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环境科学与工程实验教学中心
环境生物技术（642029）实验教学大纲
01．教学单位名称：环境与资源学院环境工程系
02．实验中心名称：环境工程实验教学中心
03．课程名称：环境生物技术
04．课程代码：642029
05．课程类别：学科基础课，专业课，专业拓展课
06．课程性质：必修
07．课程学时：44学时，其中含实验12学时+课外12学时
08．课程学分：3
09．面向专业：环境工程
10．实验课程的教学任务、要求和教学目的
教学任务：使员工在熟练运用环境微生物基本的操作技能的基础上，掌握降解环境污染物的微生物降解菌筛选、驯化及诱变技术、微生物固定化技术、污染环境细菌基因组DNA提取技术、污染物特定降解基因的分离纯化技术、质粒转化等技术。
教学要求：要求员工能够独立完成实验内容，强化对实验原理的理解和认识，包括紫外诱变原理、污染物降解机理、微生物包埋固定化机理、DNA提取及DGGE基因分离的原理、基因扩增原理等。并对相关实验数据、指标进行分析，总结，撰写实验报告。
教学目的：通过环境生物技术实验的教学，促进理论与实践相结合，充实教学内容，进一步提高教学质量，提高员工运用现代科学技术和科学方法探索新知识的能力，增强员工的分析问题、解决问题及实际工作能力，达到巩固理论知识，训练基本实验技能，培养创新能力的目的。
11．员工应掌握的实验技术及实验能力
开设本课的目的是使员工在了解和掌握基本环境微生物学原理的基础上，针对实际问题能够进行科学研究的设计、准备、操作和分析；培养员工对实验原理、方法和结果进行正确理解、认真思考的科学素养和综合分析问题，解决问题的能力。
12．开设实验项目
开设实验项目一览表
实验项目编号
实验项目名称
实验类型
实验性质
实验学时
每组人数
首次开出年月
64202901
连续处理系统中紫外诱变菌降解有机污染物
综合性
必做
2
3
200210
64202902
农药阿特拉津降解菌的筛选驯化及代谢产物分析
设计性
4
10
200511
64202903
固定化对微生物处理污染物效果及活性影响
200711
64202904
污染环境细菌基因组DNA的提取及群落结构分析
200811
64202905
阿特拉津氯水解酶基因的扩增及酶活分析
200912
64202906
感受态细菌的制备及细菌的转化
（如为仿真实验，请在实验项目名称后注明“（仿真）”，如实验项目首次开出年月不详，可按培养方案制定版本推定）
13．实验教材或指导书或主要参考资料
实验教材：
1. 刘娜、任何军、张婷娣，《环境生物技术实验》，清华大学出版社，2012.12。主要参考资料：
1. 沈萍、陈向东，《微生物学实验》，高等教育出版社出版，2008。
2. 肖琳、杨柳燕等，《环境微生物实验技术》，中国环境科学出版社，2004。
14．考核要求、考核方式及成绩评定标准
（1）实验成绩占本课程绩比例，20％；
（2）评定方法：每次实验报告按100分制，最后按平均分合成。
（3）评定标准：根据每次实验课，员工的实验操作及实验后数据分析和实验报告完成情况对员工的实验课进行评分。
实验操作
不能完成实验
能在老师指导下完成实验
能正确的完成实验
能正确完成实验并了解实验原理
0～19
20～59
60～80
80～100
实验数据分析
数据分析不合理
部分数据分析合理
数据分析合理
数据分析合理并能分析出其中的科学问题
实验报告完成度
实验报告极不规范或存在重大错误
实验报告基本规范
