環(huán)境工程微生物學ppt下載
這是一個關于環(huán)境工程微生物學ppt，主要介紹了微生物概論、病毒和亞病毒、原核微生物、真核微生物、微生物的生理、微生物的生長繁殖 與生存因子、微生物的遺傳與變異等內容。
1.緒論
1.1 微生物概論
一、什么是微生物
一切肉眼看不見或看不清的微小生物的總稱。是一些個體微小、構造簡單的低等生物。
二、人類對微生物的認識史
（1）一個難以認識的微生物世界
艾滋病，12～13年的潛伏期，人類免疫缺陷病毒（HIV）引起；
發(fā)霉的玉米、花生等胚附近，生長能產生劇毒真菌毒素的黃曲霉。
（2）微生物學發(fā)展史
史前期：約8000年前～1676，制曲、釀酒等
初創(chuàng)期：1676～1861，形態(tài)描述階段，列文虎克自制顯微鏡
奠基期：1861～1897，生理水平研究，巴斯德，科赫
發(fā)展期：1897～1953，生化水平研究，E.BÜchner
成熟期：1953～至今，分子生物學水平研究，J.Watson和F.Crick
三、微生物的分類和命名
三個概念
1.分類（classification）：
解決從個別到一般或從具體到抽象的問題。
2.鑒定（identification）：
與分類的概念相反。
3.命名（nomenclature）：
為新發(fā)現的微生物確定一個新學名。
（1）通用的分類單元
界（Kingdom）
門（Phylum）
綱（Class）
目（Order）
科（Family）
屬（Genus）
種（Species）
界是最大的分類單位，往下依次遞小
在越是大的分類單位中，生物彼此的共同特征越少，親緣關系越遠；在越是小的分類單位中，共同特征越多，親緣關系越近。
四、微生物的特點
1.體積小，面積大
比面值：某一物體單位體積所占的表面積，物體的體積越小，其比表面積越大
如：1cm3豌豆，總表面積6cm2，
1cm3球菌，總表面積6m2
2.吸收多，轉化快
如：Eschericha coli在1h內可分解其自重1000～10000倍的乳糖；
Candidautilis（產朊假絲酵母）合成蛋白質的能力比大豆強100倍，比牛強10萬倍。
3.生長旺，繁殖快
例：E. coli合適條件下，細胞分裂一次僅需12.5～20min，每晝夜可分裂72次，這時產生4722366500萬億個后代，總重約可達4722噸。
4.適應強，易變異
適應極端環(huán)境如高溫、高酸、高輻射等；
變異頻率低，但短時間能產生大量變異的后代。
5.分布廣，種類多
物種多樣性
生理代謝類型的多樣性
代謝產物的多樣性
遺傳基因的多樣性
生態(tài)類型的多樣性
1.2 環(huán)境工程微生物學的研究對象和任務
一、研究對象
1.微生物學及環(huán)境微生物學的基礎知識、理論、原理等；
2.多樣性的微生物資源
3.有益微生物
4.可用于污染治理的新微生物物種的發(fā)現、創(chuàng)造
5.病原微生物及其他不利環(huán)境的微生物
病毒：
沒有細胞結構
專性寄生在活的敏感細胞內
0.2µm以下
2.1.1 病毒的特點
形體極其微小
沒有細胞構造
每種病毒只含一種核酸
專性寄生
以核酸和蛋白質的裝配實現大量繁殖
離體條件，為無生命的生物大分子，長期保持侵染活力
對抗生素不敏感，對干擾素敏感
有的病毒核酸可整合到宿主基因組，誘發(fā)潛伏性感染
2.1.2 病毒的分類
按專性宿主分類：
1.動物病毒
寄生在人體和動物體內，引起疾病
2.植物病毒
寄生在植物體內，引起疾病
如煙草花葉病、番茄叢矮病、馬鈴薯退化病、水稻萎縮病和小麥黑穗病等
3.細菌病毒－噬菌體
1917年D.Herelle
在人的糞便中發(fā)現；
環(huán)境毒理學中將其作為
模式病毒；可評價水與
廢水的處理效率；殺菌。
3.放線菌病毒
4.藻類病毒
5.真菌病毒
DNA病毒
細小病毒組的成員一般是ssDNA
其余病毒都是dsDNA
RNA病毒
呼腸孤病毒組的成員是dsRNA
其余的病毒都是ssRNA
注：動物病毒以線狀的為dsDNA和ssRNA多，植物病毒以ssRNA為多，噬菌體以線狀的為dsRNA多
2.2 病毒的形態(tài)和結構
1.病毒的大小
多數能通過細菌過濾器，直徑多數在100nm（20～200nm）上下；
最大的病毒：牛痘苗病毒，直徑200nm
最小的病毒：口蹄疫病毒，直徑22nm
2.病毒的形態(tài)
動物病毒的形態(tài)有：球形、卵圓形、磚形等
植物病毒的形態(tài)有：桿狀、絲狀和球狀
噬菌體的形態(tài)有：蝌蚪狀和絲狀
病毒的群體形態(tài)（小知識）
大量聚集并使宿主細胞發(fā)生病變時，就形成了具有一定形態(tài)、構造并能用光學顯微鏡觀察和識別的特殊“群體”。
如：動植物細胞中的病毒包涵體
植物病毒在植物葉片上的枯斑
這類“群體形態(tài)”有助于病毒的分離、純化、鑒別和計數等
3.病毒的化學組成和結構
（1）化學組成
蛋白質和核酸
個體大的病毒除含蛋白質和核酸，還含脂類和多糖
病毒粒子：成熟的或結構完整的、具有感染力的病毒體
病毒粒子有兩種：
不具被膜的裸露病毒粒子
在核衣殼外面有被膜包圍所構成的病毒粒子
病毒粒的對稱體制
病毒粒的對稱體制只有兩種，即螺旋對稱和二十面對稱；
另外一些結構復雜的病毒，實質上是上述兩種對稱結合的結果，也稱為復合對稱。
二十面對稱
代表病毒為腺病毒（Adenovirus）
B.螺旋對稱型
代表病毒為煙草花葉病毒（TMV）
C.復合對稱型
2.3.1 病毒的繁殖
動物病毒、植物病毒和噬菌體的繁殖過程基本相似，此處以大腸桿菌T系噬菌體為例介紹繁殖過程
有如下四步：吸附，侵入，復制，聚集與釋放
1.吸附
T系噬菌體以尾部末端吸附到敏感細胞表面的某一特定的化學成分；
3.復制與聚集
裝配
4. 噬菌體的釋放
噬菌體粒子成熟后，其水解酶水解宿主細胞壁而使宿主細胞裂解，噬菌體粒子被釋放，進而重新感染新的宿主細胞。
2.3.2 病毒的溶原性
毒（烈）性噬菌體
侵入宿主細胞后，能引起宿主細胞裂解的噬菌體。
溫和噬菌體
侵入宿主細胞后，其核酸附著并整合在宿主染色體上，和宿主的核酸同步復制，宿主細胞不裂解而繼續(xù)生長
原噬菌體
在溶原細胞內的溫和噬菌體核酸稱為原噬菌體。
原噬菌體隨宿主細胞分裂傳給子代細胞，子代也成為溶原細胞。溶原性是遺傳特性。
原噬菌體沒有感染力，一旦脫離溶原性細菌的染色體后即恢復復制能力，形成毒性噬菌體。
在敏感菌株的名稱后加括號，括號內寫上λ，
如：大腸桿菌溶原性噬菌體的全稱
Escherichia coli K12(λ)
2.4.1 病毒的培養(yǎng)特征
1.液體培養(yǎng)
2.固體培養(yǎng)基
2.4.2 病毒的培養(yǎng)基
敏感細胞具備的條件
（1）活的敏感細胞
（2）能提供病毒附著的受體
（3）敏感細胞內沒有破壞特異性病毒的限制性核酸內切酶
動物病毒的培養(yǎng)基
植物病毒的培養(yǎng)基
噬菌體的培養(yǎng)基
2.5.1物理因素對病毒的影響
1.溫度
宿主細胞外的病毒，55～65℃范圍內1h可滅活
高溫滅活病毒的機理
高溫使病毒的核酸和蛋白質均受損傷，但滅活蛋白質更快；蛋白質變性阻礙了病毒吸附在宿主細胞上，削弱其感染力。
注：低溫不會滅活病毒
2.光及其他輻射
（1）紫外輻射
滅活部位是病毒的核酸，使核酸中的嘧啶環(huán)受到影響。
（2）可見光
日光對腸道病毒有滅活作用。
（3）離子輻射
X射線等
3.干燥
2.5.2化學因素對病毒的影響
1.破壞病毒蛋白質的化學物質
酚、低滲緩沖溶液環(huán)境
2.破壞核酸的化學物質
