水处理生物学(个人整理,不喜勿喷,谢谢) 21页

一章绪论1－1.解释下列名词1.微生物:微生物并非生物分类名词，而是对所有形体微小、结构简单、要借助显微镜才能看得见的单细胞生物或个体发育简单的多细胞生物和非细胞生物的统称。2.环境微生物学：主要以微生物学本学科的理论与技术为基础，重点研究污染环境的微生物学。3.非细胞生物：没有细胞结构存在的生命。4.原核生物：由原核细胞组成的生物。如细菌、放线菌、支原体等。5.真核生物：所有的单细胞或多细胞的、其细胞具有细胞核的生物的总称。1－2.环境微生物学研究的内容和任务是什么？环境微生物学研究的内容：微生物生命活动及其规律及对它们进行应用。任务：防止和消除有害微生物活动化害为利。并充分利用有益微生物资源，为人类造福。1－3.微生物有何特点？环境中微生物包括哪些主要类别？微生物特点：1.个体小，表面积大2.种类多，分布广泛3.生长繁殖快4.适应性强，易发生遗传变异主要类别：无细胞结构的病毒、噬菌体单细胞结构的主克次氏体、细菌、放线菌多细胞结构的真菌、原生动物、藻类1－4.我国现行的生物分类把生物分为哪几类？微生物分别属于什么界？我国现行的生物分类：病毒界、原核生物界、真核原生生物界、真菌界、植物界、动物界二章微生物的形态结构2－1.解释下列名词：1.细胞壁；包围在细菌细胞最铺面的一层富有弹性的厚实坚韧的结构，具有固定细胞外形和保护细胞不受损伤等功能。2.细胞质膜；一层紧贴着细胞壁而包围着细胞质的薄膜，主要有蛋白质，脂类，少量糖类。3.质粒；细菌染色体外的遗传物质，是一环状DNA分子，能自我复制，独立存在，稳定遗传，仅在原核生物和真核生物的酵母。4.核糖体；\n分散于细胞质中，其沉降系数为70S（由30S和50S两个亚单位组成），主要成分为RNA（60％）和Pr（40％）1.同形分裂；分裂后所形成的两个子细胞个体大小基本相同。2.异形分裂；分裂后所形成的两个子细胞个体大小不同，一个大，一个小。3.菌落；由一个和少数几个细胞分裂形成成千上万个细胞，大量细胞由于固体培养基限制其扩散，聚集在一起形成肉眼可以看见的群落4.气生菌丝；营养菌丝生长发育到一定程度，伸展于基质表外，暴露于空气中5.基内菌丝；放线菌伸入营养物质内或表面的菌丝体，主要在于吸收营养物质、固定菌落6.寄生；从活的有机体内吸收营养使自己生存7.腐生；从无生命的死亡有机体上吸取营养8.半保留复制；细菌DNA分裂过程中的自我复制是将双链打开成单股，然后在打开的链上按碱基互补原则复制成两条新的双链，其中每条新的双链都会有原来的一条单链。9.核质；由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成的松散网状结构10.原生质体；脱去细胞壁的植物、真菌或细菌细胞以适当方法，如溶菌酶除去G+细菌的细胞壁，剩下的部分11.球形体：G-细菌用同样的方法处理仍有部分细胞生物质未除去，所得的部分2－2.细菌有哪几种形态？各举一种细菌为代表。球菌.肺炎双球菌杆菌芽孢杆菌螺旋菌与弧菌逗号弧菌2－3.细菌有哪些一般结构和特殊结构？它们各自的化学组成和生物功能是什么？一般结构：1.细胞壁G+肽聚糖，磷壁酸.G-脂多糖，脂蛋白，肽聚糖.①保持细胞外形，提高机械强度；②抑制机械和渗透损伤；③介导细胞间相互作用（侵入宿主）④；防止大分子入侵；⑤协助细胞运动和生长，分裂和鞭毛运动。2.细胞膜蛋白质，脂类，少量糖类①控制细胞内外物质运送和交换2.维持渗透压3.合成细胞壁组分和夹膜的场所4.进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地5.许多代谢酶和运输酶及电子呼吸链组成的所在地6.鞭毛的着生地和生长点3.细胞质水，蛋白质，核酸，脂类不流动，有各种酶系统，新陈代谢活动4.核质体DNA\n携带遗传信息5.内含物异染颗粒（磷源和能源的贮藏物，可降低细胞渗透压），聚B-羟基丁酸盐（PHB)（特有的一种碳源和能源贮藏物），肝糖和淀粉粒（碳源和能源的贮藏物），硫粒（元素硫的贮藏物），气泡（调节细胞比重，使漂浮于最知水层中）特殊结构：1.荚膜与粘液层主要是多糖1.保护作用2.作为通透性屏障和离子交换系统3.贮藏养料4.表面附着作用5.细菌间识2.鞭毛与繖毛鞭毛主要为Pr，少量糖类或可能有脂类。鞭毛的主要作用在于运动，其次它还具有抗原特异性（H抗原）繖毛：多数G+少数G-细菌有，在电镜下观察，它比鞭毛更细、更短及硬，数量更多的细丝，中空。直径一般7－20nm，主要由Pr组成。功能：1）、细菌结合时遗传物质的通道，2）、细菌被噬菌体吸附的位点。3）、细胞附着于其他物体、生物上的工具。3.芽孢和体胞晶体芽孢为休眠体，高折光性体胞晶体的主要成分为蛋白质2－4.试比较细菌、放线菌、霉菌的主要异同点。