【笔记】水处理微生物学复习笔记 5页

学习必备欢迎下载1．微生物特点：①个体微小分布广泛②种类繁多代谢旺盛③繁殖快速易于培养④容易变异有利于应用。2．六界系统：病毒界。原核生物界（细菌、放线菌、蓝细菌、鞘细菌、滑动细菌）。真菌界（酵母菌、霉菌、伞菌）。原生生物界（真核藻类）。动物界（微型后生动物）。植物界。分类系统：界门纲目科属种3.微生物的特性：体积小面积大、分布广种类多、吸收多转化快、生长旺繁殖快、适应强易变异。4．①史前期：低水平阶段②初创期：1676-1861形态描述阶段（列文虎克）③奠基期1861-1897生理水平研究阶段巴斯德（微生物学奠基人）科赫（细菌）④发展期1897-1953生化水平研究阶段布切尼（生物化学奠基人）⑤成熟期：分子生物学水平研究阶段（沃森克里克）二．原核微生物形态结构：（一）。细菌。1。细胞基本形态：球状。螺旋状。杆状。（丝状）。异常形态：畸形（不可恢复）。衰退型（环境正常可以恢复）2．细胞基本结构：细胞壁（肽聚糖和脂多糖，保护细菌、选择性透过物质、为鞭毛提供运动支点、具有一定的抗原性致病性及对噬菌体的敏感性）。细胞质膜（蛋白质、脂类、多糖、少量核酸；C膜流动镶嵌模型①维持渗透压，控制内外物质的交换；②合成C壁各种成分，与隔膜和荚膜的形成有关③是C代谢活动中心，含多种酶系统，是氧化代谢和能量产生的部位；④鞭毛的着生点）细胞质及内含物细胞核物质。特殊结构：芽孢（只有细菌才产生，对不良环境有较强的抵抗力的休眠体）。鞭毛。荚膜（①抗干旱；②加强细菌的致病力，使之免受宿主吞噬C吞噬；③贮存养料，补充碳源和能源④堆积某些代谢废物；⑤具有生物吸附性，可用于废水生物处理）。黏液层。菌胶团。衣鞘及光合作用层片。3．革兰氏染色原理：G（+）：C壁肽聚糖含量高，交联度高。乙醇使肽聚糖脱水，孔径变小，通透性降低，紫色截留。G（-）：乙醇溶解脂类，孔径增大，紫色退去，被染上红色G（+）：C壁胶较厚，不分层，肽聚糖含量高，交联度高，特有磷壁酸，对青霉敏感。G（-）：细胞壁较薄，分层，少量肽聚糖，交联度低，特有脂多糖。4．染色原理：细菌等电点为ph2~5，一般情况带电荷易与带正电荷碱性染液结合。目的：增加细菌与背景的反差。方法：简单染色（形态观察）复杂染色（菌种鉴别）（二）。放线菌用途：生产抗生素，维生素，酶，石油脱脂，污水处理引起人、植物病变，水、变质。菌丝类型：基内丝（吸收营养）气生丝（分化繁殖结构）孢子丝（繁殖）繁殖方式：无性孢子（分生孢子，胞囊孢子），借菌丝断片繁殖（工业生产使用）。（三）。蓝细菌：组囊蓝细菌、鱼腥蓝细菌（水华）。颤蓝细菌可净化水。三．真核微生物形态结构真核微生物：凡是C核具有核膜、核仁，能进行有丝分裂，且C质中含有C器的微小生物。分类（真菌（酵母菌，霉菌，伞菌），显微藻类，原生动物，微型后生动物）（一）真菌。1，定义：真菌是具有细胞核，产生孢子，不含叶绿素，以寄生或腐生取得养料，大多数具有丝状体，少数为圆形单C结构，能有性或无性繁殖，具有纤维素或几丁质C壁的一类生物。2特点：①不能进行光合作用。②以产生大量孢子进行繁殖。③一般具有发达的菌丝体。④营养方式为异养吸收型⑤陆生性较好。酵母菌各C结构：C壁（组成，甘露聚糖，内葡萄糖，中蛋白质）。C膜（成分：磷脂，蛋白质，固醇，特点：流动镶嵌模型。作用：调节渗透压，大分子的合成和装配场所，酶的合成作用场所）。C质（组成：核糖体，异染体，糖原，环形DNA和RNA。功能：细胞进行精品学习资料可选择pdf第1页，共5页-----------------------\n学习必备欢迎下载新陈代谢的场所）。