环境工程微生物学ppt下载
这是一个关于环境工程微生物学ppt，主要介绍了微生物概论、病毒和亚病毒、原核微生物、真核微生物、微生物的生理、微生物的生长繁殖 与生存因子、微生物的遗传与变异等内容。
1.绪论
1.1 微生物概论
一、什么是微生物
一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。是一些个体微小、构造简单的低等生物。
二、人类对微生物的认识史
（1）一个难以认识的微生物世界
艾滋病，12～13年的潜伏期，人类免疫缺陷病毒（HIV）引起；
发霉的玉米、花生等胚附近，生长能产生剧毒真菌毒素的黄曲霉。
（2）微生物学发展史
史前期：约8000年前～1676，制曲、酿酒等
初创期：1676～1861，形态描述阶段，列文虎克自制显微镜
奠基期：1861～1897，生理水平研究，巴斯德，科赫
发展期：1897～1953，生化水平研究，E.BÜchner
成熟期：1953～至今，分子生物学水平研究，J.Watson和F.Crick
三、微生物的分类和命名
三个概念
1.分类（classification）：
解决从个别到一般或从具体到抽象的问题。
2.鉴定（identification）：
与分类的概念相反。
3.命名（nomenclature）：
为新发现的微生物确定一个新学名。
（1）通用的分类单元
界（Kingdom）
门（Phylum）
纲（Class）
目（Order）
科（Family）
属（Genus）
种（Species）
界是最大的分类单位，往下依次递小
在越是大的分类单位中，生物彼此的共同特征越少，亲缘关系越远；在越是小的分类单位中，共同特征越多，亲缘关系越近。
四、微生物的特点
1.体积小，面积大
比面值：某一物体单位体积所占的表面积，物体的体积越小，其比表面积越大
如：1cm3豌豆，总表面积6cm2，
1cm3球菌，总表面积6m2
2.吸收多，转化快
如：Eschericha coli在1h内可分解其自重1000～10000倍的乳糖；
Candidautilis（产朊假丝酵母）合成蛋白质的能力比大豆强100倍，比牛强10万倍。
3.生长旺，繁殖快
例：E. coli合适条件下，细胞分裂一次仅需12.5～20min，每昼夜可分裂72次，这时产生4722366500万亿个后代，总重约可达4722吨。
4.适应强，易变异
适应极端环境如高温、高酸、高辐射等；
变异频率低，但短时间能产生大量变异的后代。
5.分布广，种类多
物种多样性
生理代谢类型的多样性
代谢产物的多样性
遗传基因的多样性
生态类型的多样性
1.2 环境工程微生物学的研究对象和任务
一、研究对象
1.微生物学及环境微生物学的基础知识、理论、原理等；
2.多样性的微生物资源
3.有益微生物
4.可用于污染治理的新微生物物种的发现、创造
5.病原微生物及其他不利环境的微生物
病毒：
没有细胞结构
专性寄生在活的敏感细胞内
0.2µm以下
2.1.1 病毒的特点
形体极其微小
没有细胞构造
每种病毒只含一种核酸
专性寄生
以核酸和蛋白质的装配实现大量繁殖
离体条件，为无生命的生物大分子，长期保持侵染活力
对抗生素不敏感，对干扰素敏感
有的病毒核酸可整合到宿主基因组，诱发潜伏性感染
2.1.2 病毒的分类
按专性宿主分类：
1.动物病毒
寄生在人体和动物体内，引起疾病
2.植物病毒
寄生在植物体内，引起疾病
如烟草花叶病、番茄丛矮病、马铃薯退化病、水稻萎缩病和小麦黑穗病等
3.细菌病毒－噬菌体
1917年D.Herelle
在人的粪便中发现；
环境毒理学中将其作为
模式病毒；可评价水与
废水的处理效率；杀菌。
3.放线菌病毒
4.藻类病毒
5.真菌病毒
DNA病毒
细小病毒组的成员一般是ssDNA
其余病毒都是dsDNA
RNA病毒
呼肠孤病毒组的成员是dsRNA
其余的病毒都是ssRNA
注：动物病毒以线状的为dsDNA和ssRNA多，植物病毒以ssRNA为多，噬菌体以线状的为dsRNA多
2.2 病毒的形态和结构
1.病毒的大小
多数能通过细菌过滤器，直径多数在100nm（20～200nm）上下；
最大的病毒：牛痘苗病毒，直径200nm
最小的病毒：口蹄疫病毒，直径22nm
2.病毒的形态
动物病毒的形态有：球形、卵圆形、砖形等
植物病毒的形态有：杆状、丝状和球状
噬菌体的形态有：蝌蚪状和丝状
病毒的群体形态（小知识）
大量聚集并使宿主细胞发生病变时，就形成了具有一定形态、构造并能用光学显微镜观察和识别的特殊“群体”。
如：动植物细胞中的病毒包涵体
植物病毒在植物叶片上的枯斑
这类“群体形态”有助于病毒的分离、纯化、鉴别和计数等
3.病毒的化学组成和结构
（1）化学组成
蛋白质和核酸
个体大的病毒除含蛋白质和核酸，还含脂类和多糖
病毒粒子：成熟的或结构完整的、具有感染力的病毒体
病毒粒子有两种：
不具被膜的裸露病毒粒子
在核衣壳外面有被膜包围所构成的病毒粒子
病毒粒的对称体制
病毒粒的对称体制只有两种，即螺旋对称和二十面对称；
另外一些结构复杂的病毒，实质上是上述两种对称结合的结果，也称为复合对称。
二十面对称
代表病毒为腺病毒（Adenovirus）
B.螺旋对称型
代表病毒为烟草花叶病毒（TMV）
C.复合对称型
2.3.1 病毒的繁殖
动物病毒、植物病毒和噬菌体的繁殖过程基本相似，此处以大肠杆菌T系噬菌体为例介绍繁殖过程
有如下四步：吸附，侵入，复制，聚集与释放
1.吸附
T系噬菌体以尾部末端吸附到敏感细胞表面的某一特定的化学成分；
3.复制与聚集
装配
4. 噬菌体的释放
噬菌体粒子成熟后，其水解酶水解宿主细胞壁而使宿主细胞裂解，噬菌体粒子被释放，进而重新感染新的宿主细胞。
2.3.2 病毒的溶原性
毒（烈）性噬菌体
侵入宿主细胞后，能引起宿主细胞裂解的噬菌体。
温和噬菌体
侵入宿主细胞后，其核酸附着并整合在宿主染色体上，和宿主的核酸同步复制，宿主细胞不裂解而继续生长
原噬菌体
在溶原细胞内的温和噬菌体核酸称为原噬菌体。
原噬菌体随宿主细胞分裂传给子代细胞，子代也成为溶原细胞。溶原性是遗传特性。
原噬菌体没有感染力，一旦脱离溶原性细菌的染色体后即恢复复制能力，形成毒性噬菌体。
在敏感菌株的名称后加括号，括号内写上λ，
如：大肠杆菌溶原性噬菌体的全称
Escherichia coli K12(λ)
2.4.1 病毒的培养特征
1.液体培养
2.固体培养基
2.4.2 病毒的培养基
敏感细胞具备的条件
（1）活的敏感细胞
（2）能提供病毒附着的受体
（3）敏感细胞内没有破坏特异性病毒的限制性核酸内切酶
动物病毒的培养基
植物病毒的培养基
噬菌体的培养基
2.5.1物理因素对病毒的影响
1.温度
宿主细胞外的病毒，55～65℃范围内1h可灭活
高温灭活病毒的机理
高温使病毒的核酸和蛋白质均受损伤，但灭活蛋白质更快；蛋白质变性阻碍了病毒吸附在宿主细胞上，削弱其感染力。
注：低温不会灭活病毒
2.光及其他辐射
（1）紫外辐射
灭活部位是病毒的核酸，使核酸中的嘧啶环受到影响。
（2）可见光
日光对肠道病毒有灭活作用。
（3）离子辐射
X射线等
3.干燥
2.5.2化学因素对病毒的影响
1.破坏病毒蛋白质的化学物质
酚、低渗缓冲溶液环境
2.破坏核酸的化学物质
甲醛，亚硝酸，氨
3.影响病毒脂类被膜的化学物质
醚，十二烷基硫酸钠，氯仿等
2.5.3抗菌物质对病毒的影响