细胞结构群体特征繁殖方式细菌原核细胞菌落光滑，湿润有些透明二分裂放线菌原核细胞菌落表面丝绒状，干燥不透明孢子生殖霉菌真核细胞菌落较大，干燥不透明，有颜色孢子生殖酵母菌真核细胞与细菌菌落相似，出芽、孢子生殖2－5.蓝细菌与藻类有何差异？蓝细菌是一类含有叶绿素a具有放氧性能光合作用的原核微生物，藻类是植物，是真核微生物2－6.原生动物有何形态，生理特征？它们在污水处理工程中有何用途？单细胞生物，个体差异大，几微米到几十微米不等，无细胞壁，外有一层质地富弹性的膜；一个或多个细胞核，为真核，形成食物泡，有伸缩泡，无液泡；食物方式为：吞食小动物、细菌等固体物质，食物溶于体内消化；鞭毛、纤毛或伪足运动。生殖方式：\n1、无性生殖：二分分裂，孢子有丝分裂（核分裂核膜不消失），鞭毛型为纵分，其他为横分裂。2、有性生殖：孢子结合，纤毛虫纲为接合，同形、异形孢子。形成休眠体，能抵抗外界不良环境。用途在废水处理中主要是细菌的作用，分解有机质的能力最强；其次为原生动物，占总微型动物的90％以上。1、原生动物对废水净化的影响；1）、原生动物因能直接利用有机质而起废水净化作用；2）、纤毛虫类可促进生物絮凝作用，促进净化；3）、原生动物靠吞食细菌改善出水质量。2、以原生动物为生物指标依据：各种原生动物的环境要求不同，利用种群的生长情况控制内容：1）、原生动物种类的变化及组成2）、各种种类的数量变化当曝气池中有机负荷、曝气时间、有机质去除率大幅度变化时，种类变化小，而各主要种类的数量变化大。3）、各种群的代谢活动的变化2－7.试比较G+和G－细菌细胞壁的化学组成与结构异同。G+（结晶紫的蓝紫色）肽聚糖，磷壁酸.单层G-（蕃红或沙黄的红色）脂多糖，脂蛋白，肽聚糖.外层和内层2－8.什么是革兰氏反应？革兰氏染色的原理和主要步骤是什么？反应主要与细菌细胞壁有关细菌最常用的染色法之一，方法是：1).草酸铵结晶紫染2).加碘液媒染，细菌着色。3).酒精脱色4).蕃红或复红（碳酸复红）染色结果分两类：1紫色菌：经酒精脱色后紫色不褪为G+2红色菌：经酒精脱色后紫色褪掉为G-2－9.试述荚膜的特点及产荚膜细菌在污水生物处理中的作用。质地疏松的粘稠状物质，具有一定的外形，相对稳定地附着于细胞壁外通常一菌一膜，有的多菌一膜，这许许多多的细菌包围在一个荚膜中，被称为菌胶团。作用菌胶团是活性污泥的重要组成部分，有较强的吸附能力、氧化有机物的能力，在废水处理中有较为重要的作用。2－10.试述藻类的特点及其在环境工程中的应用。有叶绿素，可光合作用，单细胞或多细胞。没有根茎叶的分化，主要为水生，为浮游生物。\n应用1、给水中的害处：异常增殖2、废水处理中的应用2－11.病毒的主要形态生理特征是什么？它们如何进行繁殖？病毒和噬菌体是没有细胞结构，具有一个核酸芯子和一个蛋白质外壳，不能独立生活，只能在其他生物细胞内繁殖，能独立的自我复制，并将遗传性状遗传给下一代。进行繁殖：吸附，侵入和脱壳，复制和合成，装配和释放2－12.霉菌菌丝分哪几种？酵母菌有何区别？营养菌丝摄取营养气生菌丝伸入空气中形成孢子和释放孢子酵母菌芽细胞不脱离母体，又长新芽，子细胞和母细胞连接在一起，形成藕节状或竹节状的细胞串，称为假菌丝或真菌丝。2－13.真菌的有性和无性孢子是哪些？真菌三纲一类分类的依据是什么？无性孢子：细胞壁加厚，可抗不良环境，没有经两性结合产生的孢子。1）、节孢子：由菌丝体断裂2）、原垣孢子：是菌丝体的一部分，在菌丝段某处原生质浓缩，壁加厚。3）、分生孢子：在气生菌丝顶端，产生于孢子梗上。4）、孢囊孢子：长生于气生菌丝顶端一个特殊的子囊内。5）、芽生孢子：由生殖细胞萌芽产生的有性孢子：经两性结合后产生的孢子。1）、卵孢子：由生殖菌丝的两个不同孢子囊结合形成2）、接合孢子：两个形态基本相同的孢子囊接合而成3）、子囊孢子：两性结合后孢子产生于一个子囊内4）、担孢子：形体如扁担，是一种外生有性孢子分类的依据真菌的形态，繁殖方式，细胞壁的化学成分2－14.为什么革兰氏阳性细菌比阴性继续对青霉素敏感？青霉素通过抑制细菌细胞壁四肽侧链和五肽交连桥的结合而阻碍细胞壁合成而发挥杀菌作用2－15.芽孢有何特点？1.较厚的细胞壁和较高的折光性，2.普通燃料不易着色，3.生理上耐热性强4.对干燥，X射线，紫外线，化学药物等不良环境有抗性5.为休眠体，代谢缓慢。2－16.哪些化学成分是原核生物细胞特有的？细胞壁：肽聚糖、胞壁酸、磷壁(酸)质、二氧基庚二酸、D-氨基酸\n三章微生物的生理代谢3－1.解释下列名词营养物质；环境中能被微生物利用的物质称营养物质有机元素；C、H、O、N四种构成水分和有机物质的元素矿质元素；除去C、H、O、N四种构成水分和有机物质的元素外，其它元素统称为无机质（矿物质）成分。微量元素；研究体系中含量小于0.1%的元素称为微量元素碳源；凡能供给MS碳素骨架的营养物质氮源；提供细胞组分中氮素来源的各种物质生长素；1、凡是MS生长不可缺少的微量有机物如aa、嘌呤、嘧啶、维生素等；2、狭义的即维生素。