细胞核（携带遗传信息，控制细胞增长和代谢）。线粒体，液泡，内质网，脂类颗粒，微体。繁殖方式：无性生殖（芽殖，裂殖，芽裂生殖和产生无性孢子），有性繁殖（子囊孢子）2．霉菌的菌丝类型：无隔菌丝（多核单细胞结构），有隔菌丝（多核多细胞结构），类型：基内菌丝，基外菌丝，孢子丝。繁殖方式：①菌丝片断；②孢子『无性孢子（孢囊孢子分生孢子（主要），节孢子厚垣孢子），有性孢子（卵孢子接合孢子，子囊孢子担孢子）』（二）。藻类，小球藻，栅藻净化水。裸藻和绿藻（水华），硅藻和甲藻（赤潮）（三）1特点：①个体微小，单细胞；②具有各种生活机能，通过相应的C器来完成。③生殖方式包括无性和有性，以裂殖为主④发布广泛，种类繁多。2分类：质走亚门（鞭毛纲、肉足、孢子）。纤毛亚门（纤毛纲、吸管纲）3营养类型：全动性、植物性、腐生性。四。病毒特点：1，个体微小，只能在电子显微镜下观察，2，无C结构，化学组成简单，多数仅由蛋白质和核酸组成的大分子。3，专性寄生在宿主活C内，无独立代谢能力。4，在宿主C协助下，通过核酸复制和蛋白质装配形式进行繁殖。5，在细胞外以无生命的化学大分子形式长期存在，且具有侵染活性，一旦进入宿主C就显示出生命特征。6，一般对抗生素不敏感，对干扰素敏感。化学组成：蛋白质和核酸，个体大的病毒还含有类脂质和多糖。分类：按宿主不同分为：1，植物病毒（杆状，丝状）2，动物病毒（球形，砖形）3，微生物病毒（蝌蚪状，球状）。按化学成分分类为：真病毒（至少含有核酸和蛋白质），亚病毒（类病毒，拟病毒，朊病毒）。病毒结构：1核衣壳（基本结构）：核心(由DNA或RNA构成)，衣壳（由许多衣壳粒蛋白组成）。2包膜（非基本结构）：由脂类或蛋白质构成。3刺突（非基本结构）。对称机制：廿面体对称（球状），螺旋对称（杆状），复合对称（蝌蚪状）繁殖过程：1，吸附（大肠杆菌T系噬菌体以它的尾部末端吸附到敏感细胞膜表面上特定物质）。2，侵入脱壳（通过尾部收缩将衣壳内的DNA基因组注入宿主细胞内）。3，复制合成（借助宿主细胞内的合成结构复制核酸进而合成蛋白质）。4，装配与释放（T的DNA蛋白质复制到一定数量后，装配成子代大肠杆菌，T的水解酶水解宿主细胞壁而使宿主细胞裂解T释放出来）。培养特征：陶尔特-第赫兰尔现象（固体培养基中表现为：噬菌斑，液培为：浑浊液体变清）溶源性：细胞核染色体上整合有原噬菌体核酸，可进行正常生长繁殖而不被裂解。原噬菌体：即整合在宿主核DNA上的噬菌体的核酸的溶源性的变异或愈合，原噬菌体分离出来变成烈性五．微生物营养。（一）。1营养：生物从外界环境摄取生命活动所需的能量和物质，以满足自身生长复繁殖需要的一种生理功能，它为一切代谢活动提供了物质基础。2，新陈代谢：生物体从外界环境摄取营养物质，经过一系列生化反应转化为细胞成分，同时产生废物并排泄到体外的过程。包括同化和异化作用。3，营养物：环境中存在的能满足微生物生长、繁殖和进行各种生理活动需要的物质。营养物功能：结构物质，参与C组成。构成酶的活性成分。运输功能。提供生命活动所需能量。（二）。微生物六大营养素种类：碳源，氮源，无机盐，生长因子，水，能源。1水的功能：是机体主要组成成分。直接参与代谢反应，代谢反应介质。溶解营养物质，运输代谢产物。比热大，调节机体体温相对平衡。维持蛋白质，核酸等生物大分子稳定的天然构象。大量元素：PSKMgCaNaFe微量元素：CuZnMnMoCo（三）。四大营养类型的特点。精品学习资料可选择pdf第2页，共5页-----------------------\n学习必备欢迎下载类型能源碳源代表生物供氧体光能自养光能CO2紫硫，蓝细菌水型光能异养光能简单有机物红螺菌有机物型化能自养无机营养CO2或碳酸盐硝化，硫化细菌型物化能异养有机物有机物全部真菌，放线菌有机物型（四）。