一般抗菌物质对病毒无灭活作用
2.5.4 病毒在污水处理过程的去除效果
一级处理 30％
二级处理 90～99％
三级处理 滴度常用对数值下降4～6
1.类病毒
只含RNA一种成分、专性寄生在活细胞内的分子病原体
2.拟病毒
又称类类病毒、壳内类病毒或病毒卫星
指一类包裹在真病毒粒中的有缺陷的类病毒。
一般仅由裸露的RNA或DNA所组成
3.朊病毒（Prion）
又称普利昂或蛋白侵染子
是一类不含核酸的蛋白质分子
可引起宿主体内现成的同类蛋白质分子发生与其相似的构象变化，从而使宿主致病。
引起的疾病：羊搔痒病，疯牛病，人的早老年性痴呆病，震颤病等
第三章 原核微生物
指一类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物
3.1.1 细菌的个体形态和大小
1.细菌的形态
（1）球状
（2）杆状
（3）螺旋状
（4）丝状（仅有少数）
细菌的大小以µm计，
如：E.Coli长2 µm，宽0.5 µm ，1500个相当一粒芝麻长
较大细菌，1997年在纳米比亚海岸沉积物中发现的硫细菌（Thiomargarita namibiensis）0.1～0.3mm，肉眼可见。
较小细菌，1998年芬兰学者E.O.Kajander发现引起尿结石的纳米细菌（Nanobacteria），直径仅50nm，为E.Coli的1/10，与病毒大小类似。分裂缓慢，三天才分裂一次，是目前所知最小的具有细胞壁的细菌。
3.1.2 细菌的细胞结构
细菌是单细胞微生物。
所有细菌的结构：细胞壁，原生质体。
原生质体包括：细胞质膜，细胞质及其内含物，拟核
部分细菌的特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、粘液层、菌胶团、衣鞘及光合作用片层
聚－ß－羟丁酸（PHB）
类脂性质的碳源贮藏物，不溶于水，溶于有机溶剂，可用尼罗兰或苏丹黑染色，具有贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压等作用。
Bacillus megaterium（巨大芽孢杆菌）在合适的条件下，其体内PHB可达细胞干重的60％左右。
PHB是由生物合成的高聚物，具有无毒、可塑和易降解等特点，正在大力开发应用于医用塑料和快餐盒等的优质原料。
异染粒
由多聚偏磷酸、核糖核酸、蛋白质、脂类及Mg2+组成，可用甲苯胺或甲烯蓝染成紫红色。
一般在含磷丰富的环境中形成，具有贮藏磷元素和能量以及降低细胞渗透压等作用。
聚磷菌富含异染颗粒，可用于废水中无机磷的处理。
硫粒
含硫粒的细菌能利用H2S做能源，氧化H2S为硫粒积累在菌体内。
当缺乏营养时，氧化体内硫粒为SO42-，从中取得能量。硫粒具有强的折光性，在光学显微镜下极易看到。
含硫粒的细菌，可以处理含H2S类的污染物。
3.1.3 细菌的生长繁殖
3.细菌的培养特征
菌落的特征是分类鉴定的依据。
可以从三方面看菌落的特征：
（1）菌落的表面特征
（2）菌落的边缘特征
（3）纵剖面的边缘特征
3.1.4 细菌的物理化学性质
3.2.1 古菌的特点
1.形态：薄，扁平；
2.细胞结构：多含脂蛋白，不含二氨基庚二酸和胞壁酸；
3.代谢：多样性，代谢中有特殊的辅酶；
4.呼吸类型：多数厌氧
5.繁殖：繁殖速度慢，进化速度慢
6.生活习性：极端环境生活。
3.2.2 古菌的分类
真核生物是一大类细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等多种细胞器的生物。
真菌、显微藻类和原生动物等属于真核生物类的微生物，称为真核微生物
真核微生物的主要类群
4.1.1 原生动物的一般特征
1.概念
动物中最原始、最低等、结构最简单的单细胞动物。
动物学中列为原生动物门。
2.大小
10～300µm
3.细胞结构
单细胞生物，无细胞壁，有细胞膜、细胞质，有分化的细胞器，细胞核有核膜
5.原生动物的营养类型
（1）全动性营养－－绝大多数
吞食其他生物和有机颗粒为食
（2）植物性营养
有色素的原生动物如绿眼虫等，进行光合作用。
（3）腐生性营养
某些无色鞭毛虫或寄生的原生动物，借助体表的原生质膜吸收环境和寄主的有机物
肉足纲可分为两个亚纲，即根足亚纲和辐足亚纲
4.1.3 原生生物的胞囊
形成原因
环境条件变坏，可以使原生动物不能正常生活而形成胞囊。
环境变坏指：如水干枯、水温和pH值过高或过低，溶解氧不足，缺乏食物或排泄物积累过多，废水中的有机物浓度超过它的适应能力等。
4.3.1 藻类的一般特征
1.形态大小和细胞结构
形体大小和结构差异大，小的藻类只能在光学显微镜下观察；
有单细胞的个体和群体，群体是若干个个体以胶质相连，大小以微米计；
4.4.1 概述
真菌(Fungi)分布广泛，类群庞大，形态差异极大，约有十几万种。
菌体形态大小差别很大。
生殖方式为无性或有性，同宗或异宗配合。生活循环简单或复杂。
生活习性，兼性或专性腐生，寄生或共生。
在有机物的生物处理中起积极作用。
①有边缘清楚的核膜包围着细胞核，而且在一个细胞内有时可以包含多个核，其它真核生物很少出现这种现象；
②不含叶绿素，营养方式为异养吸收型；
③以产生大量孢子进行繁殖；
④除酵母菌为单细胞外，一般具有发达的菌丝体。
陆生性较强
4.4.2 酵母菌
酵母菌(yeast)一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌。
在分类系统中分别属于担子菌纲、子囊菌纲和半知菌纲。
有氧化型和发酵型两种。
4.4.3 霉菌
霉菌(mould,mold)属于丝状真菌(filamentous fungi)。
通常指那些菌丝体较发达又不产生大型子实体结构的真菌。
霉菌包括分类学上许多不同纲或类的真菌，它们分别属于藻状菌纲、子囊菌纲、担子菌纲和半知菌类。
霉菌在自然界分布极为广泛，只要存在有机物就有他们的踪迹；
在自然界中，霉菌是最重要的有机物分解者，把其他生物难以利用的复杂有机物如纤维素和木质素彻底分解转化，成为绿色植物可以重新利用的养料。
4.4.4 蕈菌
蕈菌俗称伞菌，通常指能形成大型肉质子实体的真菌。
在分类上属于子囊菌纲和担子菌纲， 均为丝状真菌。
它包括食用菌和药用菌，其中多数为食用菌，蛋白质含量很高，氨基酸种类齐全，还含有多种维生素，营养丰富，；有的含抗癌物质，可药用。
少数有毒或引起木材腐烂。
第五章 微生物的生理
内容提要
基本概念
酶的基本概念，本质，催化特性
酶的分类，影响酶活的因素
微生物细胞的元素组成
微生物的营养物质
微生物的营养类型
微生物的培养基及类型
营养物质进入细胞的方式
5.1 微生物的酶
1857年,巴斯德等提出酒精发酵是细胞活动的结果。1878年，提出“酶”的名称；
Liebig等提出发酵现象是由于溶解于细胞液中的酶引起的；
1897年，Büchner兄弟用不含细胞的酵母汁实现了发酵，证明了发酵与细胞无关；
1913年，Michaelis等提出了酶促动力学原理；
1926年，Sumner第一次从刀豆中提出了脲酶结晶，并证明其具有蛋白质性质；
20世纪30年代，Northrop又分离出结晶的蛋白酶、胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶，确立了酶的蛋白质本质。
……………..