自养；碳源是CO2的微生物异养；碳源来源于各种有机物辅酶；是指与Pr结合较紧的辅基；与Pr结合较松，可通过透析除去载体；能传递电子、原子及化学基团代谢作用；异化与同化作用的统一酶；由活体生物产生的，以蛋白质为主要成分，具有高度专一性，高度催化活性的生物催化剂。3－2.微生物细胞主要由哪些元素组成？含量如何？C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Fe等主要元素组成1、水是最主要的成分：细菌75-85％；酵母70-85％；丝状真菌85-90％2、干物质约占鲜重的10-30％其中C、H、O、N四种约占90-97％，3-10％为矿物质元素。3－3.微生物需要哪些类型的营养物质？碳源，氮源，能源，生长因子，无机盐，水3－4.根据微生物对碳源和能源要求不同可把它们分成哪几种营养类型？各类型有何主要特点？光能自养型以日光为能源，以CO2为碳源光能异养型以日光为能源，以有机物为主要碳源化能自养型生活能源来自于化学能，主要碳源为CO2化能异养型能源来自于有机物质的氧化，碳源主要来自于有机物3－5.试述自养与异养微生物的主要区别。碳源的不同，自养型以CO2为碳源3－6.微生物是如何吸收营养物质的？原生动物：吞噬作用（固体），胞饮作用（液体）\n其他MS1、被动扩散2、协助扩散3、主动运输4、基团转位3－7.酶有何特性？（一）、具有蛋白质的性质（二）、专一性（三）、酶促反应的可逆性3－8.什么叫酶的活动中心？是指酶Pr分子中能同底物作用或结合形成酶——底物络合物的区域1）、结合位2）、催化基团即活性位3－9.影响酶促反应的因素有哪些？如何影响？1.酶浓度的影响底物充足而其他条件不变时，一定范围内酶反应速度与酶浓度成正比。V＝k【E】2.底物浓度的影响当酶浓度、温度、pH恒定时，在底物浓度很低的范围内，反应初速度与底物浓度成正比。V＝k【S】1、酶促反应的速度方程：[E]为酶的总浓度[ES]为中产物浓度[E]-[ES]为游离酶浓度[S]为底物浓度Km=(K3+K2)/K1即表示最终产物生成的最大速度，也就是整个反应的最大速度，因此在低底物浓度时,反应速度与底物浓度成正比，表现为一级反应特征。当底物浓度达到一定值，反应速度达到最大值（Vmax），此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应。3.pH值的影响：各种酶只能在一定的pH范围内活动，且有一个最适pH值，绝大多数的酶的最适pH在6-8之间。1、影响底物的离解或酶的离解，酶的活性中心受影响2、pH值影响底物的活性基团，是活性基团不适于与酶结合4.温度的影响：\n在一般化学反应中，T每增加10。C，速度增加2-3倍，在酶浓度与底物不变的情况下，一定的温度范围内酶所催化的反应也适于这一规律，一般在0-50。C内，T越高，速度越快；但超过50。C，多数酶的Pr失活而降低反应速度。5.激活剂与抑制剂凡能加速酶反应的因子称为激活剂，包括：1、增加酶活性的物质；2、使非活性的酶朊变为酶的物质凡是降低酶反应速度的化合物称抑制剂可逆性抑制剂：用透析方法除去抑制剂后，酶复活。不可逆抑制剂：不能用稀释、透析方法除去。3－10.什么是米氏常数及米氏方城？米氏常数有何意义？米氏方程：反应速度等于最大速度一半时,即V=1/2Vmax,Km=[S]上式表示,米氏常数是反应速度为最大值的一半时的底物浓度。因此,米氏常数的单位为mol/L。Km即为米氏常数，Vmax为最大反应速度意义：a.不同的酶具有不同Km值，它是酶的一个重要的特征物理常数,只与酶的性质有关，而与其浓度无关。b.Km值只是在固定的底物，一定的温度和pH条件下，一定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的Km值（P248）。c.Km值表示酶与底物之间的亲和程度：Km值大表示亲和程度小，酶的催化活性低;Km值小表示亲和程度大,酶的催化活性高。2、米氏常数的生物学意义：V：反应速度：最大速度：Km:米氏常数【S】：底物浓度定义为：当酶促反应速度达到最大反应速度的一半时的底物浓度。意义：1）、代表整个反应中底物浓度与反应速度的关系2）、在严格条件下，不同的酶有不同的值，因而它是确定酶的重要物理特征。常以测值鉴别不同的酶。3）、当速度常数k1比k2大很多时，表示ES的亲合力，值大表示E与S的亲合力弱，反之则强。3－11.按催化反应类型，酶可分哪几类？1）、氧化还原酶类A-H2+O2----A+H2O2）、转移酶类A+B-X------A-X+B\n3）、水解酶类A-B+H2O-----AOH+HB4）、裂解酶类A------B+C5）、异构酶类A------A’6)、合成酶类A+BAB+ADP+Pi3－12.