培养基：人工配制的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。种类：1，按成分分：天然，合成，半合成。2，按物理状态分：固体，半固体，液体。3，按用途分：基本，选择，鉴别，增殖。4，按培养的微生物类群分：细菌，放线菌，霉菌，酵母菌。培养原则：1据不同微生物营养需要配制。2注意各营养物质浓度配比要适当。3，调节适宜PH值。4，根据培养微生物的目的来配制。5逐一加入防止沉淀。6，经济节约，节省开支。配制方法：称量加热融化调PH分装包扎灭菌。六．微生物的代谢。（一）酶：是生物体内合成的，催化生物化学反应，并传递电子、原子和化学基团的生物催化剂。组成：基本成分为蛋白质，双成分酶还含有不含氮的小分子有机物或金属离子。性质：专一，可逆，高效，温和，可调节分类：1，按成分分类(单成分酶，双成分酶)。2，根据反应性质分（水解，氧化还原，转移，异构，裂解，合成）。3，按存在部位（胞内，胞外）。4，和底物关系（组成，诱导）。（二）。能量代谢。1，生物氧化的过程：脱氢，递氢，受氢。生物氧化的功能：产能，产还原性H，产小分子或中间代谢产物。类型：有氧呼吸，无氧呼吸，发酵。2，产ATP方式：光合磷酸化（光合作用，藻类）。氧化磷酸化（1，底物水磷酸化：厌氧或兼性厌氧微生物。2，电子传递磷酸化：好氧微生物）。3，呼吸链的功能：接受电子供体释放的电子，并传给最终电子受体O2。合成ATP同时储存能量。类型：NADH氧化呼吸链。FADH2氧化呼吸链。4，有氧呼吸特点：将底物彻底氧化分解为水和CO2，同时产生大量能量。过程：1，葡萄糖经EMP途径分解为中间产物丙酮酸并产生ATP和NADH(+)。2，丙酮酸在丙酮酸脱氢酶的作用下分解生成乙醛，释放大量ATP，CO2，NADH(+)+H。3，乙醛COA进入三羧酸循环，产生大量ATP,CO2,NADH(+)heFADH2产能情况：1分子葡萄糖经EMP过程产8个ATP。完全分解产生38个ATP。1个丙酮酸经三羧酸循环产生15个ATP（1个葡萄糖产生2个丙酮酸）TCA循环的生理功能：（1），三羧酸循环普遍存在一切生物体内。2，糖的有氧分解产生能量最多，是机体利用糖和其他物质氧化而获得能量的最有效方式。3，该循环是三大营养物质转化的枢纽。4，TCA产生的中间代谢产物对其他物质生物合成有重要意义）。5无氧呼吸的最终电子受体：硝酸根,硫酸根,碳酸根。最终产物：CO2水NH3,N2,H2S,CH4,ATP6。发酵的最终电子受体：中间代谢产物。最终产物：底分子有机物，CO2，ATP.七。微生物的生长繁殖。（一）微生物的纯培养的方法：（液体稀释，固体稀释倒平皿法（用途广泛）。平皿划线分离法(分离细菌)。单细胞挑取法,利用选择培养基分离法）。八。微生物的遗传变异。1遗传性：亲代传给其子代一整套实现与其相同性状的遗传信息的特性。变异性：凡是在遗传物质水平上发生改变，进而引起某些相应性状发生改变的特性。碱基（核糖）核苷核苷酸基因DNA核酸染色体细胞核精品学习资料可选择pdf第3页，共5页-----------------------\n学习必备欢迎下载2，基因：是指一切生物体内储存遗传信息且有自主复制能力的遗传功能单位，其物质基础是一个具有特定核苷酸顺序的核酸片段。类型：1.结构基因（S）。控制某种蛋白质酶的合成，2、操纵基因（O），它的功能象“开关”，控制结构基因的表达。