生物问答题.doc

第二章 原核微生物 1 简述细胞膜的结构与功能。 细胞膜又称细胞质膜、质膜或内膜，是一层紧贴着细胞壁而包围着细胞质的薄膜，其化学组成主要是蛋白质、脂类和少量糖类。 整体细胞膜的结构，目前大家比较公认的是镶嵌模型，其要点是：磷脂双分子层组成膜的基本骨架。磷脂分子在细胞膜中以多种方式不断运动，因而膜具有流动性。膜蛋白以不同方式分布于膜的两侧或磷脂层中。 细胞膜的主要功能为：选择性地控制细胞内外物质（营养物质和代谢产物）的运送和交换。维持细胞内正常渗透压。合成细胞壁组分和荚膜的场所。进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地。许多代谢酶和运输酶以及电子呼吸链组成的所在地。鞭毛的着生和生长点。简述革兰氏染色过程，并解释和细胞壁结构的关系1细菌细胞壁是细菌细胞的最外层，革兰氏阳性细菌的细胞壁主要由肽聚糖构成，单层。革兰氏阴性细菌细胞壁分两场，内部是薄的肽聚糖层，外部是较厚的脂多糖和脂蛋白层。细胞壁的主要作用：（1）保持细胞形状和提高细胞机械强度，使其免受渗透压等外力的损伤（2）为细胞的生长分裂的必需（3）作为鞭毛的支点（4）组织大分子有害物质进入细胞（5）赋予细胞特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性革兰氏染色与细菌等电点有关：以知革兰氏阳性细菌的等电点为PH为2-3，革兰氏阴性菌的等电点为PH为4-5。革兰氏染色与细胞壁有关：在革兰氏染色中，有时候因细菌细胞结构受到破坏而使革兰氏染色结果改变。本应是革兰氏阳性反应而变成革兰氏阴性反应，细胞壁和细胞质都呈现革兰氏阴性反应。革兰氏阳性菌的脂类物质的含量很低，肽聚糖的含量高。革兰氏阴性菌相反，它的脂类含量高，肽聚糖含量很低，因此用乙醇脱色时，革兰氏阴性菌的脂类物质被乙醇溶解，增加细菌细胞壁的孔径及其通透性，乙醇很易进入细胞内将草酸胺结晶紫、碘-碘化钾复合物提取出来，使菌体呈现无色。什么叫菌胶团？菌胶团在污水生物处理中有何特殊意义？当荚膜物质融合成一团块，内含许多细菌时，称为菌胶团。菌胶团是活性污泥中细菌的主要存在形式，有较强的吸附和氧化有机物的能力，在污水生物处理中具有重要的作用。一般说，处理生活污水的活性污泥，其性能的好坏，主要根据所含菌胶团多少、大小及结构的紧密程度来定。第四章 真核（微）生物 细菌呼吸作用有哪几种类型？微生物的呼吸作用可分为好氧呼吸、厌氧呼吸和发酵三种。好氧呼吸是一种最普遍又最重要的生物氧化或产能方式，氧作为最终电子受体。其特点是基质脱氢后，脱下的氢经完整的呼吸链传递，最终被外源氧分子接受，产生水并释放ATP形式的能量。厌氧呼吸又称无氧呼吸，指以某些无机氧化物作为受氢体的生物氧化。其特点是基质按常规途径脱氢后，经部分呼吸链递氢，最终由氧化态无机物或有机物受氢，并完成氧化磷酸化产能反应。发酵有两个含义。广义发酵泛指任何利用好氧或厌氧微生物来生产有用代谢产物或食品、饮料等产品的生产方式。狭义发酵指在无氧条件下，基质脱氢后所产生的还原力H未经呼吸链传递而直接交给某内源中间代谢产物，以实现基质水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。水处理中常见的原生动物有哪几类简述它们在污水处理中的作用？污水处理中常见的原生动物有三类：肉足类、鞭毛类和纤毛类。 原生动物在水体净化与废水处理中的应用 1) 净化水质作用 动物性营养型的原生动物吞食细菌、有机物颗粒，因此促进了水质净化作用。 2) 促进生物絮凝作用 草履虫等纤毛虫具有生物絮凝作用，促进水体澄清作用。 3) 作为水质处理的指示生物 由于鞭毛虫、肉足虫、游泳型纤毛虫与固着型纤毛虫对生存的水质有一定要求。其数量的增多、减少，可反映水体的水质好坏。同时原生动物个体较大，易于观察与分辨。因此常作为水体无机化和废水处理运转管理的指示生物。 4) 废水处理及水质净化过程原生动物的变动 简述细菌和酵母菌的菌落特征及其差异细菌菌落：菌落小，光滑，粘稠或粗糙干燥，多为白色。酵母菌：湿润，较光滑，有一定的透明度，容易挑起，菌落质地均匀以及正反面和边缘，中央部位的颜色均匀，多数呈白色后矿烛色。 差异：酵母菌的菌落比细菌的大而厚，外观较稠，较不透明第六章 微生物的生理特性 什么叫单纯扩散、促进扩散、主动运输、基因转位？比较微生物对营养物质吸收四种方式的异同。单纯扩散又称被动运输，是微生物吸收水分及一些小分子有机物的运输方式。它的特点是物质的转运顺着浓度差进行，运输过程不需消耗能量，物质的分子结构不发生变化。促进扩散的特点基本与单纯扩散相似，但是它须借助细胞膜上的一种蛋白质载体进行，因此对转运的物质有选择性。