甲醛，亞硝酸，氨
3.影響病毒脂類被膜的化學物質
醚，十二烷基硫酸鈉，氯仿等
2.5.3抗菌物質對病毒的影響
一般抗菌物質對病毒無滅活作用
2.5.4 病毒在污水處理過程的去除效果
一級處理 30％
二級處理 90～99％
三級處理 滴度常用對數值下降4～6
1.類病毒
只含RNA一種成分、專性寄生在活細胞內的分子病原體
2.擬病毒
又稱類類病毒、殼內類病毒或病毒衛(wèi)星
指一類包裹在真病毒粒中的有缺陷的類病毒。
一般僅由裸露的RNA或DNA所組成
3.朊病毒（Prion）
又稱普利昂或蛋白侵染子
是一類不含核酸的蛋白質分子
可引起宿主體內現成的同類蛋白質分子發(fā)生與其相似的構象變化，從而使宿主致病。
引起的疾�。貉蛏ΠW病，瘋牛病，人的早老年性癡呆病，震顫病等
第三章 原核微生物
指一類細胞核無核膜包裹，只存在稱作核區(qū)的裸露DNA的原始單細胞生物
3.1.1 細菌的個體形態(tài)和大小
1.細菌的形態(tài)
（1）球狀
（2）桿狀
（3）螺旋狀
（4）絲狀（僅有少數）
細菌的大小以µm計，
如：E.Coli長2 µm，寬0.5 µm ，1500個相當一粒芝麻長
較大細菌，1997年在納米比亞海岸沉積物中發(fā)現的硫細菌（Thiomargarita namibiensis）0.1～0.3mm，肉眼可見。
較小細菌，1998年芬蘭學者E.O.Kajander發(fā)現引起尿結石的納米細菌（Nanobacteria），直徑僅50nm，為E.Coli的1/10，與病毒大小類似。分裂緩慢，三天才分裂一次，是目前所知最小的具有細胞壁的細菌。
3.1.2 細菌的細胞結構
細菌是單細胞微生物。
所有細菌的結構：細胞壁，原生質體。
原生質體包括：細胞質膜，細胞質及其內含物，擬核
部分細菌的特殊結構：芽孢、鞭毛、莢膜、粘液層、菌膠團、衣鞘及光合作用片層
聚－ß－羥丁酸（PHB）
類脂性質的碳源貯藏物，不溶于水，溶于有機溶劑，可用尼羅蘭或蘇丹黑染色，具有貯藏能量、碳源和降低細胞內滲透壓等作用。
Bacillus megaterium（巨大芽孢桿菌）在合適的條件下，其體內PHB可達細胞干重的60％左右。
PHB是由生物合成的高聚物，具有無毒、可塑和易降解等特點，正在大力開發(fā)應用于醫(yī)用塑料和快餐盒等的優(yōu)質原料。
異染粒
由多聚偏磷酸、核糖核酸、蛋白質、脂類及Mg2+組成，可用甲苯胺或甲烯藍染成紫紅色。
一般在含磷豐富的環(huán)境中形成，具有貯藏磷元素和能量以及降低細胞滲透壓等作用。
聚磷菌富含異染顆粒，可用于廢水中無機磷的處理。
硫粒
含硫粒的細菌能利用H2S做能源，氧化H2S為硫粒積累在菌體內。
當缺乏營養(yǎng)時，氧化體內硫粒為SO42-，從中取得能量。硫粒具有強的折光性，在光學顯微鏡下極易看到。
含硫粒的細菌，可以處理含H2S類的污染物。
3.1.3 細菌的生長繁殖
3.細菌的培養(yǎng)特征
菌落的特征是分類鑒定的依據。
可以從三方面看菌落的特征：
（1）菌落的表面特征
（2）菌落的邊緣特征
（3）縱剖面的邊緣特征
3.1.4 細菌的物理化學性質
3.2.1 古菌的特點
1.形態(tài)：薄，扁平；
2.細胞結構：多含脂蛋白，不含二氨基庚二酸和胞壁酸；
3.代謝：多樣性，代謝中有特殊的輔酶；
4.呼吸類型：多數厭氧
5.繁殖：繁殖速度慢，進化速度慢
6.生活習性：極端環(huán)境生活。
3.2.2 古菌的分類
真核生物是一大類細胞核具有核膜，能進行有絲分裂，細胞質中存在線粒體或同時存在葉綠體等多種細胞器的生物。
真菌、顯微藻類和原生動物等屬于真核生物類的微生物，稱為真核微生物
真核微生物的主要類群
4.1.1 原生動物的一般特征
1.概念
動物中最原始、最低等、結構最簡單的單細胞動物。
動物學中列為原生動物門。
2.大小
10～300µm
3.細胞結構
單細胞生物，無細胞壁，有細胞膜、細胞質，有分化的細胞器，細胞核有核膜
5.原生動物的營養(yǎng)類型
（1）全動性營養(yǎng)－－絕大多數
吞食其他生物和有機顆粒為食
（2）植物性營養(yǎng)
有色素的原生動物如綠眼蟲等，進行光合作用。
（3）腐生性營養(yǎng)
某些無色鞭毛蟲或寄生的原生動物，借助體表的原生質膜吸收環(huán)境和寄主的有機物
肉足綱可分為兩個亞綱，即根足亞綱和輻足亞綱
4.1.3 原生生物的胞囊
形成原因
環(huán)境條件變壞，可以使原生動物不能正常生活而形成胞囊。
環(huán)境變壞指：如水干枯、水溫和pH值過高或過低，溶解氧不足，缺乏食物或排泄物積累過多，廢水中的有機物濃度超過它的適應能力等。
4.3.1 藻類的一般特征
1.形態(tài)大小和細胞結構
形體大小和結構差異大，小的藻類只能在光學顯微鏡下觀察；
有單細胞的個體和群體，群體是若干個個體以膠質相連，大小以微米計；
4.4.1 概述
真菌(Fungi)分布廣泛，類群龐大，形態(tài)差異極大，約有十幾萬種。
菌體形態(tài)大小差別很大。
生殖方式為無性或有性，同宗或異宗配合。生活循環(huán)簡單或復雜。
生活習性，兼性或專性腐生，寄生或共生。
在有機物的生物處理中起積極作用。
①有邊緣清楚的核膜包圍著細胞核，而且在一個細胞內有時可以包含多個核，其它真核生物很少出現這種現象；
②不含葉綠素，營養(yǎng)方式為異養(yǎng)吸收型；
③以產生大量孢子進行繁殖；
④除酵母菌為單細胞外，一般具有發(fā)達的菌絲體。
陸生性較強
4.4.2 酵母菌
酵母菌(yeast)一般泛指能發(fā)酵糖類的各種單細胞真菌。
在分類系統(tǒng)中分別屬于擔子菌綱、子囊菌綱和半知菌綱。
有氧化型和發(fā)酵型兩種。
4.4.3 霉菌
霉菌(mould,mold)屬于絲狀真菌(filamentous fungi)。
通常指那些菌絲體較發(fā)達又不產生大型子實體結構的真菌。
霉菌包括分類學上許多不同綱或類的真菌，它們分別屬于藻狀菌綱、子囊菌綱、擔子菌綱和半知菌類。
霉菌在自然界分布極為廣泛，只要存在有機物就有他們的蹤跡；
在自然界中，霉菌是最重要的有機物分解者，把其他生物難以利用的復雜有機物如纖維素和木質素徹底分解轉化，成為綠色植物可以重新利用的養(yǎng)料。
4.4.4 蕈菌
蕈菌俗稱傘菌，通常指能形成大型肉質子實體的真菌。
在分類上屬于子囊菌綱和擔子菌綱， 均為絲狀真菌。
它包括食用菌和藥用菌，其中多數為食用菌，蛋白質含量很高，氨基酸種類齊全，還含有多種維生素，營養(yǎng)豐富，；有的含抗癌物質，可藥用。
少數有毒或引起木材腐爛。
第五章 微生物的生理
內容提要
基本概念
酶的基本概念，本質，催化特性
酶的分類，影響酶活的因素
微生物細胞的元素組成
微生物的營養(yǎng)物質
微生物的營養(yǎng)類型
微生物的培養(yǎng)基及類型
營養(yǎng)物質進入細胞的方式
5.1 微生物的酶
1857年,巴斯德等提出酒精發(fā)酵是細胞活動的結果。1878年，提出“酶”的名稱；
Liebig等提出發(fā)酵現象是由于溶解于細胞液中的酶引起的；
1897年，Büchner兄弟用不含細胞的酵母汁實現了發(fā)酵，證明了發(fā)酵與細胞無關；
1913年，Michaelis等提出了酶促動力學原理；
1926年，Sumner第一次從刀豆中提出了脲酶結晶，并證明其具有蛋白質性質；
20世紀30年代，Northrop又分離出結晶的蛋白酶、胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶，確立了酶的蛋白質本質。
……………..