（1）用量少而催化效率高；
（2）不改变化学反应的平衡点
（3）可降低反应的活化能
（1）催化效率高：
反应速度是无酶催化或普通人造催化剂催化反应速度的10的6次方至10的16次方倍。
(3) 敏感性：对环境条件极为敏感，酶容易失活
(4) 酶活力的调节控制：如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及激素控制等。调整的本质是酶的活性中心的改变（有或无、优或劣
(5) 酶的催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关，有些酶是复合蛋白质，其中的小分子物质(辅酶、辅基及金属离子)与酶的催化活性密切相关。若将它们除去，酶就失去活性。
(6) 反应条件温和：常温、常压、中性。
（1）酶的蛋白质本质
所有的酶都是蛋白质。有的是简单蛋白质，有的是结合蛋白质。
酶同其他蛋白质一样，由氨基酸组成。
（2）酶的组成
根据组成成分分为：
简单蛋白质酶
结合蛋白质酶（结合非蛋白组分后才表现出酶的活性）两类。 酶蛋白结合非蛋白组分后形成的复合物称“全酶”，全酶=酶蛋白+辅助因子。
弥补氨基酸基团催化强度的不足，改变并稳定活性中心或改变底物化学键稳定性（底物—酶的催化对象）。
例如：羧肽酶中的锌离子：可稳定活性中心使肽键失稳、吸附羧氧原子。
在酶促反应中运输转移电子、原子或某些功能基，如参与氧化还原或运载酰基的作用，协助活性中心基团快速转移。
根据酶蛋白分子的特点又可将酶分为三类
单体酶 (monomericenzyme)：只有一条多肽链。
寡聚酶 (oligomericenzyme)：由几个甚至几十个亚基组成，这些亚基可以是相同的多肽链，也可以是不同的多肽链。
多酶体系 (multienzyme system)：是由几种酶彼此嵌合形成的复合体。
（1）水解酶类
（2）氧化还原酶类
（3）异构酶类
（4）转移酶类
（5）裂解酶类
（6）合成酶类
5.2 微生物的营养
新陈代谢
异化作用
同化作用
1.微生物细胞的化学元素组成
元素：C、H、O、N、P、S、K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo等；
其中C、H、O、N、P、S六种元素占微生物细胞干重的97%；
其它为微量元素。
细胞组成元素的来源物质称为营养（物质）。
2.微生物的营养物质
微生物的营养物质按其在机体中的生理作用可区分为：碳源、氮源、无机盐、生长因子和水五大类。
为细胞提供所需的含K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo无机盐类。
作用：
酶活性中心；
维持生物大分子和细胞结构的稳定性；
调节并维持细胞的渗透压平衡；
控制细胞的氧化还原电位和作为某些微生物生长的能源物质。
生长因子通常指那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。
主要包括维生素(vitamin)、氨基酸与嘌呤与嘧啶三大类。
水是微生物生长所必不可少的，也是微生物的组份。
水在细胞中的生理功能主要有：
生化反应介质；
溶剂与运输介质；
温度缓冲等作用。
根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将绝大部分微生物分为四种类型：
光能无机自养型
光能有机异养型
化能无机自养型
化能有机异养型
能以CO2、CO或CO32-为唯一碳源，并利用光能进行生长的的微生物。
它们能利用无机物如水、硫化氢、硫代硫酸钠或其他无机化合物使CO2等固定还原成细胞物质，并且伴随元素氧（硫）的释放。
藻类、蓝细菌和光合细菌属于这一类营养类型。
不具有光合色素，以CO2或碳酸盐作为的唯一碳源，能利用无机物氧化过程中放出的化学能作为它们生长所需的能量进行生长。
能利用电子供体如H2、H2S、Fe2+或NO2-等使CO2还原成细胞物质。
属于这类微生物的类群有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌等。
以光能为能源，以有机物作为供氢体，将CO2还原为有机物的一类厌氧微生物。
红螺属的一些细菌就是这一营养类型的代表：光能有机营养型细菌在生长时通常需要外源的生长因子。
生长所需的能量来自有机物氧化过程放出的化学能，生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。
已知的绝大多数微生物属于化能有机营养型。
（1）碳氮磷比
不同微生物细胞的元素组成比例不同，对营养元素的需求比例也不同。
主要考虑碳氮和磷的比例。
根据实际情况和需要来选择合适的比例。
培养基是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。
培养基中应含满足微生物生长发育的：水分、碳源、氮源、生长因子以及基本的离子，磷、硫、钠、钙、镁、钾和铁及各种微量元素。
此外，培养基还应具有适宜的酸碱度(pH值)和一定缓冲能力及一定的氧化还原电位和合适的渗透压。
基础培养基
选择培养基
鉴别培养基
富集培养基
5 营养物质进入细胞
四种方式：
单纯扩散－－浓度梯度作用
促进扩散－－浓度梯度为动力，载体帮助
主动运输－－代谢能为动力，载体帮助，胞外到胞内
基团转位－－复杂运输系统完成，物质起化学变化
5.3 微生物的产能代谢
内容提要
1.新陈代谢、合成代谢、产能代谢
2.好氧呼吸、无氧呼吸、发酵
3.氧化磷酸化、底物水平磷酸化、光合磷酸化
4.葡萄糖的氧化，EMP途径和TCA循环及产能
5.厌氧呼吸的类型
代谢是细胞内发生的各种化学反应的总称，它主要由分解代谢和合成代谢两个过程组成。
分解代谢是指细胞将大分子物质降解成小分子物质，并在这个过程中产生能量。
合成代谢是指细胞利用简单的小分子物质合成复杂大分子的过程，在这个过程中要消耗能量。
合成代谢所利用的小分子物质来源于分解代谢过程中产生的中间产物或环境中的小分子营养物质。
5.3.1 产能代谢和呼吸作用的关系
1.呼吸作用的本质
氧化与还原反应的统一过程。
2.呼吸的类型
发酵、好氧呼吸及无氧呼吸；
微生物的呼吸作用产生能量。
3.微生物产能的方式和种类：
电能（电子移动产生）
化学能（氧化有机物和无机物的化学反应中释放的能量）
机械能（运动产生的）
光能（发光细菌产生的）
微生物能量的转化
变为热，散失；
供合成反应和生命的其他活动；
贮存在ATP（三磷酸腺苷）中。
（1）氧化磷酸化
好氧微生物呼吸时，通过电子传递体系产生ATP的过程。
氧化磷酸化的过程表示为：
电子传递体系
电子传递体系由NAD（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）或NADP（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）、FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）或FMN（黄素单核苷酸）、辅酶Q、细胞色素b、细胞色素c1等组成。
电子传递体系的功能：
接受电子
合成ATP，把电子传递过程释放的能量贮存
电子传递体系在细胞中的部位
原核微生物－－细胞质膜
真核微生物－－线粒体
（2）底物水平磷酸化
厌氧微生物和兼性厌氧微生物在底物氧化过程中，产生一种含高自由能的中间体，这一中间体将高能键交给ADP，使ADP磷酸化而生成ATP。
（3）光合磷酸化
光引起叶绿素、菌绿素或菌紫素逐出电子，通过电子传递产生ATP的过程。
5.3.2 产能代谢与呼吸类型
1.发酵
发酵的种类有很多，可发酵的底物有糖类、有机酸、氨基酸等，其中以微生物发酵葡萄糖最为重要。
生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解，主要分为四种途径：EMP途径、HMP途径、ED途径、磷酸解酮酶途径。
两大步骤
（1）两大步骤
第一步：不涉及氧化还原反应的预备性反应，生成2分子中间产物 3－磷酸甘油醛；
第二步：发生氧化还原反应，合成ATP并形成两分子的丙酮酸。
如： 酿酒酵母进行的酵母菌同型酒精发酵；
由德氏乳杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌进行的同型乳酸发酵。 ………..