实验报告规范，内容正确，无错误
实验报告规范，图表标注正确，内容丰富且准确，书写工整。
15．执笔人
刘娜 教授
16．制定日期
20131001
17．审核人
邹东雷 教授
18．审核日期
20131005
19．学院审定程序说明
已通过教学委员会审议
20．学院审定日期
20131021环境生物技术（642029）实验教学项目卡项目卡1
No
字段名
填写内容
1
课程名称
环境生物技术
课程编号
642029
5
网络实验
0
6
7
计划学时数
8
9
实验目的
使员工掌握利用诱变手段提高降解菌降解能力的技术，为获得高效降解菌种并固定化处理难降解污染物打下基础。
实验内容
①紫外诱变技术方法
②提高微生物对污染物的降解能力
11
实验原理
紫外光可通过使微生物DNA分子形成“胸腺嘧啶二聚体”，使DNA分子复制发生错误，引起置换、移位、删除和重复等多种基因突变。这些基因突变能改变微生物的多种遗传性状，如改变微生物对有机污染物的降解能力。
12
1.演示性□；2.验证性□；3.综合性□√；4.设计性□；5.研究性□。
13
实验者层次
本科生
14
实验仪器设备
紫外诱变箱（2台）、恒流泵（4台）、紫外灯管15W（4个）、气相色谱仪（1台配ECD检测器）、液相色谱(1台配荧光检测器、台式电脑及打印机)、溶剂过滤系统（1台）、微量移液器（4套），单联水浴锅（2台）、微生物呼吸仪（1台）、臭氧发生器（1台）、光学显微镜（2台）。
15
实验套数
23
16
开出时间
17
教学单位名称
环境与资源学院
18
教学单位编号
64
19
实验单位名称
环境工程实验教学中心
20
实验中心编号
142702
21
实验地名称
环境生物技术实验室
22
实验地编号
北区理化楼371，373，375，377
一次性材料品名
葡萄糖，蛋白胨，氯化钠，琼脂粉，pH试纸，牛肉膏，Eppendorf管，一次性无菌手套，医用脱脂棉，无水乙醇，称量纸（硫酸纸），定性滤纸等。
24
一次性材料
70元
25
面向专业
环境工程
26
实验项目卡制定人
刘娜
27
实验项目卡审核人
邹东雷
项目卡2
通过阿特拉津降解菌的筛选、驯化，掌握环境中有机污染物降解菌的筛选方法。
①阿特拉津降解菌筛选培养基的设计；②阿特拉津降解菌筛选；③阿特拉津降解菌驯化；④阿特拉津降解最佳条件的确定；⑤代谢产物分析；⑥降解效果分析。
在有机污染物长期存在的土壤/水体中，往往存在污染物降解菌。在实验室以有机污染物为唯一碳源，筛选污染物高效降解菌。
1.演示性□；2.验证性□；3.综合性□；4.设计性□√；5.研究性□。
生化培养箱、超净工作台、电炉、电子天平、气相色谱仪（配ECD、FID检测器）、厌氧培养箱、荧光分光光度计（配台式电脑及打印机）、液相色谱仪（配二极管阵列检测器、台式电脑及打印机）、溶剂过滤系统、微量移液器。
葡萄糖，蛋白胨，氯化钠，琼脂粉，pH试纸，牛肉膏，Eppendorf管，一次性无菌手套，医用脱脂棉，无水乙醇，称量纸（硫酸纸），定性滤纸，水系滤膜，水系滤头，一次性注射器（5mL），安捷伦小瓶、帽、垫，甲醇（优级纯），乙腈（优级纯），阿特拉津等。
80元
项目卡3
掌握微生物固定化的常用技术，并利用固定化微生物处理废水中有机污染物。
①海藻酸钠包埋固定化；②聚乙烯醇包埋固定化；③固定化效果。
通过静电作用、离子键、共价键、分子截留等作用可将微生物固定化在多孔材料上/里。目前经常采用的生物固定化方法有：吸附法、包埋法、交联法和截留法。