（1）用量少而催化效率高；
（2）不改變化學反應的平衡點
（3）可降低反應的活化能
（1）催化效率高：
反應速度是無酶催化或普通人造催化劑催化反應速度的10的6次方至10的16次方倍。
(3) 敏感性：對環(huán)境條件極為敏感，酶容易失活
(4) 酶活力的調節(jié)控制：如抑制劑調節(jié)、共價修飾調節(jié)、反饋調節(jié)、酶原激活及激素控制等。調整的本質是酶的活性中心的改變（有或無、優(yōu)或劣
(5) 酶的催化活力與輔酶、輔基及金屬離子有關，有些酶是復合蛋白質，其中的小分子物質(輔酶、輔基及金屬離子)與酶的催化活性密切相關。若將它們除去，酶就失去活性。
(6) 反應條件溫和：常溫、常壓、中性。
（1）酶的蛋白質本質
所有的酶都是蛋白質。有的是簡單蛋白質，有的是結合蛋白質。
酶同其他蛋白質一樣，由氨基酸組成。
（2）酶的組成
根據組成成分分為：
簡單蛋白質酶
結合蛋白質酶（結合非蛋白組分后才表現出酶的活性）兩類。 酶蛋白結合非蛋白組分后形成的復合物稱“全酶”，全酶=酶蛋白+輔助因子。
彌補氨基酸基團催化強度的不足，改變并穩(wěn)定活性中心或改變底物化學鍵穩(wěn)定性（底物—酶的催化對象）。
例如：羧肽酶中的鋅離子：可穩(wěn)定活性中心使肽鍵失穩(wěn)、吸附羧氧原子。
在酶促反應中運輸轉移電子、原子或某些功能基，如參與氧化還原或運載酰基的作用，協(xié)助活性中心基團快速轉移。
根據酶蛋白分子的特點又可將酶分為三類
單體酶 (monomericenzyme)：只有一條多肽鏈。
寡聚酶 (oligomericenzyme)：由幾個甚至幾十個亞基組成，這些亞基可以是相同的多肽鏈，也可以是不同的多肽鏈。
多酶體系 (multienzyme system)：是由幾種酶彼此嵌合形成的復合體。
（1）水解酶類
（2）氧化還原酶類
（3）異構酶類
（4）轉移酶類
（5）裂解酶類
（6）合成酶類
5.2 微生物的營養(yǎng)
新陳代謝
異化作用
同化作用
1.微生物細胞的化學元素組成
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六種元素占微生物細胞干重的97%；
其它為微量元素。
細胞組成元素的來源物質稱為營養(yǎng)（物質）。
2.微生物的營養(yǎng)物質
微生物的營養(yǎng)物質按其在機體中的生理作用可區(qū)分為：碳源、氮源、無機鹽、生長因子和水五大類。
為細胞提供所需的含K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo無機鹽類。
作用：
酶活性中心；
維持生物大分子和細胞結構的穩(wěn)定性；
調節(jié)并維持細胞的滲透壓平衡；
控制細胞的氧化還原電位和作為某些微生物生長的能源物質。
生長因子通常指那些微生物生長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滿足機體生長需要的有機化合物。
主要包括維生素(vitamin)、氨基酸與嘌呤與嘧啶三大類。
水是微生物生長所必不可少的，也是微生物的組份。
水在細胞中的生理功能主要有：
生化反應介質；
溶劑與運輸介質；
溫度緩沖等作用。
根據碳源、能源及電子供體性質的不同，可將絕大部分微生物分為四種類型：
光能無機自養(yǎng)型
光能有機異養(yǎng)型
化能無機自養(yǎng)型
化能有機異養(yǎng)型
能以CO2、CO或CO32-為唯一碳源，并利用光能進行生長的的微生物。
它們能利用無機物如水、硫化氫、硫代硫酸鈉或其他無機化合物使CO2等固定還原成細胞物質，并且伴隨元素氧（硫）的釋放。
藻類、藍細菌和光合細菌屬于這一類營養(yǎng)類型。
不具有光合色素，以CO2或碳酸鹽作為的唯一碳源，能利用無機物氧化過程中放出的化學能作為它們生長所需的能量進行生長。
能利用電子供體如H2、H2S、Fe2+或NO2-等使CO2還原成細胞物質。
屬于這類微生物的類群有硫化細菌、硝化細菌、氫細菌與鐵細菌等。
以光能為能源，以有機物作為供氫體，將CO2還原為有機物的一類厭氧微生物。
紅螺屬的一些細菌就是這一營養(yǎng)類型的代表：光能有機營養(yǎng)型細菌在生長時通常需要外源的生長因子。
生長所需的能量來自有機物氧化過程放出的化學能，生長所需要的碳源主要是一些有機化合物，如淀粉、糖類、纖維素、有機酸等。
已知的絕大多數微生物屬于化能有機營養(yǎng)型。
（1）碳氮磷比
不同微生物細胞的元素組成比例不同，對營養(yǎng)元素的需求比例也不同。
主要考慮碳氮和磷的比例。
根據實際情況和需要來選擇合適的比例。
培養(yǎng)基是人工配制的，適合微生物生長繁殖或產生代謝產物的營養(yǎng)基質。
培養(yǎng)基中應含滿足微生物生長發(fā)育的：水分、碳源、氮源、生長因子以及基本的離子，磷、硫、鈉、鈣、鎂、鉀和鐵及各種微量元素。
此外，培養(yǎng)基還應具有適宜的酸堿度(pH值)和一定緩沖能力及一定的氧化還原電位和合適的滲透壓。
基礎培養(yǎng)基
選擇培養(yǎng)基
鑒別培養(yǎng)基
富集培養(yǎng)基
5 營養(yǎng)物質進入細胞
四種方式：
單純擴散－－濃度梯度作用
促進擴散－－濃度梯度為動力，載體幫助
主動運輸－－代謝能為動力，載體幫助，胞外到胞內
基團轉位－－復雜運輸系統(tǒng)完成，物質起化學變化
5.3 微生物的產能代謝
內容提要
1.新陳代謝、合成代謝、產能代謝
2.好氧呼吸、無氧呼吸、發(fā)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途徑和TCA循環(huán)及產能
5.厭氧呼吸的類型
代謝是細胞內發(fā)生的各種化學反應的總稱，它主要由分解代謝和合成代謝兩個過程組成。
分解代謝是指細胞將大分子物質降解成小分子物質，并在這個過程中產生能量。
合成代謝是指細胞利用簡單的小分子物質合成復雜大分子的過程，在這個過程中要消耗能量。
合成代謝所利用的小分子物質來源于分解代謝過程中產生的中間產物或環(huán)境中的小分子營養(yǎng)物質。
5.3.1 產能代謝和呼吸作用的關系
1.呼吸作用的本質
氧化與還原反應的統(tǒng)一過程。
2.呼吸的類型
發(fā)酵、好氧呼吸及無氧呼吸；
微生物的呼吸作用產生能量。
3.微生物產能的方式和種類：
電能（電子移動產生）
化學能（氧化有機物和無機物的化學反應中釋放的能量）
機械能（運動產生的）
光能（發(fā)光細菌產生的）
微生物能量的轉化
變?yōu)闊�，散失�?br />
供合成反應和生命的其他活動；
貯存在ATP（三磷酸腺苷）中。
（1）氧化磷酸化
好氧微生物呼吸時，通過電子傳遞體系產生ATP的過程。
氧化磷酸化的過程表示為：
電子傳遞體系
電子傳遞體系由NAD（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）或NADP（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）、FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）或FMN（黃素單核苷酸）、輔酶Q、細胞色素b、細胞色素c1等組成。
電子傳遞體系的功能：
接受電子
合成ATP，把電子傳遞過程釋放的能量貯存
電子傳遞體系在細胞中的部位
原核微生物－－細胞質膜
真核微生物－－線粒體
（2）底物水平磷酸化
厭氧微生物和兼性厭氧微生物在底物氧化過程中，產生一種含高自由能的中間體，這一中間體將高能鍵交給ADP，使ADP磷酸化而生成ATP。
（3）光合磷酸化
光引起葉綠素、菌綠素或菌紫素逐出電子，通過電子傳遞產生ATP的過程。
5.3.2 產能代謝與呼吸類型
1.發(fā)酵
發(fā)酵的種類有很多，可發(fā)酵的底物有糖類、有機酸、氨基酸等，其中以微生物發(fā)酵葡萄糖最為重要。
生物體內葡萄糖被降解成丙酮酸的過程稱為糖酵解，主要分為四種途徑：EMP途徑、HMP途徑、ED途徑、磷酸解酮酶途徑。
兩大步驟
（1）兩大步驟
第一步：不涉及氧化還原反應的預備性反應，生成2分子中間產物 3－磷酸甘油醛；
第二步：發(fā)生氧化還原反應，合成ATP并形成兩分子的丙酮酸。
如： 釀酒酵母進行的酵母菌同型酒精發(fā)酵；
由德氏乳桿菌、嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌進行的同型乳酸發(fā)酵。 ………..
