础理论扎实、知识面广，具有创新精神和实践能力的高素质应用型高级专门人才。

招生咨询电话：023-***

3专业名称：化学工程与工艺

标准学制：四年 修业年限：三至七年层次：本科授予学位：工学

培养目标：本专业培养具备化学工程与工艺方面的基本知识、基础原理和基本技能，能在化工、医药、新材料、轻工、炼油、冶金、能源、环保、军工等部门工作的高级工程技术人才。毕业后可从事化工产品研制、化工过程开发、工艺与设备的过程设计、生产管理和科学研究等方面的工作。

专业要求：本专业学生主要学习化学工程和化工工艺学等方面的基础理论和基本知识，受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机运用、科学研究与工程设计方法的基本训练，具有对现行企业的生产过程进行模拟优化、革新改造，对新生产过程进行开发设计和对新产品进行研制的能力。

主要课程：大学英语、大学计算机基础、C语言程序设计、高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、工程图学、无机及分析化学、有机化学、物理化学、仪器分析、电工电子学、化工原理、化工 1

热力学、反应工程、化工设备、化工分离工程、化工设计与CAD、化工自动化及仪表、应用光谱解析等。招生条件：不招收色弱考生

专业名称：应用化学（新材料技术）

标准学制：四年修业年限：三至七年层次：本科授予学位：工学

培养目标：应用化学专业培养具备化学和新材料的基础理论、基本知识和基本技能，受到应用研究、科技开发和生产技术的初步训练，能在科研机构、高等学校及企事业单位等从事与化学、新材料有关的开发应用、科研、教学、技术监督及管理工作的高级复合型人才。

专业要求：本专业学生主要学习化学和新材料方面的基础知识、基本理论、基本技能以及相关的工程技术知识，受到基础研究、应用研究等方面的科学思维和科学实验训练，具有较好的科学素养，具备运用所学知识和实验技能进行应用研究、技术开发和科学管理的基本技能。

主要课程：物理化学、结构化学、无机及分析化学、仪器分析、有机化学、有机合成、高分子化学、高分子物理、生物化学、精细合成化学、化工原理、化学反应工程、化学实验（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）、综合化学实验以及材料科学专业方向选修课等。

招生条件：不招收色弱考生

专业名称：环境工程

标准学制：四年修业年限：三至七年层次：本科授予学位：工学

培养目标：本专业培养具备环境工程方面的基本知识、基础理论和基本技能，能在政府部门、环境规划与管理机构、工矿企业、能源、给排水、工程设计与施工等部门工作的高级工程技术人才。毕业后可从事环境工程设计、环保技术开发、环境规划、环境监测、环境评价、生产技术管理和科学研究等方面的工作。

专业要求：本专业学生主要学习环境科学与环境工程等方面的基础理论和基本知识，受到环保基础实验技能、工程管理与实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法等方面的基本训练，具有对各种情况进行环境规划、评价、监测和对现行企业进行绿色生产，对环保新过程和新产品进行开发、设计与研制的能力。

主要课程：环境工程原理、水污染控制工程、大气污染控制工程、环境监测与分析、无机及分析化学、有机化学、物理化学、生物化学、固体废物处理与处置、流体力学、环境工程微生物、环境生态学、环境化学、环境管理、环境影响评价、测量学等。

招生条件：不招收色弱考生

专业名称：生物工程

标准学制：四年修业年限：三至七年层次：本科授予学位：工学

培养目标：本专业培养掌握生物工程的科学原理、工艺过程和工程设计等基础理论、基本技能的、毕业后能在生物工程领域从事设计、生产、管理和技术研究、新产品开发工作的复合型高级工程技术人才。

专业要求：本专业学生主要学习微生物学、生物化学、化工原理、生化工程、发酵工程、生物制药等方面的基本理论和基本知识，受到生物细胞培养与选育、生物技术与工程、品质管理、设备利用和科学研究等方面的基本训练，具备在生物工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的基本能力。

主要课程：大学英语、大学计算机基础、C语言程序设计、高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、工程图学、无机及分析化学、有机化学、物理化学、生物化学、微生物学、化工原理、生化工

程、药物分析、分子生物学、基因工程、生物工程下游技术等。

招生条件：不招收色弱考生

专业名称：食品科学与工程（安全与质量控制）

标准学制：四年修业年限：三至七年层次：本科授予学位：工学

培养目标：本专业立足于二十一世纪我国农业产业化和西部大开发的形势，根据我国加入WT0以后，对食品安全与质量的更高要求，培养德、智、体全面发展、基础扎实、知识面宽、能力强、素质高、富有创造性的食品科学与工程学科的复合型专业技术人才。具备坚实的食品科学与工程专业基础；受到该学科相关分析技能、工程设计、生产实践和流通实践等方面的基本训练，具有食品贮藏加工、卫生检验、安全评价与质量控制等方面的基本能力，熟悉食品标准法规及质量控制、食品质量安全、卫生规范、食品分析检验技术等专业知识，具有一定的企业管理和市场营销知识。毕业后能胜任国际国内食品加工、流通与监管领域的企业或部门的生产管理、品质控制、安全评价与监管、科研开发、市场营销等方面的工作。

专业要求：本专业学生主要学习食品科学、食品工艺学、食品法规与标准、食品卫生检验，食品质量与安全管理和食品流通方面的基本理论和基本知识，受到该学科相关分析检测、工程设计、生产实践和流通方面的基本训练，具有在食品生产、流通及安全监管领域从事生产管理、安全评价与监管、执法、品质控制、科学研究及食品市场营销等方面的基本能力。

主要课程：有机化学、生物化学、食品化学及分析、食品微生物学、食品保藏学、食品工程原理、食品技术原理、食品工艺学、食品卫生学、食品标准与法规、食品营养与保健、食品质量管理、食品卫生检验、食品中异物检测、食品生产安全认证。

招生条件：不招收色弱考生