通过这些发酵，微生物可获得生命活动需要的能量，人类则可获得代谢产物
发酵仅为专性厌氧菌或兼性厌氧菌在无氧条件下的生物氧化机制，产能机制是底物水平的磷酸化反应。
在发酵条件下有机化合物只是部分地被氧化，因此，只释放出一小部分的能量。
发酵过程的氧化是与有机物的还原偶联在一起的。
定义：当存在外在的最终电子受体－－分子氧时，底物可全部被氧化成CO2和H2O，并产生ATP。这种氧化称为好氧呼吸（或呼吸作用）。
呼吸链－电子传递链
好氧呼吸产能的代表途径；
指由丙酮酸经过一系列循环反应而彻底氧化、脱羧，形成CO2、H2O和NADH2的过程。
是广泛存在于各种生物体中的重要化学反应，在好氧微生物中普遍存在，也称为三羧酸循环；
由诺贝尔奖获得者（1953）、德国学者H.A.Kerbs于1937年提出。
好氧呼吸过程中，葡萄糖的氧化分解为两阶段
（1）葡萄糖经EMP途径酵解，不需要消耗氧，形成中间产物－－丙酮酸；
（2）丙酮酸的有氧分解（TCA循环）。
一般认为真正的TCA循环开始于2C化合物乙酰辅酶A与4C化合物草酸乙酰的缩合。
从产能的角度看，通常把丙酮酸进入TCA循环前的“入门反应”－脱羧作用所产生的NADH+H+也计入，相当于6个ATP。
若从EMP途径开始算起，即葡萄糖的开始酵解，则EMP途径生成2分子丙酮酸产生2个ATP和2个NADH+H+ ；
总反应式：
从丙酮酸脱羧开始：
从葡萄糖开始，能量统计
定义：指一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物（少数为有机氧化物）的生物氧化。
氧化底物一般为有机物，如：葡萄糖、乙酸等，被氧化为CO2，生成ATP。
根据呼吸链末端氢受体的不同，可有多种呼吸类型。
（1）硝酸盐呼吸－－NO3-作为最终电子受体
NO3-被还原成NO2-、N2O和N2，供氢体可以是葡萄糖、乙酸、甲醇等有机物，也可以是H2和NH3
该过程叫脱氮作用，也叫反硝化作用或硝酸盐还原作用。
能进行硝酸盐呼吸的都是兼性厌氧微生物－－反硝化细菌。
生物处理中，可除去含氮化合物中的氮。
（2）硫酸盐呼吸
是一类称作硫酸盐还原菌的严格厌氧菌在无氧条件下获取能量的方式；
特点：底物脱氢后，经呼吸链递氢，最终由末端氢受体受氢，在递氢过程中与氧化磷酸化作用相偶联而获得ATP。
硫酸盐呼吸最终还原产物是H2S。
石油管道中，厌氧微生物的硫酸盐呼吸产生的H2S使管道环境为酸性，易腐蚀管道；
生物处理中，该呼吸产生的H2S可以和某些重金属离子结合形成硫化物沉淀，而除去水中重金属污染。
（3）碳酸盐呼吸
以CO2或重碳酸盐作为呼吸链末端氢受体的无氧呼吸。
产甲烷菌可利用甲醇、乙醇、乙酸等作为氢供体，将CO2还原为CH4。
可以用来获得清洁能源－－甲烷气。
有机废物的卫生填埋等需要考虑厌氧产生的甲烷气，可以收集来作为能源。
5.4 微生物的合成代谢
5.4.1自养微生物的CO2固定
1.厌氧乙酰－CoA途径
又称为活性乙酸途径，这种非循环式的CO2固定机制，主要存在于一些产乙酸菌、硫酸盐还原菌和产甲烷菌等化能自养细菌中。
藻类的光合作用和呼吸作用
藻类依靠体内的光合色素，从H2O的光解中获得H2，还原CO2为[CH2O]n。
利用现成的有机物作碳源和能源
利用部分中间代谢产物及分解代谢中产生的ATP合成自身细胞的各种组分。
参阅相关书籍，了解异氧微生物细胞物质合成的途径，了解代谢回补。
总结
能量代谢是微生物新陈代谢的核心。
研究能量代谢就是追踪有机物、无机物或日光辐射能这些最初能源是如何一步步转变成生命活动能源ATP的。
绝大多数微生物是异氧微生物，利用有机物作为能源，通过生物氧化以及与此相联的氧化磷酸化或底物水平磷酸化形成ATP。
生物氧化必须经历脱氢、递氢和受氢三个阶段，按最终氢受体的性质分好氧呼吸、厌氧呼吸和发酵。
好氧呼吸产能效率最高，无氧呼吸次之，发酵最低。
EMP途径和TCA循环是微生物利用糖类进行能量代谢的两个重要途径。
思考
1.什么叫新陈代谢？合成代谢和分解代谢有什么区别和联系？
2.微生物呼吸的本质是什么？有什么类型？各有什么特点？
3.电子传递体系通常由什么组成？有什么功能？
4.发酵的含义是什么？酒精发酵是如何进行的？
5.什么叫底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化？
6.EMP途径的产物是什么？产能如何？TCA途径的产能如何？葡萄糖在好氧条件是如何彻底氧化，产能如何？
第六章 微生物的生长繁殖 与生存因子
6.1 微生物的生长繁殖
6.1.1 微生物生长繁殖的概念
1.生长、繁殖
生长：微生物细胞的增长。（单细胞、多细胞）
繁殖：微生物个体数目的增加。
群体生长：个体的进一步生长，就引起了群体的生长；群体的生长可以用重量、体积、个体浓度或密度指标来测定。
群体生长＝个体生长+个体繁殖
一般微生物的研究和应用中，只有群体的生长才有意义，所以通常讲的“生长”是指群体生长。
（1）概念
两次细胞分裂的时间间隔，称为世代时间。
（2）影响
世代时间受培养环境的影响。
不同的微生物，生长繁殖速度不同，世代时间也有不同。
6.1.2 测定微生物繁殖的方法
一、测生长量
6.1.3 微生物的生长规律
1 培养方法
分批培养：一定的环境下，微生物在一个有液体培养基的容器内生长繁殖。
连续培养：流入新鲜培养基的同时不断流出培养物的培养方式。
（1）延滞期
又称停滞期、调整期或适应期。指少量微生物接种到新培养液中后，在开始培养的一段时间内细胞数目不增加的时期。
影响延滞期长短的因素：
① 接种龄 接种龄即“种子” 的群体生长年龄，，亦即它处在生长曲线上的哪一个阶段。实验证明，如果以对数期接种龄的“种子”接种，则子代培养物的延滞期就短。
② 接种量 接种量的大小明显影响延滞期的长短。（基数大）
③ 培养基成分 接种到营养丰富的天然培养基中的微生物，要比接种到营养单调的组合培养基中的延滞期短。
（2）指数期
又称对数期，是指在生长曲线中，紧接着延滞期的一个细胞以几何级数速度分裂的一段时期。
繁殖代数n：x2=x1·2n
以对数表示：lgx2=lgx1+nlg2
生长速率常数R
（3）稳定期
又称静止期或最高生长期。
特点：
细胞数目不增加(R=0)，即处于新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，或正生长与负生长相等的动态平衡之中。
菌体产量达到了最高点，而且菌体产量与营养物质的消耗间呈现出一定的比例关系
细胞长、大
代谢旺盛(RNA含量增加)
诱导酶迅速合成
对不良条件敏感，抵抗力降低
（4）衰亡期
特点：