通過這些發(fā)酵，微生物可獲得生命活動需要的能量，人類則可獲得代謝產物
發(fā)酵僅為專性厭氧菌或兼性厭氧菌在無氧條件下的生物氧化機制，產能機制是底物水平的磷酸化反應。
在發(fā)酵條件下有機化合物只是部分地被氧化，因此，只釋放出一小部分的能量。
發(fā)酵過程的氧化是與有機物的還原偶聯(lián)在一起的。
定義：當存在外在的最終電子受體－－分子氧時，底物可全部被氧化成CO2和H2O，并產生ATP。這種氧化稱為好氧呼吸（或呼吸作用）。
呼吸鏈－電子傳遞鏈
好氧呼吸產能的代表途徑；
指由丙酮酸經過一系列循環(huán)反應而徹底氧化、脫羧，形成CO2、H2O和NADH2的過程。
是廣泛存在于各種生物體中的重要化學反應，在好氧微生物中普遍存在，也稱為三羧酸循環(huán)；
由諾貝爾獎獲得者（1953）、德國學者H.A.Kerbs于1937年提出。
好氧呼吸過程中，葡萄糖的氧化分解為兩階段
（1）葡萄糖經EMP途徑酵解，不需要消耗氧，形成中間產物－－丙酮酸；
（2）丙酮酸的有氧分解（TCA循環(huán)）。
一般認為真正的TCA循環(huán)開始于2C化合物乙酰輔酶A與4C化合物草酸乙酰的縮合。
從產能的角度看，通常把丙酮酸進入TCA循環(huán)前的“入門反應”－脫羧作用所產生的NADH+H+也計入，相當于6個ATP。
若從EMP途徑開始算起，即葡萄糖的開始酵解，則EMP途徑生成2分子丙酮酸產生2個ATP和2個NADH+H+ ；
總反應式：
從丙酮酸脫羧開始：
從葡萄糖開始，能量統(tǒng)計
定義：指一類呼吸鏈末端的氫受體為外源無機氧化物（少數為有機氧化物）的生物氧化。
氧化底物一般為有機物，如：葡萄糖、乙酸等，被氧化為CO2，生成ATP。
根據呼吸鏈末端氫受體的不同，可有多種呼吸類型。
（1）硝酸鹽呼吸－－NO3-作為最終電子受體
NO3-被還原成NO2-、N2O和N2，供氫體可以是葡萄糖、乙酸、甲醇等有機物，也可以是H2和NH3
該過程叫脫氮作用，也叫反硝化作用或硝酸鹽還原作用。
能進行硝酸鹽呼吸的都是兼性厭氧微生物－－反硝化細菌。
生物處理中，可除去含氮化合物中的氮。
（2）硫酸鹽呼吸
是一類稱作硫酸鹽還原菌的嚴格厭氧菌在無氧條件下獲取能量的方式；
特點：底物脫氫后，經呼吸鏈遞氫，最終由末端氫受體受氫，在遞氫過程中與氧化磷酸化作用相偶聯(lián)而獲得ATP。
硫酸鹽呼吸最終還原產物是H2S。
石油管道中，厭氧微生物的硫酸鹽呼吸產生的H2S使管道環(huán)境為酸性，易腐蝕管道；
生物處理中，該呼吸產生的H2S可以和某些重金屬離子結合形成硫化物沉淀，而除去水中重金屬污染。
（3）碳酸鹽呼吸
以CO2或重碳酸鹽作為呼吸鏈末端氫受體的無氧呼吸。
產甲烷菌可利用甲醇、乙醇、乙酸等作為氫供體，將CO2還原為CH4。
可以用來獲得清潔能源－－甲烷氣。
有機廢物的衛(wèi)生填埋等需要考慮厭氧產生的甲烷氣，可以收集來作為能源。
5.4 微生物的合成代謝
5.4.1自養(yǎng)微生物的CO2固定
1.厭氧乙酰－CoA途徑
又稱為活性乙酸途徑，這種非循環(huán)式的CO2固定機制，主要存在于一些產乙酸菌、硫酸鹽還原菌和產甲烷菌等化能自養(yǎng)細菌中。
藻類的光合作用和呼吸作用
藻類依靠體內的光合色素，從H2O的光解中獲得H2，還原CO2為[CH2O]n。
利用現成的有機物作碳源和能源
利用部分中間代謝產物及分解代謝中產生的ATP合成自身細胞的各種組分。
參閱相關書籍，了解異氧微生物細胞物質合成的途徑，了解代謝回補。
總結
能量代謝是微生物新陳代謝的核心。
研究能量代謝就是追蹤有機物、無機物或日光輻射能這些最初能源是如何一步步轉變成生命活動能源ATP的。
絕大多數微生物是異氧微生物，利用有機物作為能源，通過生物氧化以及與此相聯(lián)的氧化磷酸化或底物水平磷酸化形成ATP。
生物氧化必須經歷脫氫、遞氫和受氫三個階段，按最終氫受體的性質分好氧呼吸、厭氧呼吸和發(fā)酵。
好氧呼吸產能效率最高，無氧呼吸次之，發(fā)酵最低。
EMP途徑和TCA循環(huán)是微生物利用糖類進行能量代謝的兩個重要途徑。
思考
1.什么叫新陳代謝？合成代謝和分解代謝有什么區(qū)別和聯(lián)系？
2.微生物呼吸的本質是什么？有什么類型？各有什么特點？
3.電子傳遞體系通常由什么組成？有什么功能？
4.發(fā)酵的含義是什么？酒精發(fā)酵是如何進行的？
5.什么叫底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化？
6.EMP途徑的產物是什么？產能如何？TCA途徑的產能如何？葡萄糖在好氧條件是如何徹底氧化，產能如何？
第六章 微生物的生長繁殖 與生存因子
6.1 微生物的生長繁殖
6.1.1 微生物生長繁殖的概念
1.生長、繁殖
生長：微生物細胞的增長。（單細胞、多細胞）
繁殖：微生物個體數目的增加。
群體生長：個體的進一步生長，就引起了群體的生長；群體的生長可以用重量、體積、個體濃度或密度指標來測定。
群體生長＝個體生長+個體繁殖
一般微生物的研究和應用中，只有群體的生長才有意義，所以通常講的“生長”是指群體生長。
（1）概念
兩次細胞分裂的時間間隔，稱為世代時間。
（2）影響
世代時間受培養(yǎng)環(huán)境的影響。
不同的微生物，生長繁殖速度不同，世代時間也有不同。
6.1.2 測定微生物繁殖的方法
一、測生長量
6.1.3 微生物的生長規(guī)律
1 培養(yǎng)方法
分批培養(yǎng)：一定的環(huán)境下，微生物在一個有液體培養(yǎng)基的容器內生長繁殖。
連續(xù)培養(yǎng)：流入新鮮培養(yǎng)基的同時不斷流出培養(yǎng)物的培養(yǎng)方式。
（1）延滯期
又稱停滯期、調整期或適應期。指少量微生物接種到新培養(yǎng)液中后，在開始培養(yǎng)的一段時間內細胞數目不增加的時期。
影響延滯期長短的因素：
① 接種齡 接種齡即“種子” 的群體生長年齡，，亦即它處在生長曲線上的哪一個階段。實驗證明，如果以對數期接種齡的“種子”接種，則子代培養(yǎng)物的延滯期就短。
② 接種量 接種量的大小明顯影響延滯期的長短。（基數大）
③ 培養(yǎng)基成分 接種到營養(yǎng)豐富的天然培養(yǎng)基中的微生物，要比接種到營養(yǎng)單調的組合培養(yǎng)基中的延滯期短。
（2）指數期
又稱對數期，是指在生長曲線中，緊接著延滯期的一個細胞以幾何級數速度分裂的一段時期。
繁殖代數n：x2=x1·2n
以對數表示：lgx2=lgx1+nlg2
生長速率常數R
（3）穩(wěn)定期
又稱靜止期或最高生長期。
特點：
細胞數目不增加(R=0)，即處于新繁殖的細胞數與衰亡的細胞數相等，或正生長與負生長相等的動態(tài)平衡之中。
菌體產量達到了最高點，而且菌體產量與營養(yǎng)物質的消耗間呈現出一定的比例關系
細胞長、大
代謝旺盛(RNA含量增加)
誘導酶迅速合成
對不良條件敏感，抵抗力降低
（4）衰亡期
特點：
個體死亡的速度超過新生的速度(繁殖數<死亡數)，整個群體就呈現出負生長（R<0）。
細胞形態(tài)多樣，例如會產生很多膨大、不規(guī)則的退化形態(tài)；
有的微生物因蛋白水解酶活力的增強就發(fā)生自溶；
有的微生物在這時產生或釋放對人類有用的抗生素等次生代謝產物；
在芽孢桿菌中，芽孢釋放往往也發(fā)生在這一時期
產生衰亡期的原因主要是外界環(huán)境對繼續(xù)生長越來越不利，從而引起細胞內的分解代謝大大超過合成代謝，繼而導致菌體死亡。
如：營養(yǎng)物耗盡，細菌利用貯存顆粒進行內源呼吸造成自身溶解；有毒代謝物積累，抑制細菌生長等。
活性污泥法的微生物的生長規(guī)律和純菌種的一致，生長曲線也相似；
一般劃為三個階段：生長上升階段、生長下降階段、內源呼吸階段
3. 連續(xù)培養(yǎng)微生物的生長規(guī)律
兩種連續(xù)培養(yǎng)方式：
恒濁連續(xù)培養(yǎng)：維持培養(yǎng)液中細菌的濃度恒定。