什么叫能量代谢？ATP与能量代谢有何联系？生物能产生的途径分几种？能量代谢即指微生物细胞在生命活动过程中能量的产生与利用。一切能量代谢基本上是以ATP作为载体进行传递。（ATP：是腺嘌呤核苷酸三磷酸，是高能磷酸化合物。）（二）、ATP的生成方式：生物体内的ATP主要由ADP经磷酸化产生。1、光合磷酸化：1）、环式光合磷酸化（叶绿素，菌绿素等）2）、非环式光合磷酸化（与水发生反应形成NADH2及O2或与其他无机电子供体反应。ATP+NAD(P)H2被称为同化力，能使CO2还原成碳水化合物。）2、氧化磷酸化3－13.何谓呼吸作用？它的本质是什么？微生物的呼吸作用可分成几类？各类有何特点？呼吸作用的概念：即生物体对基质的氧化分解作用同时伴有大量能量产生的过程。呼吸作用的本质是：微生物在氧化分解基质的过程中，释放电子，生成水或其他还原性物质，并释放能量的过程。呼吸作用分类1、有氧（好氧）呼吸——好气性微生物的呼吸作用以分子态O为受氢体及电子的最终受体2、无氧呼吸（厌氧呼吸）——厌氧微生物（反硝化细菌，硫酸还原细菌，甲烷菌）不以O2作为氢及电子的最终受体，而是以某些氧化物如NO3-，SO42-等为电子及氢受体3、发酵作用——兼性厌氧微生物（常见的发酵作用如酒精发酵，乳酸发酵，丙酸发酵，丁酸发酵。）不能将有机质彻底氧化，不能利用氧或氧化物为最终氢和电子的受体，而是利用氧化过程中的中间产物为电子及氢的受体，中间产物被还原后就不再进行氧化分解，产物仍为有机质。3－14.根据不同的呼吸类型，可把微生物分成哪几类？1、有氧（好氧）呼吸——好氧性微生物的呼吸2、.无氧呼吸（厌氧呼吸）——厌氧微生物3、发酵作用——兼性厌氧微生物3－15.什么叫磷酸化？试举例说明ATP与磷酸化的偶联作用。磷酸化是将磷酸基团加在中间代谢产物上或加在蛋白质上的过程。ATP的生成方式：生物体内的ATP主要由ADP经磷酸化产生。1、光合磷酸化：1）、环式光合磷酸化（叶绿素，菌绿素等）2）、非环式光合磷酸化（与水发生反应形成NADH2及O2或与其他无机电子供体反应。ATP+NAD(P)H2被称为同化力，能使CO2还原成碳水化合物。）\n2、氧化磷酸化四章微生物的生长繁殖和遗传变异4－1.解释下列名词生长；微生物在适宜的环境条件下，不断吸收营养物质、按照自己的特点代谢。繁殖；任何微生物细胞生长增大是有限度的，生长到一定阶段，发生分裂。生物量；是指某一时刻单位面积内实存生活的有机物质（干重）（包括生物体内所存食物的重量）总量，通常用kg/m2或t/ha表示。发育；微生物从生长到繁殖的过程称为发育遗传；子代生物对其亲代性状的保持或生命在世代间的连续。变异；凡在遗传物质水平上发生了改变，从而引起某些相应性状发生变化遗传密码；指mRNA上特定的核苷酸顺序，由三个核苷酸构成。基因；生物体内具有自我复制能力的一串功能单位。遗传工程；遗传工程又称基因工程，是通过人工手段，获得一种生物的遗传物质（DNA）的第一片段，在体外进行切割、重组、形成新的遗传物质后再引入生物细胞中去，使这一遗传性状得到表达，从而得到新的生物品种的遗传学技术。4－2.单细胞与多细胞微生物的生长与繁殖有何区别？一般讲，生长是指个体的生长，包括繁殖。对于单细胞生物来说，分裂表现为个体数目增多，则是繁殖；对多细胞微生物，如果细胞增多而个体数不增多则仍是生长，只有增加个体数目才是繁殖。4－3.试述细菌生长曲线及各阶段的特征。延迟期需要一段时间来适应新的环境，最初菌数并不增加或减少，但它们仍然正常吸收营养物质，细胞体积随之增大，原生质变得均匀，贮藏物质逐渐消失，然后开始繁殖，由慢到快。（应用：诱变育种）对数生长期延迟期末，细菌细胞开始分裂，基质中细胞迅速增加，细菌细胞数量呈几何级数增加。细胞生长旺盛、细胞数量的增加与原生质量的增加及菌液混浊度的增加呈正相关。(代谢旺盛，生长速率快，菌体中细胞形态化学组成生理特征较为一致，在微生物生产中常用这一时期的细胞作为种子)世代时间（G）时间t内细菌共繁殖了n次,t时间后细胞数为bn=t/G\n稳定生长期细胞的死亡速率开始增加，繁殖速度开始下降，当繁殖与死亡速率相等时，细胞总数不再增加，培养液中单位体积的菌数达到最大值，并维持一定时间(特点：1、分裂速度降低；2、细胞内贮存物质大量积累；3、出现颗粒异集粒、脂肪粒等；4、芽孢细菌在这一阶段形成芽孢5、细胞呈现衰亡。)衰亡期由于营养物质缺乏、代谢产物及有毒物质大量积累，造成不良环境条件，细胞生长速率被限制，死亡速率迅速上升，这时时间与菌数的对数成反比。即：菌数呈几何级数下降。(特点：1、菌体出现多形态；2、生长曲线急剧下降；3、菌体颗粒更明显；4、原生质中出现液泡；5、细胞常常自溶消亡。)应用：1、延迟期灭菌，选育优良品种（因为遗传保守性差，易发生变异）2、作为生产中的菌种种子，以提高产量3、稳定期因积累大量产物、以产物为产品的生产，此时收获产量高。