3、调节基因（R），具有调节功能，可以合成阻碍蛋白，附着在操纵基因，关闭结构基因的活动，进而阻碍酶的合成3，基因调控系统：操纵子（启动基因P操纵基因O结构基因S）。调节基因R。4，DNA的复制方式为为半保留复制，优越性在于保证了复制的精确性和遗传的稳定性。5，RNA种类：信使mRNA（功能是实现遗传信息在蛋白质上的表达，是遗传信息传递过程中的桥梁）。转移tRNA（携带符合要求的氨基酸，以连接成肽链，再经过加工形成蛋白质）。核糖体rRNA（核糖体的组成成分，由细胞核中的核仁合成）。7，变异的根本原因：是遗传物质的结构或数量发生了改变。类型：基因突变，基因重组。8，突变类型：按原因，分自发突变和诱发突变；按表型，分为形态突变、生理生化突变、抗性突变和致病性突变；按遗传物质的结构改变，可分为染色体畸变和基因突变。特点：1.自发性2.不对应性3.稀有性4.独立性5.诱变性6.稳定性7.可逆性9，基因重组。定义：凡是把两个不同性状个体内的遗传基因转移到一起，经过基因的重新组合，形成新遗传型个体的方式。重组可使生物体在未发生突变的情况下,产生新遗传型个体。原核微生物基因重组类型：转化、转导、接合和原生质体融合。10基因工程四大要素：目的基因、工具酶、载体分子和受体细胞。过程：切接转筛培表。11，PCR组成：①含靶序列的DNA（模板）；②寡核苷酸③具有热稳定性的DNA聚合酶；④四种脱氧核苷三磷酸⑤PCR缓冲液PRC技术基本原理：变性，退火，延伸。12，几种常用菌种保藏方法的比较：方法名称主要措施适宜菌种保藏期评价冰箱保藏法（斜面）低温各大类3~6月简便冰箱保藏法（半固体）低温细菌、酵母菌6~12月简便石蜡油封藏法低温、缺氧各大类1~2年简便沙土保藏法干燥、无营养产孢子微生物1~10年简便有效冷冻干燥法干燥无氧、低温、有各大类5~15年以上简便有效保护剂九．微生物的生态。1，生态系统组成：环境、生产者、消费者、分解者。功能：生物生产、能量流动、物质循环、信息传递和调节能力。2，水体自净作用：物理作用（稀释、沉淀）,化学作用(日光、氧气等对污染物分解)，生物作用：生物降解自净过程：稀释沉降，生物降解，溶解氧恢复，水体变清。3水体污染与自净指标的含义：1，P/H指数：该值越高，水越清。2，BIP指数（水污染生物指数）：该值越高，水越浑。3，氧浓度昼夜变化幅度：该值越高，水越清。4，污化带：多污带（寡毛颤蚯蚓）、α-中污带（轮虫类和纤毛虫类）、β-中污带（甲克昆虫）、寡污带（钟虫）。5，微生物与其他生物相互关系：有利（共生、互生）有害（寄生、捕食、拮抗、竞争）中性（种间关系）。十．饮用水生物处理。1，细菌总数定义：细菌总数是指将1ml样品接种到营养琼脂培养基中，经37℃，24小时培养所生长的细菌菌落总数。卫生学意义：反映样品的有机污染程度。检验方法：稀释倒平板法。卫生标准：细菌总数小于100(CFU/mL)大肠菌群定义：大肠菌群是指一群好氧和兼性厌氧，革兰氏阴性，无芽孢，在乳糖培养基中经37℃，24－48小时培养能产酸产气的杆状细菌。卫生学意义：（1）作为粪便污染的指示菌。（2）作为肠道致病菌污染的指示菌。测定方法:⑴发酵法（基本方法）:①初步发酵试精品学习资料可选择pdf第4页，共5页-----------------------\n学习必备欢迎下载验；②平板分离,③复发酵试验。⑵滤膜法（快速方法）。卫生标准：每100mL水样中不得检出2，饮用水常用消毒方法：⑴加氯消毒；⑵臭氧消毒；⑶紫外线消毒；(4)超声波消毒。供饮水消毒用的氯制剂分为液态氯、无机氯制剂和有机氯制剂。十一.废水生物处理。