个体死亡的速度超过新生的速度(繁殖数<死亡数)，整个群体就呈现出负生长（R<0）。
细胞形态多样，例如会产生很多膨大、不规则的退化形态；
有的微生物因蛋白水解酶活力的增强就发生自溶；
有的微生物在这时产生或释放对人类有用的抗生素等次生代谢产物；
在芽孢杆菌中，芽孢释放往往也发生在这一时期
产生衰亡期的原因主要是外界环境对继续生长越来越不利，从而引起细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体死亡。
如：营养物耗尽，细菌利用贮存颗粒进行内源呼吸造成自身溶解；有毒代谢物积累，抑制细菌生长等。
活性污泥法的微生物的生长规律和纯菌种的一致，生长曲线也相似；
一般划为三个阶段：生长上升阶段、生长下降阶段、内源呼吸阶段
3. 连续培养微生物的生长规律
两种连续培养方式：
恒浊连续培养：维持培养液中细菌的浓度恒定。
恒化连续培养：维持进水中营养成分恒定。适合污水生物处理。
恒浊器：
这是根据培养器内微生物的生长密度，并借光电控制系统来控制培养液流速，以取得菌体密度高、生长速度恒定的微生物细胞的连续培养器。
在恒浊器中的微生物，始终能以最高生长速率进行生长，并可在允许范围内控制不同的菌体密度。
在连续培养中，微生物的生长状态和规律与分批培养不同，往往是处在相当于分批培养中生长曲线的某一生长阶段。
如：废水生物处理的连续运行过程中，活性污泥中的微生物处在相当于分批培养生长曲线的生长阶段：加速期或对数期，或静止期或衰亡期。
污水连续处理中，细菌生长状态跟具体的生物处理方法有关，不同的生物反应构筑物，细菌的生长状态可能不同，甚至在同一个构筑物中，不同位置的细菌生长状态，但要以某种状态为主。
废水生物处理设计时，按废水的水质情况，可利用不同阶段的微生物处理废水。
如：
常规活性污泥法，生长下降阶段（减速、静止期）
生物吸附法，生长下降阶段（静止期）
高负荷活性污泥法，生长上升阶段（对数期），和生长下降阶段（减速期）
延时曝气法处理低浓度有机废水，利用衰亡期微生物
6.2 微生物的生存因子
一、 温度
微生物也有最适应的pH 范围，微生物不同，pH范围不同。
多数细菌：最佳6.5～7.5，适应范围4～10；一般要求中性或偏碱性；
放线菌：最佳7.5～8.0，一般要求中性或偏碱性；
霉菌和酵母菌：可在酸性或偏碱性环境生活，最喜欢3～6的环境。生长极限：1.5～10。
1.污水处理生物处理构筑物内pH控制在6.5～8.5之间。
2.微生物培养过程中，培养基的pH值下降或上升，如何调控？（加入缓冲物质，或通过在线监测用泵加酸或碱）
3.污泥厌氧处理时，也要控制好pH，一般在6.6～7.6，最好控制在6.8～7.2之间。
三、氧化还原电位
用Eh表示，单位为V或mV。
氧化环境时， Eh为正，充满氧气时，上限为+820mV；还原环境时，mV为负，充满氢气时，下限为-400 mV。
好氧生物处理系统中，为了保证微生物的正常工作，必须为它们提供足够的溶解氧。
工程上，通常采用鼓风曝气的形式向水中强制充氧。反应器中，采用何种方式？
对于生活污水厂，BOD5200～300mg/L。如果曝气池的活性污泥浓度在2000～3000mg/L时，溶解氧必须保证在2mg/L以上。通常控制在3～4mg/L。
当供氧不足时，也会造成污泥的丝状菌膨胀。
可分为两种，一种有氧就要死亡；另一种，有氧无氧无所谓，生活过程中，不会中毒也不利用氧。
通常说的厌氧菌多指第一种，称为专项厌氧菌。它在有氧条件下，代谢过程中会产生过氧化氢，但体内不具有过氧化氢酶，专性厌氧微生物将被过氧化氢杀死。
（三）兼性厌氧菌
有氧无氧都能生存。
作用：
1.积极作用：a.污水处理
溶解氧充足时，好氧菌与兼性菌都起作用，当供氧故障时，兼性菌仍可起作用，但不如有足够溶解氧时处理效果好。
b.水解酸化
c.脱氮
2.消极作用：a.土壤脱氮，N素损失，土壤肥力下降。
b.产生亚硝酸胺
1.辐射
2.水的活度
3.渗透压
3.表面张力（如：表面活性剂）
遗传型
又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗传因子即基因组所携带的遗传信息。是一种内在的可能性或潜力。
饰变
外表的修饰性改变，即一种不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化。
微生物遗传变异的应用
遗传是相对的，变异是绝对的。
利用物理因素、化学药物处理微生物提高其变异频率，可获得具有优异特性的变异菌株。
工业废水生物处理中，可以用含有某些污染物的废水筛选、培养菌种，使其适应并有高效降解其中污染物能力。
植物病毒的重建试验
H.Fraenkel-Conrat（1956）用含RNA的烟草花叶病毒（TMV）进行植物病毒重建实验：
将TMV放在一定浓度的苯酚溶液中振荡，就能将它的蛋白质外壳和RNA核心分离，发现裸露的RNA能感染烟草，而蛋白质不感染烟草。
选用一株与TMV近缘的霍氏车前花叶病毒HRV进行实验。
11.原生生物：原生生物是动物中最原始、最低等、结构最简单的单细胞动物。
12.胞囊：胞囊是抵抗不良环境的一种休眠体。
13.酶：酶是动物、植物及微生物等生物体内合成的，催化生物化学反应的，并传递电子、原子和化学基团的生物催化剂。
14.酶的活性中心：酶的活性中心是指酶蛋白分子中与底物结合，并起催化作用的小部分氨基酸微区。
15.竞争性抑制：与底物结构类似的物质争先与酶的活性中心结合，从而降低酶促反应速度，这种作用称为竞争性抑制。
16.非竞争性抑制：抑制剂与酶活性中心以外的位点结合后，底物仍可以与酶活性中心结合，但酶不显示活性，这种作用称为非竞争性抑制。
17.新陈代谢：微生物从外界中不断地摄取营养物质，经过一系列的生物化学反应，转变成细胞的组分，同时产生废物并排泄到体外，这个过程称新陈代谢。新陈代谢包括同化作用和异化作用。
18.培养基：根据各种微生物的营养要求，将水、碳源、氮源、无机盐及生长因子等物质按一定的比例配制而成的，用以培养微生物的基质，即培养基。
19.选择培养基：利用微生物对各种化学物质敏感程度的差异，在培养基中加入染料、胆汁酸盐、金属盐类、酸、碱或抗生素等其中的一种，用以抑制非目的微生物的生长并使所要分离的微生物生长繁殖的培养基，叫选择培养基。
20.鉴别培养基：几种细菌由于对培养基中某一成分的分解能力不同，其菌落通过指示剂显示出不同的颜色而被区分开，这种起鉴别和区分不同细菌作用的培养基，叫鉴别培养基。
21.外源呼吸：微生物利用外界供给的能源进行呼吸，叫作外源呼吸。
22.内源呼吸：如果外界没有供给能源，而是利用自身内部贮存的能源物质进行呼吸，则叫内源呼吸。