4、衰亡期菌体成熟、形成芽孢、孢子、便于保存菌种。4－4.最常见的测定微生物生长的方法有哪几种？微生物生长的测量方法：（一）、单细胞微生物数量的测定1、细胞总数的测定：1）、涂片染色法2）、细菌计数器显微镜观察法3）、过滤膜浓缩计算法4）、比浊法2、活菌数的测定：1）、稀释平板培养法2）、最或然计数（MPN）法3）、滤膜培养法（二）、生长量的测定：1、直接测定——干重法2、间接测定：1）、细胞含N量的测定，一般细菌含N量为原生质干重的14％，通过获得纯菌体，以凯氏定N法测定。2）、生理指标法：以代谢作用消耗或产生的物质量表示微生物的生长量，如对蛋白质沉卵、糖发酵产酸的产量、对O2的吸收量表示生长量。4－5.微生物的遗传变异有何特点？个体小、可直接与环境中的各种诱变因子作用，易于发生突变。由于繁殖快、生活周期短，因而发生的突变性状见效快、有利与遗传。由于微生物大多物性繁殖，因而变异后的个体易于保持并持续其新的特性。4－6.遗传与变异的物质基础是什么？遗传信息如何传递?遗传的物质基础——DNA遗传信息的传递过程：转录和翻译1、转录：以DNA为模板，按碱基互补原则在RNA合成酶的催化下，合成mRNA\n2、翻译：以mRNA为模板，在核蛋白体、基蛋白质合成酶作用下，按照遗传密码确定的（控制的）氨基酸顺序指导蛋白质的合成。4－7.某杆菌在营养肉汤中培养时，完成一次分裂需10分钟，在一次测定生长曲线的实验中，第一次测得细胞数为102个/ml，第二次测得细胞数为109个/ml。问：a，两次测数的时间间隔为多长？b．此间隔时期细胞共分裂多少次？五章生态因子及其对微生物的影响5－1.解释下列名词：生物圈；是指地球上有生命的部分，即生物及生命活动的范围生态系统；自然界中各种生物与其所处环境之间相互影响，相互依存，相互作用，在不断演变过程中共同构成的相对稳定的动态平衡体系。（生态系统＝生物群落＋环境条件）生态平衡；生态系统的动态平衡和相对稳定状态称生态平衡。（包括：1、正常稳定的生物循环2、正常稳定的环境循环）食物链；生态系统中能量以食物的形式从一种生物传向另一种生物，这种依赖性锁链式食物系统称食物链。灭菌；指用物理或化学的方法杀灭全部微生物，包括致病和非致病微生物以及芽孢，使之达到无菌保障水平。消毒；指杀死病原微生物、但不一定能杀死细菌芽孢的方法。最低生长温度；MS能生长繁殖的最低温度界限最适生长温度；最适合MS生长繁殖的温度，即繁殖最快，但并不是各种代谢均最优。最高生长温度；MS能生长繁殖的最高温度界限，超过则死亡。好氧性微生物；进行有氧呼吸的微生物厌氧性微生物；进行厌氧呼吸的微生物兼性厌氧性微生物；同时进行有氧和厌氧呼吸的微生物光敏作用；可见光本身不杀菌，但将某些染料加入培养液中，配成低浓度溶液后把细菌接入，置黑暗条件下培养后重新置于可见光下，细菌即会死亡的现象（光敏作用只有在有氧条件下才有，在无氧条件下不会存在。）5－2.按微生物的嗜温特性可将它们分成哪几类？各类的生长温度范围如何？\n可从10。C到95。C，可分为三类1）、低温微生物：能在较低温度下生长，10-20。C2）、中温微生物：绝大多数微生物属于此类，在20-40。C内生长，可分为室温（20-25。C）和体温（25-40。C）两种3）、高温微生物：在45。C以上生长5－3.温度对微生物有何影响？试述高温灭菌的原理。1）、高温的影响：绝大多数细菌、真菌、病毒、原生动物等在50-60。C10分钟营养体可致死；放线菌及霉菌孢子一般70-80。C致死；噬菌体65-80。C致死；有些细菌芽孢只有100。C以上才可杀死。2）、低温的影响：低温一般不像高温那样杀死细胞，在低温时细胞代谢能力下降，生长繁殖停滞但仍可存活，因而低温便于保存微生物；但在水的冰点附近则常由于结冰破坏细胞原生质导致菌体死亡，超低温并不破坏原生质，也可保存细胞。原理：高温之所以可以杀死MS，就在于能使细胞结构物质如Pr、NA等造成不可逆变性，从而使其失活。5－4.常见与常用的灭菌方法有哪些？一、常用灭菌消毒方法1、干热灭菌法火焰灭菌（灼烧灭菌）、干热灭菌2、湿热灭菌巴氏消毒、煮沸消毒、高压蒸汽灭菌、间歇加热灭菌、实罐灭菌3、过滤除菌4、放射线灭菌集中供水和污水消毒常用消毒方法氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒5－5.pH值对微生物有何影响？pH对MS的影响：1）、引起膜电位的改变而造成细胞对营养物质吸收的影响2）、影响各种酶的作用条件而导致代谢发生变化；3）、影响细胞内电子传递过程5－6.何谓Eh值？它与环境pH有何联系？微生物对Eh要求如何？氧化还原电位（Eh值）氧化还原势是指氧化或还原能力的强弱rH2。