恒化連續(xù)培養(yǎng)：維持進水中營養(yǎng)成分恒定。適合污水生物處理。
恒濁器：
這是根據培養(yǎng)器內微生物的生長密度，并借光電控制系統(tǒng)來控制培養(yǎng)液流速，以取得菌體密度高、生長速度恒定的微生物細胞的連續(xù)培養(yǎng)器。
在恒濁器中的微生物，始終能以最高生長速率進行生長，并可在允許范圍內控制不同的菌體密度。
在連續(xù)培養(yǎng)中，微生物的生長狀態(tài)和規(guī)律與分批培養(yǎng)不同，往往是處在相當于分批培養(yǎng)中生長曲線的某一生長階段。
如：廢水生物處理的連續(xù)運行過程中，活性污泥中的微生物處在相當于分批培養(yǎng)生長曲線的生長階段：加速期或對數期，或靜止期或衰亡期。
污水連續(xù)處理中，細菌生長狀態(tài)跟具體的生物處理方法有關，不同的生物反應構筑物，細菌的生長狀態(tài)可能不同，甚至在同一個構筑物中，不同位置的細菌生長狀態(tài)，但要以某種狀態(tài)為主。
廢水生物處理設計時，按廢水的水質情況，可利用不同階段的微生物處理廢水。
如：
常規(guī)活性污泥法，生長下降階段（減速、靜止期）
生物吸附法，生長下降階段（靜止期）
高負荷活性污泥法，生長上升階段（對數期），和生長下降階段（減速期）
延時曝氣法處理低濃度有機廢水，利用衰亡期微生物
6.2 微生物的生存因子
一、 溫度
微生物也有最適應的pH 范圍，微生物不同，pH范圍不同。
多數細菌：最佳6.5～7.5，適應范圍4～10；一般要求中性或偏堿性；
放線菌：最佳7.5～8.0，一般要求中性或偏堿性；
霉菌和酵母菌：可在酸性或偏堿性環(huán)境生活，最喜歡3～6的環(huán)境。生長極限：1.5～10。
1.污水處理生物處理構筑物內pH控制在6.5～8.5之間。
2.微生物培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)基的pH值下降或上升，如何調控？（加入緩沖物質，或通過在線監(jiān)測用泵加酸或堿）
3.污泥厭氧處理時，也要控制好pH，一般在6.6～7.6，最好控制在6.8～7.2之間。
三、氧化還原電位
用Eh表示，單位為V或mV。
氧化環(huán)境時， Eh為正，充滿氧氣時，上限為+820mV；還原環(huán)境時，mV為負，充滿氫氣時，下限為-400 mV。
好氧生物處理系統(tǒng)中，為了保證微生物的正常工作，必須為它們提供足夠的溶解氧。
工程上，通常采用鼓風曝氣的形式向水中強制充氧。反應器中，采用何種方式？
對于生活污水廠，BOD5200～300mg/L。如果曝氣池的活性污泥濃度在2000～3000mg/L時，溶解氧必須保證在2mg/L以上。通�？刂圃�3～4mg/L。
當供氧不足時，也會造成污泥的絲狀菌膨脹。
可分為兩種，一種有氧就要死亡；另一種，有氧無氧無所謂，生活過程中，不會中毒也不利用氧。
通常說的厭氧菌多指第一種，稱為專項厭氧菌。它在有氧條件下，代謝過程中會產生過氧化氫，但體內不具有過氧化氫酶，專性厭氧微生物將被過氧化氫殺死。
（三）兼性厭氧菌
有氧無氧都能生存。
作用：
1.積極作用：a.污水處理
溶解氧充足時，好氧菌與兼性菌都起作用，當供氧故障時，兼性菌仍可起作用，但不如有足夠溶解氧時處理效果好。
b.水解酸化
c.脫氮
2.消極作用：a.土壤脫氮，N素損失，土壤肥力下降。
b.產生亞硝酸胺
1.輻射
2.水的活度
3.滲透壓
3.表面張力（如：表面活性劑）
遺傳型
又稱基因型，指某一生物個體所含有的全部遺傳因子即基因組所攜帶的遺傳信息。是一種內在的可能性或潛力。
飾變
外表的修飾性改變，即一種不涉及遺傳物質結構改變而只發(fā)生在轉錄、轉譯水平上的表型變化。
微生物遺傳變異的應用
遺傳是相對的，變異是絕對的。
利用物理因素、化學藥物處理微生物提高其變異頻率，可獲得具有優(yōu)異特性的變異菌株。
工業(yè)廢水生物處理中，可以用含有某些污染物的廢水篩選、培養(yǎng)菌種，使其適應并有高效降解其中污染物能力。
植物病毒的重建試驗
H.Fraenkel-Conrat（1956）用含RNA的煙草花葉病毒（TMV）進行植物病毒重建實驗：
將TMV放在一定濃度的苯酚溶液中振蕩，就能將它的蛋白質外殼和RNA核心分離，發(fā)現裸露的RNA能感染煙草，而蛋白質不感染煙草。
選用一株與TMV近緣的霍氏車前花葉病毒HRV進行實驗。
11.原生生物：原生生物是動物中最原始、最低等、結構最簡單的單細胞動物。
12.胞囊：胞囊是抵抗不良環(huán)境的一種休眠體。
13.酶：酶是動物、植物及微生物等生物體內合成的，催化生物化學反應的，并傳遞電子、原子和化學基團的生物催化劑。
14.酶的活性中心：酶的活性中心是指酶蛋白分子中與底物結合，并起催化作用的小部分氨基酸微區(qū)。
15.競爭性抑制：與底物結構類似的物質爭先與酶的活性中心結合，從而降低酶促反應速度，這種作用稱為競爭性抑制。
16.非競爭性抑制：抑制劑與酶活性中心以外的位點結合后，底物仍可以與酶活性中心結合，但酶不顯示活性，這種作用稱為非競爭性抑制。
17.新陳代謝：微生物從外界中不斷地攝取營養(yǎng)物質，經過一系列的生物化學反應，轉變成細胞的組分，同時產生廢物并排泄到體外，這個過程稱新陳代謝。新陳代謝包括同化作用和異化作用。
18.培養(yǎng)基：根據各種微生物的營養(yǎng)要求，將水、碳源、氮源、無機鹽及生長因子等物質按一定的比例配制而成的，用以培養(yǎng)微生物的基質，即培養(yǎng)基。
19.選擇培養(yǎng)基：利用微生物對各種化學物質敏感程度的差異，在培養(yǎng)基中加入染料、膽汁酸鹽、金屬鹽類、酸、堿或抗生素等其中的一種，用以抑制非目的微生物的生長并使所要分離的微生物生長繁殖的培養(yǎng)基，叫選擇培養(yǎng)基。
20.鑒別培養(yǎng)基：幾種細菌由于對培養(yǎng)基中某一成分的分解能力不同，其菌落通過指示劑顯示出不同的顏色而被區(qū)分開，這種起鑒別和區(qū)分不同細菌作用的培養(yǎng)基，叫鑒別培養(yǎng)基。
21.外源呼吸：微生物利用外界供給的能源進行呼吸，叫作外源呼吸。
22.內源呼吸：如果外界沒有供給能源，而是利用自身內部貯存的能源物質進行呼吸，則叫內源呼吸。
23.生長：同化作用大于異化作用，微生物的細胞不斷迅速增長這叫做生長。
24.繁殖：當單細胞個體生長到一定程度時，由一個親代細胞分裂為兩個大小、形狀與親代細胞相似的子代細胞使得個體數目增加，這是單細胞微生物的繁殖。
25.世代時間：細菌兩次細胞分裂之間的時間，稱為世代時間。
26.分批培養(yǎng)：分批培養(yǎng)是將一定量的微生物接種在一個封閉的、盛有一定量的液體培養(yǎng)基的容器內，保持一定的溫度、PH和溶解氧量，微生物在其中生長繁殖。
27.細菌生長曲線：以細菌個數或細菌數的對數或細菌的干重為縱坐標，以培養(yǎng)基時間為橫坐標，連接坐標系上各點成一條曲線，即細菌生長曲線。
28.好氧微生物：在有氧存在條件下才能生長的微生物叫好氧微生物。
29.原始公生關系：是指兩種單獨生活的生物共存于同一環(huán)境中，相互提供營養(yǎng)及其他生活條件，雙方互為有利，相互收益，當兩者分開時各自可單獨生存。
30.共生關系：共生關系是指兩種不能單獨生活的微生物共同生活于同一環(huán)境中，各自執(zhí)行優(yōu)勢的生理功能，在營養(yǎng)上互為有利，組成共生體，這兩者之間的關系就叫公生關系。
31.遺傳：微生物將其生長發(fā)育所需要的營養(yǎng)類型和環(huán)境條件，以及對這些營養(yǎng)和外界環(huán)境條件產生的一定反應，或出現的一定性狀傳給后代，并相對穩(wěn)定地一代一代傳下去。
32.變異：當微生物從它適應的環(huán)境遷移到不適應的環(huán)境后，微生物改變自己對營養(yǎng)和環(huán)境條件的要求，在新的生活條件下產生適應新環(huán)境的酶，從而適應新環(huán)境并生長良好，這是遺傳的變異。