23.生长：同化作用大于异化作用，微生物的细胞不断迅速增长这叫做生长。
24.繁殖：当单细胞个体生长到一定程度时，由一个亲代细胞分裂为两个大小、形状与亲代细胞相似的子代细胞使得个体数目增加，这是单细胞微生物的繁殖。
25.世代时间：细菌两次细胞分裂之间的时间，称为世代时间。
26.分批培养：分批培养是将一定量的微生物接种在一个封闭的、盛有一定量的液体培养基的容器内，保持一定的温度、PH和溶解氧量，微生物在其中生长繁殖。
27.细菌生长曲线：以细菌个数或细菌数的对数或细菌的干重为纵坐标，以培养基时间为横坐标，连接坐标系上各点成一条曲线，即细菌生长曲线。
28.好氧微生物：在有氧存在条件下才能生长的微生物叫好氧微生物。
29.原始公生关系：是指两种单独生活的生物共存于同一环境中，相互提供营养及其他生活条件，双方互为有利，相互收益，当两者分开时各自可单独生存。
30.共生关系：共生关系是指两种不能单独生活的微生物共同生活于同一环境中，各自执行优势的生理功能，在营养上互为有利，组成共生体，这两者之间的关系就叫公生关系。
31.遗传：微生物将其生长发育所需要的营养类型和环境条件，以及对这些营养和外界环境条件产生的一定反应，或出现的一定性状传给后代，并相对稳定地一代一代传下去。
32.变异：当微生物从它适应的环境迁移到不适应的环境后，微生物改变自己对营养和环境条件的要求，在新的生活条件下产生适应新环境的酶，从而适应新环境并生长良好，这是遗传的变异。
33.自发突变：自发突变是指某种微生物在自然条件下，没有人工参与而发生的基因突变。
34.诱发突变：诱发突变是利用物理的或化学因素处理微生物，促使少数个体细胞的DNA分子结构发生改变。
35.定向培育：定向培育是人为用某一特定环境条件长期处理某一微生物群体，同时不断将它们进行移种传代，以达到累积和选择合适的自发变体的一种古老的育种方法。
36.土壤自净：土壤对施入其中一定负荷的有机物或有机污染无具有吸附和生物降解能力，通过各种物理、生化过程自动分解污染物使土壤恢复到原有水平的净化过程，称土壤自净。
37.水体自净：河流接纳了一定量的有机污染物后，在物理的、化学的和水生物等因素的综合作用后得到净化，水质恢复到污染前的水平和状态，叫做水体自净。
38.硝化作用：氨基酸脱下的氨，在有氧的条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化为硝酸，这称为硝化作用。
39.固氮作用：在固氮微生物的固氮催化作用下，把分子氮转化为氨，进而合成有机氮化合物，这叫固氮作用。
40.硫化作用：在有氧条件下，通过硫细菌的作用将硫化氢氧化为元素硫，再进而氧化为硫酸，这个过程称为硫化作用。
41.反硫化作用：土壤淹水、河流、湖泊等水体处于缺氧状态时，硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐和次亚硫酸盐在微生物的还原作用下形成硫氢，这种作用就叫反硫化作用。
42.活性污泥丝状膨胀：由于丝状细菌极度生长引起的活性污泥膨胀乘活性污泥丝状膨胀。
填空题(每空0.5分,共15分)
1.微生物可划分为：原核微生物和真核微生物两大类
2.微生物的特点1个体极小 2分布广，种类繁多 3繁殖快 4易变异
3.病毒的化学组成：蛋白质、核酸、类脂质、多糖
4.病毒的结构：蛋白质衣壳和核酸内芯
5.病毒的繁殖过程：吸附、侵入、复制、聚集、释放
6.病毒对物理因素的抵抗力：1温度 2光及其他辐射（紫外辐射 可见光 X射线） 3干燥
7.动物学把原生动物话分为鞭毛纲、肉足纲、纤毛纲、孢子纲
8.细菌四种形态：球状、杆状、螺旋状、丝状
9.菌丝体分为三大类：1营养菌丝2气生菌丝3孢子丝
10.细菌是单细胞的。一般结构：细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、细胞核物质。特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、粘液层、菌胶团、衣鞘、光合作用层片
11.细胞壁的生理功能：1保护原生质2维持细菌的细胞形态3细胞壁是多孔结构的分子筛，阻挡某些分子进入和保留蛋白质在间质4细胞壁为鞭毛提供支点，使鞭毛运动
12.细胞质膜化学组成：它是半透膜。它的重量占菌体的10%，含有60%—70%的蛋白质，含30%—40%的脂类和约2%的多糖。
13.细胞质膜的结构：含60%-70%蛋白质 30%-40%脂类 2%多糖
14.细胞质膜生理功能：1维持渗透压的梯度和溶质的转移2合成细胞壁 3膜内陷形成的中间体含有细胞色素，参与呼吸作用 4在细胞质膜上进行物质代谢和能量代谢5为鞭毛提供附着点。
15.根据细菌生长状态判断细菌呼吸类型和鞭毛有无，能否运动。
16.细菌悬液的（稳定性）和（不稳定性）在水处理工艺中有极为重要的意义。
17.按照古菌的生活习性和生理特性分为三大类型：产甲烷菌、嗜热酸菌、极端嗜盐菌
18.蓝细菌属于原核生物界可作富营养化的指示生物也可引起赤潮和水华. 20.除蓝藻以外的藻类都是真核生物
19.原生动物营养类型1全动性营养2植物性营养3腐生性营养
21.藻类分为10门：蓝藻门、裸藻门、绿藻门、金藻门、轮藻门、黄藻门、硅藻门、甲藻门、红藻门、褐藻门
22.酵母菌的细胞结构有：细胞壁、细胞质膜、细胞核、细胞质及内含物。
23.酵母菌的细胞壁组分：葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质、脂类
24.菌丝体分为两部分：营养菌丝、气生菌丝、
25.酶的组成有两大类：1单成分酶，只含蛋白质2全酶，由蛋白质和不含氮的小分子有机物组成，或由蛋白质和不含氮的小分子有机物加上金属离子组成。
26.霉菌细胞由：细胞壁、细胞质膜、细胞核、细胞质及内含物。
27.酶的组成用下式表示：
单成分酶=酶蛋白 如水解酶类
全酶=酶蛋白+有机物 如各种脱氢酶类
全酶=酶蛋白+有机物+金属离子 如丙酮酸脱氢酶
全酶=酶蛋白+金属离子（Fe2+） 如细胞色素氧化酶
28.酶各组分的功能：酶蛋白起加速生物化学反应的作用；辅基和辅酶起传递电子、原子、化学基团的作用；金属离子除传递电子外，还起激活剂的作用。
29.酶的四级结构：一级结构是指多肽链本身的结构。二级结构是由多肽链形成的初级空间结构，有氢键维持其稳定性。三级结构是在二级结构的基础上，多肽链进一步弯曲盘绕形成更复杂的构型。四级结构是由几个或几十个亚基形成。
30.按照酶所催化的化学反应类型把酶分为6类：水解酶类、氧化还原酶类、异构酶类、转移酶类、裂解酶类、合成酶类。
31.按照酶在细胞不同部位酶分为：胞外酶、胞内酶、表面酶.