1、各种微生物对Eh的要求1）、好氧性MS最适Eh为0.3-0.4V，在>0.1V时可生长2）、厌氧性MS只能在Eh<0.1V时生长，负值时生长良好3）、兼性厌氧MS，Eh>0.1时行有氧呼吸，Eh<0.1时行无氧呼吸\n5－7.紫外线有何特点？其杀菌原理是什么？通过波动传播的电磁辐射，Uv穿透力弱紫外线杀菌的原理：目前尚不十分清楚，但认为，在2000-3000埃之间蛋白质与核酸吸收uv的能力很强，吸收后由于生物活性丧失使细胞死亡，影响细胞繁殖因而常用作诱变剂。5－8.自然界中微生物间有何关系？试举例说明。一、微生物之间的相互关系：（一）、互生关系1）、纤维素分解菌与固氮细菌2）、石油污水处理中食酚细菌与硫细菌利用酚、NH3、H2S3）、废水处理氧化塘中细菌与藻类、蓝细菌之间（二）、共生关系地衣：真菌与藻类形成的共生结构（三）、拮抗关系1）、乳酸细菌产酸，产碱杆菌产碱，大肠杆菌产生大肠杆菌素2）、产生抗生素的微生物产生次生代谢产物——抗生素放线菌、真菌如链霉菌产生的链霉素能杀死结核杆菌青霉菌产生青霉素杀死革兰氏阳性细菌放线菌产生丝裂霉素C对细菌有抑制和杀死作用多粘芽孢杆菌产生多粘菌素能杀死革兰氏阴性菌（四）、猎食关系1、原生动物以真菌、细菌等为食物，大量吞食其细胞2、原生动物之间互为食物3、原生动物以真菌细菌的代谢贮存物颗粒为食物（五）、寄生关系1、噬菌体对细菌2、真菌相互之间3、细菌真菌对原生动物（六）、接力关系1、氨化细菌、亚硝酸细菌、硝酸细菌对N素的转化2、一个以甲烷作唯一碳源的加富营养体，只有一种菌能利用甲烷产生甲醇，产生的甲醇由生丝微菌分解，二者达总数的98-99％（七）、竞争关系1）、有些种产生有毒物使环境对其他MS不利2）、一类MS对氧气的消耗抑制专性好气MS3）、自养型MS产生硝酸及硫酸影响对酸敏感的MS5－9.在自然界物质循环中微生物起什么作用？微生物在生态系统中的作用：1、正常生物循环：1）、生产者：光合性生物包括植物及光合性微生物\n2）、消费者：动物及异养型微生物3）、分解转化者：异养型微生物2、作用：三者兼备5－10.在常规保藏微生物时为什么要选用4℃条件？低温一般不像高温那样杀死细胞，在低温时细胞代谢能力下降，生长繁殖停滞但仍可存活，因而低温便于保存微生物；但在水的冰点附近则常由于结冰破坏细胞原生质导致菌体死亡5－11.微生物在水体中的分布有何规律？水中的细菌及其分布：（一）、来源：1、空气2、土壤3、垃圾4、动植物残体（二）、分布：取决于水体中有机物得含量1、远离工厂、居民区的清洁河湖多为土壤菌及水体本身的菌。2、工业区及居民区附近水体受到污染，含大量腐生性细菌及病原菌，数量也多3、在湖泊中，岸边多、湖面多、雨后多5－12.什么是水体富营养化？其危害成因是什么？如何监测与防治？水体富营养化：氮、磷等营养物质大量向水体中不断流入，在水体中过量积聚，致使水体中营养物质过剩的现象。危害：1.危害水域生态环境，影响栖息生物的生存，造成水产养殖损失。2.导致水生生态系统的失衡。3.破坏水域生态景观，影响旅游观光。4.影响自来水厂的生产和自来水的质量，威胁人类身体健康。成因：①天然富营养化：a.天然降水b.地表土壤的侵蚀、淋溶c.浮游动植物生长、死亡、分解、释放。经过这种方式和途径，经过千万年的天然演化过程，原来的贫营养型就逐渐演变成富营养型。②人为富营养化：由于工农业生产的迅速发展，使营养物质大量进入湖泊水体，加速了湖泊演化的过程，其来源：a.城市生活污水带来大量N、P；b.农村施用的化肥、牲畜粪便，经面源污染而进入。监测与防治：1.控制氮、磷等营养物的流入2.物理方法治理3.化学方法防治4.生物防治5.生态防治6.综合防治 六章微生物在自然界物质降解和转化的作用6－1.解释下列名词：生物循环；自然界中由生物推动的物质在能量与形态上的变化。可生物降解性；大分子有机化合物在微生物作用下转变成小分子的简单的无机物的可能性。（生物）氧化率；物质的生物氧化率是指某物质被微生物氧化的实际耗氧量占被完全氧化的理论耗氧量的百分率。\n腐殖质；是由未知组分结构的大分子物质构成的土壤肥力的主要标志和土壤生物活性的重要因素。氮化作用；蛋白质、氨基酸、尿素以及其他的有机含氮化合物由微生物分解为氨的过程称为氮化作用硝化作用；含N有机物经降解后产生的氨在微生物作用下经亚硝酸最后氧化为硝酸盐的过程。反硝化作用；NO3-在自然界中不能游离存在，在厌气条件下，MS利用硝酸盐呼吸，使NO3-从氧化态变位还原态的全部现象。硫化作用；微生物将有机硫化物无机化并转化成硫酸及硫酸盐的过程反硫化作用；硫酸盐被微生物还原成S及硫化物的过程内源呼吸；MS利用自身细胞物质进行的呼吸作用（耗氧速率恒定不变）。基本呼吸；指微生物对基质进行的呼吸（或生物氧化）作用。6－2.为什么说微生物对自然界中的物质的降解具有巨大潜力？微生物降解与转化的巨大潜力。1、种类繁多的MS有能力及潜力对自然界中已有物质进行降解。