33.自發(fā)突變：自發(fā)突變是指某種微生物在自然條件下，沒有人工參與而發(fā)生的基因突變。
34.誘發(fā)突變：誘發(fā)突變是利用物理的或化學因素處理微生物，促使少數個體細胞的DNA分子結構發(fā)生改變。
35.定向培育：定向培育是人為用某一特定環(huán)境條件長期處理某一微生物群體，同時不斷將它們進行移種傳代，以達到累積和選擇合適的自發(fā)變體的一種古老的育種方法。
36.土壤自凈：土壤對施入其中一定負荷的有機物或有機污染無具有吸附和生物降解能力，通過各種物理、生化過程自動分解污染物使土壤恢復到原有水平的凈化過程，稱土壤自凈。
37.水體自凈：河流接納了一定量的有機污染物后，在物理的、化學的和水生物等因素的綜合作用后得到凈化，水質恢復到污染前的水平和狀態(tài)，叫做水體自凈。
38.硝化作用：氨基酸脫下的氨，在有氧的條件下，經亞硝酸細菌和硝酸細菌的作用轉化為硝酸，這稱為硝化作用。
39.固氮作用：在固氮微生物的固氮催化作用下，把分子氮轉化為氨，進而合成有機氮化合物，這叫固氮作用。
40.硫化作用：在有氧條件下，通過硫細菌的作用將硫化氫氧化為元素硫，再進而氧化為硫酸，這個過程稱為硫化作用。
41.反硫化作用：土壤淹水、河流、湖泊等水體處于缺氧狀態(tài)時，硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽和次亞硫酸鹽在微生物的還原作用下形成硫氫，這種作用就叫反硫化作用。
42.活性污泥絲狀膨脹：由于絲狀細菌極度生長引起的活性污泥膨脹乘活性污泥絲狀膨脹。
填空題(每空0.5分,共15分)
1.微生物可劃分為：原核微生物和真核微生物兩大類
2.微生物的特點1個體極小 2分布廣，種類繁多 3繁殖快 4易變異
3.病毒的化學組成：蛋白質、核酸、類脂質、多糖
4.病毒的結構：蛋白質衣殼和核酸內芯
5.病毒的繁殖過程：吸附、侵入、復制、聚集、釋放
6.病毒對物理因素的抵抗力：1溫度 2光及其他輻射（紫外輻射 可見光 X射線） 3干燥
7.動物學把原生動物話分為鞭毛綱、肉足綱、纖毛綱、孢子綱
8.細菌四種形態(tài)：球狀、桿狀、螺旋狀、絲狀
9.菌絲體分為三大類：1營養(yǎng)菌絲2氣生菌絲3孢子絲
10.細菌是單細胞的。一般結構：細胞壁、細胞質膜、細胞質及其內含物、細胞核物質。特殊結構：芽孢、鞭毛、莢膜、粘液層、菌膠團、衣鞘、光合作用層片
11.細胞壁的生理功能：1保護原生質2維持細菌的細胞形態(tài)3細胞壁是多孔結構的分子篩，阻擋某些分子進入和保留蛋白質在間質4細胞壁為鞭毛提供支點，使鞭毛運動
12.細胞質膜化學組成：它是半透膜。它的重量占菌體的10%，含有60%—70%的蛋白質，含30%—40%的脂類和約2%的多糖。
13.細胞質膜的結構：含60%-70%蛋白質 30%-40%脂類 2%多糖
14.細胞質膜生理功能：1維持滲透壓的梯度和溶質的轉移2合成細胞壁 3膜內陷形成的中間體含有細胞色素，參與呼吸作用 4在細胞質膜上進行物質代謝和能量代謝5為鞭毛提供附著點。
15.根據細菌生長狀態(tài)判斷細菌呼吸類型和鞭毛有無，能否運動。
16.細菌懸液的（穩(wěn)定性）和（不穩(wěn)定性）在水處理工藝中有極為重要的意義。
17.按照古菌的生活習性和生理特性分為三大類型：產甲烷菌、嗜熱酸菌、極端嗜鹽菌
18.藍細菌屬于原核生物界可作富營養(yǎng)化的指示生物也可引起赤潮和水華. 20.除藍藻以外的藻類都是真核生物
19.原生動物營養(yǎng)類型1全動性營養(yǎng)2植物性營養(yǎng)3腐生性營養(yǎng)
21.藻類分為10門：藍藻門、裸藻門、綠藻門、金藻門、輪藻門、黃藻門、硅藻門、甲藻門、紅藻門、褐藻門
22.酵母菌的細胞結構有：細胞壁、細胞質膜、細胞核、細胞質及內含物。
23.酵母菌的細胞壁組分：葡聚糖、甘露聚糖、蛋白質、脂類
24.菌絲體分為兩部分：營養(yǎng)菌絲、氣生菌絲、
25.酶的組成有兩大類：1單成分酶，只含蛋白質2全酶，由蛋白質和不含氮的小分子有機物組成，或由蛋白質和不含氮的小分子有機物加上金屬離子組成。
26.霉菌細胞由：細胞壁、細胞質膜、細胞核、細胞質及內含物。
27.酶的組成用下式表示：
單成分酶=酶蛋白 如水解酶類
全酶=酶蛋白+有機物 如各種脫氫酶類
全酶=酶蛋白+有機物+金屬離子 如丙酮酸脫氫酶
全酶=酶蛋白+金屬離子（Fe2+） 如細胞色素氧化酶
28.酶各組分的功能：酶蛋白起加速生物化學反應的作用；輔基和輔酶起傳遞電子、原子、化學基團的作用；金屬離子除傳遞電子外，還起激活劑的作用。
29.酶的四級結構：一級結構是指多肽鏈本身的結構。二級結構是由多肽鏈形成的初級空間結構，有氫鍵維持其穩(wěn)定性。三級結構是在二級結構的基礎上，多肽鏈進一步彎曲盤繞形成更復雜的構型。四級結構是由幾個或幾十個亞基形成。
30.按照酶所催化的化學反應類型把酶分為6類：水解酶類、氧化還原酶類、異構酶類、轉移酶類、裂解酶類、合成酶類。
31.按照酶在細胞不同部位酶分為：胞外酶、胞內酶、表面酶.
32.按酶作用底物的不同酶分為：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、核糖核酸酶
33.微生物的化學組成：水分、干物質（有機物和無機物）有機物包括蛋白質、核酸、糖類及脂類
34.好氧微生物碳氮磷比為：BOD5：N：P=100：5：1
厭氧微生物碳氮磷比為：BOD5：N：P=100：6：1
35.任何一種培養(yǎng)基按狀態(tài)可分為：液體、固體、半固體（凝膠）
36.微生物的呼吸類型有三類：發(fā)酵、好氧呼吸、無氧呼吸
37.培養(yǎng)方法分為：分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)
38.連續(xù)培養(yǎng)分為：恒濁連續(xù)培養(yǎng)和恒化連續(xù)培養(yǎng)
39.微生物生存因子：溫度、PH、O2、滲透壓、氧化還原電位、陽光
40.根據微生物與分子氧的關系將微生物分為：好氧微生物、兼性厭氧微生物、厭氧微生物
41.不同種間的關系有6種：競爭關系、原始合作關系、共生關系、偏害關系、捕食關系、寄生關系
42.DNA的結構：DNA是兩條多核甘酸鏈彼此互補并排列方向相反的，以右手旋轉的方式圍繞同一根主軸而互相盤繞形成的，具有一定空間距離的雙螺旋結構
43.RNA鏈中的堿基配對為：A—U、U—A、G—C、C—G
44.菌種的保藏方法有：定期移植法、干燥法、隔絕空氣法、蒸餾水懸浮法、綜合法
45.每條多核甘酸鏈上均有四種堿基：T（胸腺嘧啶）、A（腺嘌呤）G（鳥嘌呤）C（胞嘧啶）它們以氫鍵與另一條多核苷酸鏈的四種堿基A、T、C、G彼此互補相配對
46.突變可分為兩種類型：自發(fā)突變、誘發(fā)突變
47.基因重組可由：雜交、轉化、轉導達到
48.生態(tài)系統(tǒng)有四基本組成：環(huán)境、生產者、消費者、分解或轉化者
49.水體中微生物的來源有：1水體中固有的微生物 2來自土壤的微生物 3來自生產和生活的微生物 4來自空氣微生物
50.活性污泥絲膨脹的成因：1溫度 2溶解氧3可溶性有機物及其種類 4有機物溶度 5PH變化
51.RNA有四種：tRNA rRNA mRNA 反義RNA
簡答與論述題
1.革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的細胞壁結構有什么異同？各有哪些化學組成？
革蘭氏陽性菌的細胞壁厚，約為20-80nm，結構簡單，含肽聚糖，磷壁酸，少量蛋白質和脂肪。革蘭氏陰性菌的細胞壁薄，約為10nm，起結構復雜分為外壁層和內壁層，外壁層分為三層：最外層是脂多糖，中間是磷脂層，內層是脂蛋白，內壁層含肽聚糖，不含磷酸壁。革蘭氏陽性菌含大量的肽聚糖，獨含磷壁酸不含脂多糖。革蘭氏陰性菌含及少肽聚糖，獨含脂多糖，不含磷壁酸。
2.革蘭氏染色的機制有兩點：1革蘭氏染色與細菌等電點有關 2 革蘭氏染色與細胞壁有關.