32.按酶作用底物的不同酶分为：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、核糖核酸酶
33.微生物的化学组成：水分、干物质（有机物和无机物）有机物包括蛋白质、核酸、糖类及脂类
34.好氧微生物碳氮磷比为：BOD5：N：P=100：5：1
厌氧微生物碳氮磷比为：BOD5：N：P=100：6：1
35.任何一种培养基按状态可分为：液体、固体、半固体（凝胶）
36.微生物的呼吸类型有三类：发酵、好氧呼吸、无氧呼吸
37.培养方法分为：分批培养和连续培养
38.连续培养分为：恒浊连续培养和恒化连续培养
39.微生物生存因子：温度、PH、O2、渗透压、氧化还原电位、阳光
40.根据微生物与分子氧的关系将微生物分为：好氧微生物、兼性厌氧微生物、厌氧微生物
41.不同种间的关系有6种：竞争关系、原始合作关系、共生关系、偏害关系、捕食关系、寄生关系
42.DNA的结构：DNA是两条多核甘酸链彼此互补并排列方向相反的，以右手旋转的方式围绕同一根主轴而互相盘绕形成的，具有一定空间距离的双螺旋结构
43.RNA链中的碱基配对为：A—U、U—A、G—C、C—G
44.菌种的保藏方法有：定期移植法、干燥法、隔绝空气法、蒸馏水悬浮法、综合法
45.每条多核甘酸链上均有四种碱基：T（胸腺嘧啶）、A（腺嘌呤）G（鸟嘌呤）C（胞嘧啶）它们以氢键与另一条多核苷酸链的四种碱基A、T、C、G彼此互补相配对
46.突变可分为两种类型：自发突变、诱发突变
47.基因重组可由：杂交、转化、转导达到
48.生态系统有四基本组成：环境、生产者、消费者、分解或转化者
49.水体中微生物的来源有：1水体中固有的微生物 2来自土壤的微生物 3来自生产和生活的微生物 4来自空气微生物
50.活性污泥丝膨胀的成因：1温度 2溶解氧3可溶性有机物及其种类 4有机物溶度 5PH变化
51.RNA有四种：tRNA rRNA mRNA 反义RNA
简答与论述题
1.革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁结构有什么异同？各有哪些化学组成？
革兰氏阳性菌的细胞壁厚，约为20-80nm，结构简单，含肽聚糖，磷壁酸，少量蛋白质和脂肪。革兰氏阴性菌的细胞壁薄，约为10nm，起结构复杂分为外壁层和内壁层，外壁层分为三层：最外层是脂多糖，中间是磷脂层，内层是脂蛋白，内壁层含肽聚糖，不含磷酸壁。革兰氏阳性菌含大量的肽聚糖，独含磷壁酸不含脂多糖。革兰氏阴性菌含及少肽聚糖，独含脂多糖，不含磷壁酸。
2.革兰氏染色的机制有两点：1革兰氏染色与细菌等电点有关 2 革兰氏染色与细胞壁有关.
3.放线菌菌落特征？霉菌菌落特征？
答：放线菌菌落是由一个分生孢子或一段营养菌丝生长繁殖引起许多菌丝互相缠绕而成，质地紧密表面呈绒状或密实干燥多皱，其菌丝潜入培养基，整个培养基像是嵌如培养基中，不易被挑取。
霉菌可产生水溶性色素和非水溶性色素。水溶性色素可溶于培养基中使菌落背面呈现颜色，霉菌菌落疏松，与培养基结合不紧，用接种环很易挑取。
4.酶的催化特性？
1酶加速反应速度，不改变反应平衡点2酶的催化作用具有专一性3酶的催化作用条件温和4酶对环境条件极为敏感
5酶的催化效率极高
5.原生动物特点？
1单细胞 2无细胞壁 3有细胞质膜细胞质 4有分化的细胞器 5核膜 6有独立生活的生命功能和生理特性
6.原生动物的分类及应用？
鞭毛纲：生活在多污带，α-中污带，是活性污泥培养初期或作为水处理效果差的指示生物
肉足纲：生活在α-中污带和β-中污带，在活性污泥培养中期出现。
纤毛纲：1游泳型：多在α-中污带和β-中污带，少数在寡污带生活，在活性污泥培养中期出现。2 固着型：喜在寡污带生活
7.微型后生动物包括及在水体净化起的作用？
轮虫：是水体寡污带和污水生物处理效果好的指示生物
线虫：线虫有好氧和兼性厌氧的，兼性厌氧者在缺氧时大量繁殖。线虫是污水净化程度差的指示生物。
寡毛类生物：是河流、湖泊底泥污染的指示物
浮游甲壳动物：水蚤判断水体的清洁程度
8.影响酶活力的因素
1酶浓度对酶促反应速度的影响 2底物浓度对酶促反应速度的影响 3温度对酶促反应速度的影响 4PH对酶促反应速度的影响 5激活剂对酶促反应速度的影响6抑制剂对酶促反应的影响
9.微生物的营养物及相应作用？
水：1水是微生物的组分，2又是微生物代谢过程必不可少的溶剂3参与反应 4良好的导体
碳源和能源：生物体的组分，供给能量氮源：合成蛋白质
无机盐：无机盐的生理功能包括1构成细胞组分 2构成酶的组分和维持酶的活性 3调节渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位 4供给自养微生物能源
10.怎样考虑营养配制？
某些工业废水缺氮；洗涤剂废水磷过剩也缺氮。对此可用粪便污水或尿素补充氮，若有废水缺磷，则可用磷酸氢二钾补充。
11.按培养基组成物的性质可把培养基分为三大类：1用无机化合物配制而成的培养基叫合成培养基。2用天然有机物配制而成的培养基叫天然培养基。3有天然有机物和无机化合物配制而成的培养基叫复合培养基（概念）
12.营养物质进入微生物细胞的方式
1单纯扩散2促成扩散3主动运输4基因转位
13.何为PCR？ PCR的操作步骤是什么？
简单的说，PCR就是利用DNA聚合酶对特定基因做体外或试管内 (In Vitro) 的大量合成。基本上它是利用DNA聚合酶进行专一性的连锁复制.目前常用的技术,可以将一段基因复制为原来的一百亿至一千亿倍。基本的PCR须具备１.要被复制的DNA模板 (Template) ２.界定复制范围两端的引物(Primers). ３.DNA聚合酶 (Taq. Polymearse) 4.合成的原料及水。PCR的反应包括三个主要步骤，分别是变性、退火和延伸。 所谓 变性是将DNA加热变性， 将双股的DNA加热后转为单股DNA以做为复制的模板. 而退火 则是令 引物于一定的温度下附着于模板DNA两端。 最后在DNA聚合酶 (e.g. Taq-polymerase) 的作用下进行引物的延长及另一股的合成。
14.为什么常规活性污泥不利用对数生长期的微生物而利用静止期的微生物？
对数生长期的微生物生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除废水中有机物，尽管微生物对有机物的去除能力很高，但相应要求进水有机物浓度高，则出水有机物的绝对值也相应提高，不易达到排放标准，又因为对数期的微生物生长繁殖旺盛，细胞表面的粘液层和荚膜尚未形成，运动很活跃，不易自行凝聚成菌胶团，沉淀性能差，致使出水水质差，而处于静止期的微生物代谢活力虽然比对数生长期的差但仍有相当的代谢活力，去除有机物的效果仍然较好。其最大特点是体内积累了大量贮存物。
18.菌胶团的作用
1吸附，氧化，分解2为原生动物微型后生动物提供生存环境
3为原生动物微型后生动物提供附着场所4指示作用
19.好氧活性污泥净化废水的作用机理:1吸附 2水解 3净化
20.原生动物及微型后生动物的作用？
1指示作用 2净化作用 3促进絮凝和沉淀作用
21.好氧生物膜的净化作用机理？
1上层吸附水解 2下层分解上层代谢产物 3净化
22.控制活性污泥丝状膨胀的对策？
1控制溶解氧 2控制有机负荷（有机物浓度）3改革工艺
23.细菌在半固体培养基中的培养特性？
根据细菌的生长状态判断细菌的呼吸类型和鞭毛有无，能否运动。可依据如下生长状况判断细菌呼吸类型，如果细菌在培养基的表面及穿棘线的上部生长者为好氧细菌。
24.革兰氏染色法步骤？
1在无菌操作条件下，用接种环挑取少量细菌于干净的载玻片上涂布均匀，固定。
2用草酸铵结晶紫染色1min，水洗去掉浮色。
3用I-KI溶液媒染1min，倾去多余溶液。
4用中性脱色剂和乙醇（丙酮酸）脱色，革兰氏阳性菌不被褪色呈紫色，革兰氏阴细菌被褪色呈无色。
5用蕃红染液复染1min ，革兰氏阳性菌仍呈紫色。
革兰氏阴性菌则呈现红色，革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌被区别开。
15.为什么专性厌氧微生物生境中绝对不能有氧？
因为有氧存在时，代谢产生的NADH2和O2反应生成H2O2和NAD，而专性厌氧微生物不具有过氧化氢酶，它将被生成的过氧化氢杀死。O2还可以产生游离O2-.，由于专性厌氧微生物不具破坏O2-.的超氧化物歧化酶（SOD）而被O2-.杀死。耐氧的厌氧微生物具有超氧化物歧化酶，能耐O2，然而它们缺乏过氧化氢酶，仍会被过氧化氢杀死。
16.水体自净过程？
1有机污染物排入水体后被稀释，有机和无机固体物沉降至河底。
2水体中好氧细菌利用溶解氧把有机物分解为简单有机物和无机物，并用以组成有机体，水中溶解氧急速下降至零.