2、微生物的变异特征提供了降解新合成有机有毒物的可能性。3、微生物细胞内的质粒是一类主要的降解性因子。6－3.试述基质生化呼吸曲线及其意义。三种情况：假定MS1,基质S,S’,S”。1）、基质曲线于内源曲线之上：可生物降解，斜率越大，降解越快，然后进入内源呼吸阶段。2）、两者重叠或平行：不可降解，斜率＝内源3）、基质曲线位于下方：A、不降解，有毒，斜率<内源B、不降解，致死，斜率＝0。6－4.试述淀粉与纤维素降解与转化的全部生化过程。1、淀粉的分解过程：淀粉麦芽糖、麦芽三糖、糊精葡萄糖2、纤维素的分解：纤维素降解性寡聚物纤维二糖－葡萄糖6－5.芳香类化合物生物降解的共同中间产物和共同途径是什么？芳香族化合物的生物降解有一些共同步骤，起始阶段都是改变或去除苯环上的可置换基团，并导入羟基，常产生儿茶酚、原儿茶酚和龙胆酸等共同中间产物，这些中间产物被开环分解，最终彻底氧化为二氧化碳和水。\n6－6.脂肪及碳氢化合物分解的共同途径是什么？如何完成？有关微生物对脂肪的转化，首先是将脂肪、油分解为甘油及脂肪酸，其次甘油可被各种MS迅速利用，而脂肪酸则①按－氧化方式降解成乙酸②在厌气条件下则可产生小分子脂肪酸、甲烷及乙酸。6－7.在有氧条件下蛋白质如何分解？最终产生物有哪些？Pr在MS的作用下降解为两个过程，第一步是产生胞外酶将大分子多肽水解成氨基酸。蛋白质蛋白胨多肽氨基酸各种酶对蛋白质水解有两种类型：外切酶内切酶氨基酸进入微生物的细胞，同时氨化，产生有机物并释放出氨，有机质被分解，产生能量，氨则排出体外或用于合成细胞物质。6－8.试述硫元素循环的主要步骤，反硫化作用有何危害？H2SSS2O32-S4O62-SO32-SO42-产生的H2S与铁化学氧化产生的Fe2+反应形成FeS和Fe(OH)2，这是造成铁锈蚀的主要原因,H2S还会对混凝土造成腐蚀，对作物生长不利。七章微生物在环境污染治理中的应用7－1.解释下列名词：水体；江河湖海冰川及地下水系的总称，各种独立的水源体系。水体自净；水体受到污染后，污染物同时参与转化和循环过程，经一系列物理、化学、物理化学和生物化学过程可被逐步分解，可使水体又完全恢复到原来的正常生态平衡状态，这一过程称为水体自净。自净容量；在满足水环境质量标准的条件下，水体通过正常生物循环能够同化有机废物的最大数量，称为水体的自净容量。溶解氧；溶解在水中的分子态氧生化需氧量（BOD）；是指在一定的温度下，微生物在有足够溶解氧存在的条件下，在\n分解有机废物过程中所需氧的量，以mg/L表示指示生物；指示水体污染程度的水生生物BIP；水污染生物指数：BIP：根据水中单细胞生物的种类和数量计算评价污染程度BIP＝B/（A＋B）×100％A：有叶绿素的MS数B：无叶绿素的MS数BIP越高，表示污染越严重P/H；水体中光合自养型微生物（P）与异养型微生物（H）密度的比值（污染越严重，P/H指数越低，当P/H指数上升时，表示水体处于自净状态。)富营养化；指生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶氧量下降，鱼类及其它生物大量死亡的现象PFU；聚氨酯泡沫塑料块（Polyurethanefoamunit，简称PFU）7－2.什么是好氧生物处理与厌氧生物处理？二者有何主要差异？好氧生物处理：利用好氧性微生物及某些兼性厌氧微生物的好氧性呼吸作用过程，在供给氧气的条件下，将有机物分解为比较彻底的产物即所谓有机物的矿质化过程。例：生活垃圾处理中的高温堆肥过程；污水处理中常用的活性污泥法。厌氧生物处理：利用厌氧微生物及某些兼性厌氧微生物的厌气性呼吸及发酵作用在不供给氧气的条件下，把有机物分解成彻底产物及某些不彻底产物如CO2,CH4,H2O,H2S,NH3,H2等主要差异：所用的微生物不同7－3.水体自净的关键是什么？研究水体自净在水污染控制工程中有何重要意义？稀释扩散为水体自净的主要过程重要意义：1.节约用工2.降低劳动强度3.提高出水质量和保证4.景观效果较工厂好，还可以开发旅游价值7－4.试述污化系统及其各“带”的特点。污化系统：即有机物污染系统1、多污带：此带出于污水排放器的下游，色暗灰、混浊，含大量有机物质，溶解氧少或无，水生生物种类少，几乎都是异养型生物，有机质分解产生H2S、CO2、CH4等，环境恶劣。指示生物为细菌、几亿个/ml，如贝氏硫细菌、球依细菌等\n2、－中污带：灰色、溶解氧少，出于半厌氧状态，有氨，aa存在，生物种类较多，细菌为几千万个/ml，主要是蓝绿藻，蓝细菌，有原生动物出现，无机物开始氧化3、－中污带：有绿色植物出现，溶解氧增高，有机物含量少，Pr被分解成aa，氨，硝酸和亚硝酸盐，H2S、CO2少，生物种类多但细菌少，如天蓝喇叭虫及各种单细胞藻类鱼类。