水浴锅（6台）、水平式高速离心机（2台）、恒温振荡器（3台）、磁力搅拌器（6台）、显微镜（6台），气相色谱仪（1台）、微量移液器（4套）、液相色谱仪（配荧光、紫外检测器，台式电脑及打印机）（1台）、溶剂过滤系统（1台）、微生物呼吸仪（1台）、超低温冰箱（1台）。
35
葡萄糖，蛋白胨，氯化钠，琼脂粉，pH试纸，牛肉膏，Eppendorf管，一次性无菌手套，医用脱脂棉，无水乙醇，称量纸（硫酸纸），定性滤纸，海藻酸钠，无水CaCl2，5号针头，一次性注射器（10mL），硼酸，聚乙烯醇，草炭粉等。
项目卡4
使员工掌握污染环境细菌基因组的提取方法为分离菌种的分子鉴定及功能降解基因的克隆打下基础。
①污染水体中微生物细菌总DNA的提取；②污染土壤中细菌总DNA的提取；③污染水土中微生物群落组成的分析。
不同碱基组成的DNA双螺旋发生变性所要求的变性剂浓度不同,当混合双链DNA泳动到与DNA变性所需变性剂浓度一致的凝胶位置时,相对应的DNA发生解链变性,导致电泳迁移速率降低。
高速冷冻离心机、微量移液器、高压灭菌锅、净工作台、电泳仪、水平电泳槽、凝胶成像、DGGE、紫外分光光度计、超低温冰箱、酶标仪。
氯化钠，pH试纸， Eppendorf管，一次性无菌手套，医用脱脂棉，无水乙醇，称量纸（硫酸纸），定性滤纸，PCR薄壁管，土壤细菌DNA提取试剂盒，琼脂糖，Taq DNA Polymerase 高温聚合酶，dNTP mixture，溴化乙锭（EB），DNA Marker，冰乙酸，Tris，EDTA二钠，通用引物，过硫酸铵，丙烯酰胺，双丙烯酰胺，尿素，去离子甲酰胺，N,N,N',N'-四甲基乙二胺等。
100元
项目卡5
使员工在熟练掌握细菌DNA的提取方法的基础上，掌握引物设计原则，利用PCR手段分离污染物的降解基因，为基因工程菌的构建打下基础。
阿特拉津降解菌总DNA的提取；引物的设计；DNA的分离。
阿特拉津的第一步生物降解是在氯水解酶作用下发生的，氯水解酶的翻译合成受其相应基因表达的调控，通过提取阿特拉津降解菌总DNA，再采用PCR技术扩增其目的基因片段。
高速冷冻离心机、微量移液器、高压灭菌锅、超净工作台、电泳仪、水平电泳槽、凝胶成像、PCR仪、荧光分光光度计、液相色谱、溶剂过滤系统、酶标仪。
氯化钠，pH试纸， Eppendorf管，一次性无菌手套，医用脱脂棉，无水乙醇，称量纸（硫酸纸），定性滤纸，PCR薄壁管，琼脂糖，Taq DNA Polymerase 高温聚合酶，dNTP mixture，溴化乙锭（EB），DNA Marker，冰乙酸，Tris，EDTA二钠，冰乙酸，Tris，特征引物，细菌DNA提取试剂盒，胰蛋白胨，酵母提取物，琼脂粉等。
项目卡6
使员工掌握感受态细胞的制备方法，及质粒的转化方法，为污染物质降解基因的改造、分析及基因工程菌的构建打下良好的基础。
①感受态细胞的制备；②感受态细菌的保存与复苏；③质粒转化。
受体细胞经过一些特殊方法（如：CaCl，RuCl等化学试剂法）的处理后，细胞膜的通透性发生变化，成为能容许多有外源DNA的载体分子通过的感受态细胞(competent cell)。
超净工作台、生化培养箱、高速冷冻离心机、冰箱、六连水浴锅、微量移液器、制冰机、超低温冰箱。
氯化钠，pH试纸，Eppendorf管，一次性无菌手套，医用脱脂棉，无水乙醇，称量纸（硫酸纸），定性滤纸，胰蛋白胨，酵母提取物，琼脂粉等，KH2PO4，Na2HPO4·12H2O，大肠杆菌，质粒，氨苄青霉素钠，5-溴-4-氯-3吲哚基-D半乳糖苷，N’,N-二甲基甲酰胺，异丙基-b-D-硫代半乳糖苷，无水氯化钙，水系滤头，一次性注射器等。
90元