3.放線菌菌落特征？霉菌菌落特征？
答：放線菌菌落是由一個分生孢子或一段營養(yǎng)菌絲生長繁殖引起許多菌絲互相纏繞而成，質地緊密表面呈絨狀或密實干燥多皺，其菌絲潛入培養(yǎng)基，整個培養(yǎng)基像是嵌如培養(yǎng)基中，不易被挑取。
霉菌可產生水溶性色素和非水溶性色素。水溶性色素可溶于培養(yǎng)基中使菌落背面呈現顏色，霉菌菌落疏松，與培養(yǎng)基結合不緊，用接種環(huán)很易挑取。
4.酶的催化特性？
1酶加速反應速度，不改變反應平衡點2酶的催化作用具有專一性3酶的催化作用條件溫和4酶對環(huán)境條件極為敏感
5酶的催化效率極高
5.原生動物特點？
1單細胞 2無細胞壁 3有細胞質膜細胞質 4有分化的細胞器 5核膜 6有獨立生活的生命功能和生理特性
6.原生動物的分類及應用？
鞭毛綱：生活在多污帶，α-中污帶，是活性污泥培養(yǎng)初期或作為水處理效果差的指示生物
肉足綱：生活在α-中污帶和β-中污帶，在活性污泥培養(yǎng)中期出現。
纖毛綱：1游泳型：多在α-中污帶和β-中污帶，少數在寡污帶生活，在活性污泥培養(yǎng)中期出現。2 固著型：喜在寡污帶生活
7.微型后生動物包括及在水體凈化起的作用？
輪蟲：是水體寡污帶和污水生物處理效果好的指示生物
線蟲：線蟲有好氧和兼性厭氧的，兼性厭氧者在缺氧時大量繁殖。線蟲是污水凈化程度差的指示生物。
寡毛類生物：是河流、湖泊底泥污染的指示物
浮游甲殼動物：水蚤判斷水體的清潔程度
8.影響酶活力的因素
1酶濃度對酶促反應速度的影響 2底物濃度對酶促反應速度的影響 3溫度對酶促反應速度的影響 4PH對酶促反應速度的影響 5激活劑對酶促反應速度的影響6抑制劑對酶促反應的影響
9.微生物的營養(yǎng)物及相應作用？
水：1水是微生物的組分，2又是微生物代謝過程必不可少的溶劑3參與反應 4良好的導體
碳源和能源：生物體的組分，供給能量氮源：合成蛋白質
無機鹽：無機鹽的生理功能包括1構成細胞組分 2構成酶的組分和維持酶的活性 3調節(jié)滲透壓、氫離子濃度、氧化還原電位 4供給自養(yǎng)微生物能源
10.怎樣考慮營養(yǎng)配制？
某些工業(yè)廢水缺氮；洗滌劑廢水磷過剩也缺氮。對此可用糞便污水或尿素補充氮，若有廢水缺磷，則可用磷酸氫二鉀補充。
11.按培養(yǎng)基組成物的性質可把培養(yǎng)基分為三大類：1用無機化合物配制而成的培養(yǎng)基叫合成培養(yǎng)基。2用天然有機物配制而成的培養(yǎng)基叫天然培養(yǎng)基。3有天然有機物和無機化合物配制而成的培養(yǎng)基叫復合培養(yǎng)基（概念）
12.營養(yǎng)物質進入微生物細胞的方式
1單純擴散2促成擴散3主動運輸4基因轉位
13.何為PCR？ PCR的操作步驟是什么？
簡單的說，PCR就是利用DNA聚合酶對特定基因做體外或試管內 (In Vitro) 的大量合成�；旧纤抢肈NA聚合酶進行專一性的連鎖復制.目前常用的技術,可以將一段基因復制為原來的一百億至一千億倍�；镜腜CR須具備１.要被復制的DNA模板 (Template) ２.界定復制范圍兩端的引物(Primers). ３.DNA聚合酶 (Taq. Polymearse) 4.合成的原料及水。PCR的反應包括三個主要步驟，分別是變性、退火和延伸。 所謂 變性是將DNA加熱變性， 將雙股的DNA加熱后轉為單股DNA以做為復制的模板. 而退火 則是令 引物于一定的溫度下附著于模板DNA兩端。 最后在DNA聚合酶 (e.g. Taq-polymerase) 的作用下進行引物的延長及另一股的合成。
14.為什么常規(guī)活性污泥不利用對數生長期的微生物而利用靜止期的微生物？
對數生長期的微生物生長繁殖快，代謝活力強，能大量去除廢水中有機物，盡管微生物對有機物的去除能力很高，但相應要求進水有機物濃度高，則出水有機物的絕對值也相應提高，不易達到排放標準，又因為對數期的微生物生長繁殖旺盛，細胞表面的粘液層和莢膜尚未形成，運動很活躍，不易自行凝聚成菌膠團，沉淀性能差，致使出水水質差，而處于靜止期的微生物代謝活力雖然比對數生長期的差但仍有相當的代謝活力，去除有機物的效果仍然較好。其最大特點是體內積累了大量貯存物。
18.菌膠團的作用
1吸附，氧化，分解2為原生動物微型后生動物提供生存環(huán)境
3為原生動物微型后生動物提供附著場所4指示作用
19.好氧活性污泥凈化廢水的作用機理:1吸附 2水解 3凈化
20.原生動物及微型后生動物的作用？
1指示作用 2凈化作用 3促進絮凝和沉淀作用
21.好氧生物膜的凈化作用機理？
1上層吸附水解 2下層分解上層代謝產物 3凈化
22.控制活性污泥絲狀膨脹的對策？
1控制溶解氧 2控制有機負荷（有機物濃度）3改革工藝
23.細菌在半固體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特性？
根據細菌的生長狀態(tài)判斷細菌的呼吸類型和鞭毛有無，能否運動。可依據如下生長狀況判斷細菌呼吸類型，如果細菌在培養(yǎng)基的表面及穿棘線的上部生長者為好氧細菌。
24.革蘭氏染色法步驟？
1在無菌操作條件下，用接種環(huán)挑取少量細菌于干凈的載玻片上涂布均勻，固定。
2用草酸銨結晶紫染色1min，水洗去掉浮色。
3用I-KI溶液媒染1min，傾去多余溶液。
4用中性脫色劑和乙醇（丙酮酸）脫色，革蘭氏陽性菌不被褪色呈紫色，革蘭氏陰細菌被褪色呈無色。
5用蕃紅染液復染1min ，革蘭氏陽性菌仍呈紫色。
革蘭氏陰性菌則呈現紅色，革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌被區(qū)別開。
15.為什么專性厭氧微生物生境中絕對不能有氧？
因為有氧存在時，代謝產生的NADH2和O2反應生成H2O2和NAD，而專性厭氧微生物不具有過氧化氫酶，它將被生成的過氧化氫殺死。O2還可以產生游離O2-.，由于專性厭氧微生物不具破壞O2-.的超氧化物歧化酶（SOD）而被O2-.殺死。耐氧的厭氧微生物具有超氧化物歧化酶，能耐O2，然而它們缺乏過氧化氫酶，仍會被過氧化氫殺死。
16.水體自凈過程？
1有機污染物排入水體后被稀釋，有機和無機固體物沉降至河底。
2水體中好氧細菌利用溶解氧把有機物分解為簡單有機物和無機物，并用以組成有機體，水中溶解氧急速下降至零.
3水體中溶解氧在異樣菌分解有機物時被消耗，大氣中的氧剛溶于水就迅速被消耗掉.