4、寡污带：河流的自净作用在此带已完成，溶解氧恢复正常，有机物彻底矿质化，CO2少，H2S消失，生物种类更多，细菌更少，存在大量浮游生物7－5.什么叫活性污泥？良好的活性污泥应具备哪些条件？活性污泥的净化作用原理是什么？活性污泥是城市污水和工业废水活性污泥处理法中起净化作用的工作主体，主要由好氧微生物及某些兼性厌气微生物与废水中有机无机固体物胶体物构成一个絮状体活性污泥的性质：1、颜色：良好活性污泥的颜色：城市污水——黄褐色印染废水——染料颜色2、气味：正常活性污泥无臭味而带泥土味3、含水率：经30-60分钟沉淀，含水率99％左右4、比重：略重于1，1.002-1.0065、生物活性：能自我繁殖，对有机物进行生物吸附与生物氧化6、颗粒大小：0.02-0.2mm7、pH：略微酸性，pH约6.5-6.8且有强缓冲能力活性污泥的净化作用机理：1、活性污泥在水体净化过程中可连续重复使用2、具有吸附凝聚废水中悬浮固体的有机物、胶体有机物及无机物于颗粒表面的能力，直接吸收可溶性物质3、生物活性：1）、吸收各类污染物作为营养合成细胞物质2）、降解可溶性物质3）、降解残毒性物质4、活性污泥具有一定的沉降能力7－6.何谓生物膜？生物膜法处理污水有何特点？生物膜是由多种多样的好气性MS及某些兼性厌气MS粘附于生物滤池滤料或粘附于生物转盘盘片上一层带粘性、薄膜状微生物混合体，也是污水与废水净化的主体特点：1.有机物和营养物质的高速度和高效率去除；良好的产水水质；2.固体物质完全去除，优良的消毒特性；3.占地面积小，节约土地面积和土建费用，可根据处理水量不同任意组合；4.投资成本比较高；管理运行费用高；原水预处理要求高；5.易于操作，高效可靠运行。7－7.环境中常见的病原微生物有哪几类？水中的病原菌\n主要是传播肠道传染病菌，来自于垃圾及生活污水，主要特征：无芽孢、无荚膜、G－。1、伤寒杆菌，伤寒沙门氏菌，副伤寒杆菌，乙型副伤寒杆菌：菌体较大、周生鞭毛运动，无芽孢、无荚膜、G－，不抗热，易除去2、痢疾杆菌：引起细菌性痢疾1）、痢疾杆菌（痢疾志贺氏菌）：菌体较小，引起夏季流行2）、副痢疾杆菌（副痢疾志贺氏菌）：菌体更小无芽孢、无荚膜、G－，无鞭毛，比伤寒菌抗热3、霍乱弧菌：弧状，菌体大小差异大，端生单鞭毛，无芽孢、无荚膜、G－，比较抗热寄生虫等（引起人和动物致病的微生物叫病源微生物有八大类：1.真菌:引起皮肤病。深部组织上感染。2.放线菌：皮肤，伤口感染。3.螺旋体：皮肤病，血液感染如梅毒，钩端螺旋体病。4.细菌：皮肤病化脓，上呼吸道感染，泌尿道感染，食物中毒，败血压症，急性传染病等。5.立克次氏体：斑疹伤寒等。6.依原体：沙眼，泌尿生殖道感染。7.病毒：肝炎，乙型脑炎，麻疹，爱滋病等。8.支原体：肺炎，尿路感染。）7－8.为什么要选用大肠菌群作为生活饮用水的细菌卫生指标？因为它们的生理习性与前面所述病原菌类似，在自然环境中生存的时间也基本一致，而肠球菌生存时间短，产气荚膜菌可产生芽孢生存时间长，均不宜作为指标。7－9.什么是高温堆肥？试述高温堆肥的生物学构成及应达到的无害化标准。高温堆肥就是在供氧的情况下，将垃圾采用一定的堆置方式，靠微生物的活动分解其中的有机物，并在短期内产生高温而达到垃圾的腐熟和无害化的过程，腐熟后的垃圾具有一定的肥度。高温堆肥的生物学构成1、发热阶段：中温性好气微生物，常常使无芽孢细菌2、高温阶段：嗜热真菌属，小单胞菌属50。C左右：最活跃的一般为嗜热真菌与放线菌60。C左右：真菌活动停止，仅有嗜热放线菌及细菌>70。C：微生物进入死亡衰老阶段，形成休眠体3、降温和腐熟保肥阶段：温度下降，中温性MS占优势，残余物分解，腐殖质积累无害化标准7－10.简述沼气发酵的微生物学原理及工程控制因子。沼气发酵就是将有机物制成浆状物，在严格厌气条件下，通过一定的调节和控制措施，使微生物分解有机质，产生以甲烷为主的产物的过程。工程控制因子（沼气发酵的条件）：\n1）、原料：要求纤维素多而本质素少，Pr多，特别要求碳素丰富，同时好友一定的氮磷物质2）、含水量：原料含水量90％左右，化合成稀糊状3）、绝对无氧环境：以保证甲烷产生菌的厌气生活条件4）、pH值：中性至微碱性如pH<6时可用碳调pH5）、温度：中温度20-38。C；高温度：53。C左右6）、有毒物质的控制：应除去可能的有毒物质7－11.试简述Ames试验的基本原理与方法。沙门氏菌回复突变试验（亦称Ames试验）鼠伤寒沙门氏菌（Salmonellatyphimurium）的组氨酸营养缺陷型（his－）菌株，在含微量组氨酸的培养基中，除极少数自发回复突变的细胞外，一般只能分裂几次，形成在显微镜下才能见到的微菌落。受诱变剂作用后，大量细胞发生回复突变，自行合成组氨酸，发育成肉眼可见的菌落。某些化学物质需经代谢活化才有致变作用，在测试系统中加入哺乳动物微粒体酶，可弥补体外试验缺乏代谢活化系统之不足。1．菌株鉴定2．斑点试验3．平板掺入试验