3水体中溶解氧在异样菌分解有机物时被消耗，大气中的氧刚溶于水就迅速被消耗掉.
4随着水体的自净,有机物缺乏和其他原因使细菌死亡。
17.污化系统分为哪几带？各带有什么特征？
1多污带：灰暗，BOD，COD值偏高，厌氧状态，水生物少
2α—中污带：灰色，DO少，半厌氧状态，细菌数量多
3β—中污带：DO多，有机物少，细菌数量少，藻类大量繁殖
4寡污带：DO正常，浊度低，细菌少
18.菌胶团的作用
1吸附，氧化，分解2为原生动物微型后生动物提供生存环境
3为原生动物微型后生动物提供附着场所4指示作用
19.好氧活性污泥净化废水的作用机理:1吸附 2水解 3净化
20.原生动物及微型后生动物的作用？
1指示作用 2净化作用 3促进絮凝和沉淀作用
21.好氧生物膜的净化作用机理？
1上层吸附水解 2下层分解上层代谢产物 3净化
22.控制活性污泥丝状膨胀的对策？
1控制溶解氧 2控制有机负荷（有机物浓度）3改革工艺
23.细菌在半固体培养基中的培养特性？
根据细菌的生长状态判断细菌的呼吸类型和鞭毛有无，能否运动。可依据如下生长状况判断细菌呼吸类型，如果细菌在培养基的表面及穿棘线的上部生长者为好氧细菌。
24.革兰氏染色法步骤？
1在无菌操作条件下，用接种环挑取少量细菌于干净的载玻片上涂布均匀，固定。
2用草酸铵结晶紫染色1min，水洗去掉浮色。
3用I-KI溶液媒染1min，倾去多余溶液。
4用中性脱色剂和乙醇（丙酮酸）脱色，革兰氏阳性菌不被褪色呈紫色，革兰氏阴细菌被褪色呈无色。
5用蕃红染液复染1min ，革兰氏阳性菌仍呈紫色。
革兰氏阴性菌则呈现红色，革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌被区别开。
25.细菌生长繁殖期可细分为6个时期及其特征。
停滞期：先经过一段适应期后在生长繁殖。加速期：对数期：呈对数生长。减速期，衰亡期：死亡速度>生长速度。静止期：死亡速度=生长速度。
26. 论述在水处理工程领域中菌胶团的含义及其作用。
在水处理工程中，将曝气池内经过长期曝气的污水中产生的具有粘液质或荚膜的、有稳定性质的、主要由具降解能力的细菌形成的团块称为菌胶团。它是活性污泥的结构和功能中心。菌胶团的作用表现在：
A. 有很强的生物吸附能力和氧化分解有机物的能力；
B. 菌胶团对有机物的吸附和降解活动的结果为原生动物和微型后生动物提供了良好生存环境；
C. 为原生动物和微型后生动物提供了附着场所；
D. 具有指示作用，用以衡量污水处理效果。
27. 论述利用微生物脱氮除磷的原理。
微生物脱氮常采用A/O、A2/O、A2/O2、SBR等工艺，均能获得较好效果。微生物去除水中氮的原理是首先在有氧条件下，利用亚硝化细菌和硝化细菌将水中的氨氮转化为硝酸盐氮，然后在厌氧条件下利用反硝化细菌将硝酸盐氮转化为氮气，氮气脱离水体进入大气，从而达到彻底从水中去除的目的。
某些微生物在有氧条件下能逆浓度梯度主动摄取大量磷酸盐，用以合成自身的核酸、ATP和贮能的多聚磷酸盐异染颗粒，而在无氧条件下又能释放这些颗粒到体外。这些细菌被称为聚磷菌。微生物去除水中磷的原理是首先让聚磷菌在厌氧条件下释放磷，然后在有氧条件下过量吸收磷，使水体中的磷最终转移到污泥中排出。
28 什么是细菌的生长曲线？有什么特点？在环境工程中有什么应用？
A.细菌的生长曲线是将少量细菌接种到一恒定容积的新鲜液体培养基中，在适宜条件下进行培养，定时取样测定，以细菌数量或质量为纵坐标，培养时间为横坐标作图得到的曲线。
B.根据繁殖速度的不同，可将生长曲线大致分为四个阶段：停滞期、对数期（或指数期）、稳定期（或静止期）、衰亡期。（注：或者按教科书正确回答六个阶段也得分）
C.每个阶段的特点为：停滞期——分裂迟缓，代谢旺盛；
对数期——细菌数以几何倍数增加，代时稳定；
稳定期——细菌总数保持动态平衡，某些代谢产物得到积累；
衰亡期——细菌数目出现负增长，某些细胞出现畸形。
D.生长曲线在环境工程中的应用主要体现在进行废水生物处理设计时，按照废水的水质状况、出水水质要求以及工艺特点有选择地利用微生物的不同生长阶段，以期达到最佳处理效果。例如：常规活性污泥法利用微生物的稳定生长期，高负荷活性污泥法利用对数生长期，延时曝气法利用微生物的衰亡期等等。
29. 什么是自然界的氮循环？有哪些过程？微生物在其中分别起到什么作用？
氮循环是指自然界中的氮元素以各种物质形态在微生物、动植物的协同作用下相互转化，构成循环的过程。
氮循环包括氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。
A.氨化作用－有机氮化物在生物作用下脱下氨基的过程。包括蛋白质的分解、氨基酸的转化等等，这些过程均可以由微生物来完成。
B.硝化作用－氨在有氧的条件下，经过亚硝酸细菌和硝化细菌的作用经亚硝酸转化为硝酸的过程。主要由少数亚硝酸菌和硝化菌完成。
C.反硝化作用－硝酸盐还原成氨或氮气的过程。大多数微生物能将硝酸盐通过还原，酶转化为自身营养物质；少数反硝化细菌能将硝酸盐还原成氮气。
D.固氮作用－分子氮在固氮微生物的作用下转化为氨，进而被合成为有机氮化物的过程。
什么是土壤自净？简述土壤生物修复技术的含义和步骤。
土壤自净是指土壤对施入其中的一定负荷的有机污染物具有吸附和降解能力，借助物理、化学、生物作用消减污染物的影响，使土壤恢复到污染前水平的能力。
土壤生物修复是指利用土壤中天然的微生物资源或人为投加有降解能力的菌株，甚至构建有特异性降解能力的基因工程菌投加到土壤中，将滞留的污染物快速降解转化，恢复土质的人工技术。
土壤修复技术的步骤：首先调查污染地的本底资料，包括土壤理化性质、土著微生物的群落结构和数量等；其次制定针对性的治理方案，并进行实验室和野外一定规模的可行性实验；最后开展技术实施。
31. 微生物有什么特点？
微生物具有以下特点：
个体极小 B. 分布广，种类繁多 C. 繁殖快 D. 易变异
32何谓基因工程? 基因工程操作步骤是什么？
答：所谓基因工程（genetic engineering)是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。获取目的基因是实施基因工程的第一步；基因表达载体的构建（即目的基因与运载体结合）是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心；将目的基因导入受体细胞是实施基因工程的第三步；目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测与鉴定才能知道。这是基因工程的第四步工作
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