1，废水的水质污染指标定义：生化需氧量（在一定的温度、时间条件下，水中的有机污染物被微生物进行氧化分解时所消耗的溶解氧量）。化学需氧量（指用强氧化剂将水中的有机污染物氧化为CO2和H2O时所消耗的氧量）。悬浮固体。含氮化合物。BOD5：在20℃条件下，测定1L污水中所含的有机物被微生物氧化分解时，五日内所消耗的溶解氧毫克数来作为标准方法，这一指标称为五日生化需氧量，以BOD5表示。关系：CODcr>BOD5>CODmn2，废水的生物处理优点是：①效率高；②效果好；③适用范围广；④成本低，运转管理费用少；⑤可处理水量大，方法较成熟。作用机理：根据水体自净原理，利用微生物所产生的酶的催化作用和代谢活性，好氧或厌氧分解、转化废水中的有机物，从而使水体得到净化。类型：根据微生物的呼吸类型分（1）好氧处理：活性污泥法，氧化塘法；（2）兼性厌氧处理：生物膜法－洒滴池法，生物转盘法，塔式生物滤池法；（3）厌氧处理：沼气发酵法。根据微生物的生长系统分（1）悬浮生长系统：活性污泥法，沼气发酵法；（2）固定膜生长系统：生物膜法（3）藻－菌共生系统：氧化塘法）。根据设备的能耗情况分（1）耗能型：活性污泥法，生物转盘法，塔式生物滤池法；（2）节能型：洒滴池法，氧化塘法；（3）产能型：沼气发酵法）。3，活性污泥的定义：指由细菌、原生动物等微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起形成的具有很强吸附分解有机物能力的絮状物。活性污泥法作用机理：1.具有很强的吸附能力。2.具有很强的分解、氧化有机物的能力。3.具有良好的沉降性能力。4，活性污泥法的类型：推流式曝气法和完全混和曝气法。推流式曝气法优点是：①活性污泥中的细菌在池内可经历整个生长周期，处理效果良好而稳定。②不易发生混膨胀。缺点是：①易受到有机负荷或冲击负荷激增的影响。5，活性污泥膨胀的类型：非丝状菌膨胀和丝状菌膨胀。活性污泥膨胀的原因：温度高。氧不足。废水成分的影响。基质浓度的影响。活性污泥膨胀的控制：（1）采用化学混凝.（2）投加药剂。（3）控制运行条件（污泥负荷率、营养比例、溶解氧浓度）（4）改革工艺。6，生物膜法类型：洒滴池法、生物转盘法、塔式生物滤池法。7，氧化塘中存在三种作用：1.有机物的好氧分解和厌氧消化，这主要由细菌完成，2.光合作用，这主要由藻类和绿色植物完成。3.藻类细胞的消除，这主要由各种动物和微生物完成。氧化塘法的优点是：具有脱氮除磷功能，可作为三级处理设备，防止废水二次的污染发生，造价低，操作容易，管理费用少，还可养鱼植藕，增加收入。缺点：占地面积大8，废水生物处理对废水水质要求：①酸碱度要合适，好氧处理pH值应在6～9之间，厌氧处理pH值应在6.5～7.5之间；②温度要适宜，一般在20～40℃之间；③废水中不能含过多的有毒物质和油类物质；④废水中要含有微生物生长繁殖必需的各种营养元素，且各元素间的比例要适当；⑤废水中必须含有足量的和适宜的微生物才能有效进行处理。9，废水处理方法的选择（原则）：先用物理法除去固形物，再用化学法和生物法除去有机物，最后用理化方法和其他生物法进行深度处理，去氮除磷，实现净化。10，水体富营养化的危害：①造成水体缺氧，从而严重影响鱼的生存和渔业生产。②使水体产生霉味和臭味，降低水质。③许多藻类能产生毒素，对人和动物造成危害。控制措施有：①加强水体的生态学管理。②化学除藻。③生物学控制。④在经生化处理过的排放水中进行脱N、P处理。⑤采收藻类，综合利用。精品学习资料可选择pdf第5页，共5页-----------------------