4隨著水體的自凈,有機物缺乏和其他原因使細菌死亡。
17.污化系統(tǒng)分為哪幾帶？各帶有什么特征？
1多污帶：灰暗，BOD，COD值偏高，厭氧狀態(tài)，水生物少
2α—中污帶：灰色，DO少，半厭氧狀態(tài)，細菌數量多
3β—中污帶：DO多，有機物少，細菌數量少，藻類大量繁殖
4寡污帶：DO正常，濁度低，細菌少
18.菌膠團的作用
1吸附，氧化，分解2為原生動物微型后生動物提供生存環(huán)境
3為原生動物微型后生動物提供附著場所4指示作用
19.好氧活性污泥凈化廢水的作用機理:1吸附 2水解 3凈化
20.原生動物及微型后生動物的作用？
1指示作用 2凈化作用 3促進絮凝和沉淀作用
21.好氧生物膜的凈化作用機理？
1上層吸附水解 2下層分解上層代謝產物 3凈化
22.控制活性污泥絲狀膨脹的對策？
1控制溶解氧 2控制有機負荷（有機物濃度）3改革工藝
23.細菌在半固體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特性？
根據細菌的生長狀態(tài)判斷細菌的呼吸類型和鞭毛有無，能否運動。可依據如下生長狀況判斷細菌呼吸類型，如果細菌在培養(yǎng)基的表面及穿棘線的上部生長者為好氧細菌。
24.革蘭氏染色法步驟？
1在無菌操作條件下，用接種環(huán)挑取少量細菌于干凈的載玻片上涂布均勻，固定。
2用草酸銨結晶紫染色1min，水洗去掉浮色。
3用I-KI溶液媒染1min，傾去多余溶液。
4用中性脫色劑和乙醇（丙酮酸）脫色，革蘭氏陽性菌不被褪色呈紫色，革蘭氏陰細菌被褪色呈無色。
5用蕃紅染液復染1min ，革蘭氏陽性菌仍呈紫色。
革蘭氏陰性菌則呈現紅色，革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌被區(qū)別開。
25.細菌生長繁殖期可細分為6個時期及其特征。
停滯期：先經過一段適應期后在生長繁殖。加速期：對數期：呈對數生長。減速期，衰亡期：死亡速度>生長速度。靜止期：死亡速度=生長速度。
26. 論述在水處理工程領域中菌膠團的含義及其作用。
在水處理工程中，將曝氣池內經過長期曝氣的污水中產生的具有粘液質或莢膜的、有穩(wěn)定性質的、主要由具降解能力的細菌形成的團塊稱為菌膠團。它是活性污泥的結構和功能中心。菌膠團的作用表現在：
A. 有很強的生物吸附能力和氧化分解有機物的能力；
B. 菌膠團對有機物的吸附和降解活動的結果為原生動物和微型后生動物提供了良好生存環(huán)境；
C. 為原生動物和微型后生動物提供了附著場所；
D. 具有指示作用，用以衡量污水處理效果。
27. 論述利用微生物脫氮除磷的原理。
微生物脫氮常采用A/O、A2/O、A2/O2、SBR等工藝，均能獲得較好效果。微生物去除水中氮的原理是首先在有氧條件下，利用亞硝化細菌和硝化細菌將水中的氨氮轉化為硝酸鹽氮，然后在厭氧條件下利用反硝化細菌將硝酸鹽氮轉化為氮氣，氮氣脫離水體進入大氣，從而達到徹底從水中去除的目的。
某些微生物在有氧條件下能逆濃度梯度主動攝取大量磷酸鹽，用以合成自身的核酸、ATP和貯能的多聚磷酸鹽異染顆粒，而在無氧條件下又能釋放這些顆粒到體外。這些細菌被稱為聚磷菌。微生物去除水中磷的原理是首先讓聚磷菌在厭氧條件下釋放磷，然后在有氧條件下過量吸收磷，使水體中的磷最終轉移到污泥中排出。
28 什么是細菌的生長曲線？有什么特點？在環(huán)境工程中有什么應用？
A.細菌的生長曲線是將少量細菌接種到一恒定容積的新鮮液體培養(yǎng)基中，在適宜條件下進行培養(yǎng)，定時取樣測定，以細菌數量或質量為縱坐標，培養(yǎng)時間為橫坐標作圖得到的曲線。
B.根據繁殖速度的不同，可將生長曲線大致分為四個階段：停滯期、對數期（或指數期）、穩(wěn)定期（或靜止期）、衰亡期。（注：或者按教科書正確回答六個階段也得分）
C.每個階段的特點為：停滯期——分裂遲緩，代謝旺盛；
對數期——細菌數以幾何倍數增加，代時穩(wěn)定；
穩(wěn)定期——細菌總數保持動態(tài)平衡，某些代謝產物得到積累；
衰亡期——細菌數目出現負增長，某些細胞出現畸形。
D.生長曲線在環(huán)境工程中的應用主要體現在進行廢水生物處理設計時，按照廢水的水質狀況、出水水質要求以及工藝特點有選擇地利用微生物的不同生長階段，以期達到最佳處理效果。例如：常規(guī)活性污泥法利用微生物的穩(wěn)定生長期，高負荷活性污泥法利用對數生長期，延時曝氣法利用微生物的衰亡期等等。
29. 什么是自然界的氮循環(huán)？有哪些過程？微生物在其中分別起到什么作用？
氮循環(huán)是指自然界中的氮元素以各種物質形態(tài)在微生物、動植物的協(xié)同作用下相互轉化，構成循環(huán)的過程。
氮循環(huán)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－有機氮化物在生物作用下脫下氨基的過程。包括蛋白質的分解、氨基酸的轉化等等，這些過程均可以由微生物來完成。
B.硝化作用－氨在有氧的條件下，經過亞硝酸細菌和硝化細菌的作用經亞硝酸轉化為硝酸的過程。主要由少數亞硝酸菌和硝化菌完成�！�
C.反硝化作用－硝酸鹽還原成氨或氮氣的過程。大多數微生物能將硝酸鹽通過還原，酶轉化為自身營養(yǎng)物質；少數反硝化細菌能將硝酸鹽還原成氮氣。
D.固氮作用－分子氮在固氮微生物的作用下轉化為氨，進而被合成為有機氮化物的過程�！�
什么是土壤自凈？簡述土壤生物修復技術的含義和步驟。
土壤自凈是指土壤對施入其中的一定負荷的有機污染物具有吸附和降解能力，借助物理、化學、生物作用消減污染物的影響，使土壤恢復到污染前水平的能力�！�
土壤生物修復是指利用土壤中天然的微生物資源或人為投加有降解能力的菌株，甚至構建有特異性降解能力的基因工程菌投加到土壤中，將滯留的污染物快速降解轉化，恢復土質的人工技術�！�
土壤修復技術的步驟：首先調查污染地的本底資料，包括土壤理化性質、土著微生物的群落結構和數量等；其次制定針對性的治理方案，并進行實驗室和野外一定規(guī)模的可行性實驗；最后開展技術實施�！�
31. 微生物有什么特點？
微生物具有以下特點：
個體極小 B. 分布廣，種類繁多 C. 繁殖快 D. 易變異
32何謂基因工程? 基因工程操作步驟是什么？
答：所謂基因工程（genetic engineering)是在分子水平上對基因進行操作的復雜技術，是將外源基因通過體外重組后導入受體細胞內，使這個基因能在受體細胞內復制、轉錄、翻譯表達的操作。它是用人為的方法將所需要的某一供體生物的遺傳物質——DNA大分子提取出來，在離體條件下用適當的工具酶進行切割后，把它與作為載體的DNA分子連接起來，然后與載體一起導入某一更易生長、繁殖的受體細胞中，以讓外源物質在其中“安家落戶”，進行正常的復制和表達，從而獲得新物種的一種嶄新技術。獲取目的基因是實施基因工程的第一步；基因表達載體的構建（即目的基因與運載體結合）是實施基因工程的第二步，也是基因工程的核心；將目的基因導入受體細胞是實施基因工程的第三步；目的基因導入受體細胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達其遺傳特性，只有通過檢測與鑒定才能知道。這是基因工程的第四步工作
環(huán)境工程答辯ppt模板：這是環(huán)境工程答辯ppt模板，包括了設計任務，設計方案比選，工藝流程圖，污水處理廠平面布置，污水處理廠高程布置，致謝等內容。 環(huán)境工程微生物學-微生物的生態(tài)ppt：這是一個關于環(huán)境工程微生物學-微生物的生態(tài)ppt，主要介紹了第一節(jié) 概述。第二節(jié) 生態(tài)環(huán)境中的微生物。第三節(jié) 微生物與生物地球化學循環(huán)等等內容。歡迎點擊下載！ 《環(huán)境工程微生物學ppt》是由用戶bianji4于2016-09-28上傳，屬于高校大學PPT。
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