主动运输是微生物吸收营养物质的最主要方式。它的最大特点是吸收运输过程中需要消耗能量因此可以逆浓度差进行。基因转位与主动运输非常相似，但基因转位过程中被吸收的营养物质与载体蛋白之间发生化学反应，因此物质结构有所改变。划分微生物营养类型的依据是什么？简述微生物的四大营养类型。根据碳源的不同，微生物可分成自养微生物和异养微生物。根据生活所需能量来源的不同，微生物又分为光能营养和化能营养两类。a光能自养：属于这一类的微生物都含有光合色素，能以光作为能源，CO2作为碳源。这类微生物有蓝细菌、紫硫细菌、绿硫细菌以及藻类等。b化能自养：生物的生长需要无机物，在氧化无机物的过程中获取能源，同时无机物又作为电子供体，使CO2还原为有机物。这类菌有氨氧化菌、硝化细菌、铁细菌、某些硫磺细菌等。c化能异养：利用有机物作为生长所需的碳源和能源。d光能异养：这类微生物利用光能作为能源，以有机物作为电子供体，其碳源来自有机物，也可利用CO2。酶的作用有什么特性？影响酶活性的主要因素有哪些？酶作用的特性有： 1) 高催化效率 2) 高度专一性 3) 调节性 此外，酶反应条件温和，如常温、常压/接近中性的酸碱度等即可发挥酶的催化能力，高温、高压、强酸或强碱条件反而易使酶活性破坏甚至丧失。 温度和pH值是影响酶活力比较重要的两个因素。要发挥酶最大的催化效率，必须保证酶有它最适宜的温度条件。高温会破坏酶蛋白，而低温又会使酶作用降低或停止。不同的酶具有不同的最适反应pH值。大多数酶的最适pH值在67左右。pH影响酶的活力的原因是，酶的基本成分是蛋白质，是具有解离基团的两性电解质。它们的解离与pH有关，解离形式不同，催化性质也就不同第七章 微生物的生长和遗传变异 试以大肠杆菌降解乳糖来说明操纵子学说。 大肠杆菌中降解乳糖的酶由3个蛋白质Z、Y和A所组成，受结构基因z、y及a控制，当培养基中不存在乳糖时，调节基因I的阻遏蛋白与操纵基因结合，结构基因就不能表达出来，当培养基中除乳糖外无其他碳源时，乳糖是诱导物，与调节基因I的阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白丧失与操纵基因结合的能力，此时操纵基因开动，结构基因z、y及a合成蛋白质Z、Y和A，从而形成分解乳糖的酶，培养基中乳糖就被大肠杆菌分解利用，当乳糖全部被利用后，阻遏蛋白就与操纵基因结合，操纵基因关闭，酶的合成停止。画出细菌数目表示的生长曲线，怎样利用微生物的生长曲线来控制污水生物处理的构筑物的运行？ 针对微生物的间歇培养，在污水生物处理过程中，为避免缓慢期的出现，可考虑采用处于对数生长期或代谢旺盛的污泥进行接种，另外增加接种量及采用同类型反应器的污泥接种可达到缩短缓慢期的效果。 如果维持微生物在生长率上升阶段（对数期）生长，则此时微生物繁殖很快，活力很强，处理污水的能力必然较高；但处理效果并不一定最好，因为微生物活力强大就不易凝聚和沉淀，并且要使微生物生长在对数期，则需有充分的食料，即污水中的有机物必须有较高的浓度，在这种情形下，相对地说，处理过的污水所含有机物浓度就要较高，所以利用此阶段进行污水的生物处理实际上难以得到较好的出水。 稳定期的微生物生长速率下降，细胞内开始积累贮藏物和异染颗粒、肝糖等，芽孢微生物也在此阶段形成芽孢，处于稳定期的污泥代谢活性和絮凝沉降性能均较好，传统活性污泥法普遍运行在这一范围。 衰老期阶段只出现在某些特殊的水处理场合，如延时曝气及污泥消化。 第八章 微生物的生态 微生物在生态系统中的作用有哪些？（1） 有机物的主要分解者 。 （2） 物质循环中的重要成员 。 （3） 生态系统中的初级生产者 。 （4） 物质和能量的蓄存者 （5） 地球生物演化中的先锋物种第十章 微生物对污染物的分解与转化根据分解程度，有机物的生物分解有哪几种类型？各种类型的特点分别是什么？生物去除 由于微生物细胞、活性污泥等的吸附作用使化学物质浓度降低的一种现象。初级分解 在分解过程中，化学物质的分子结构发生变化，从而失去原化学物质特征的分解 环境可接收的分解 经过生物分解，化学物质的物理化学性质和毒性达到环境安全要求的程度完全分解 有机化合物被分解成稳定无机物（CO2、H2O等）的分解试比较有机物的好氧分解和厌氧分解各有什么特点？两者有何不同？有机物的好氧生物分解是在有氧的条件下，借好氧微生物的作用来进行的。有机物的厌氧生物分解是在无氧条件下，借厌氧微生物的作用来进行的。与厌氧生物分解相比，有机物的好氧分解往往具有分解速率快、分解程度彻底、能量利用率高、转化为细胞的比例大等特点。概述微生物在氮循环中的作用。有机物中的氮在微生物作用下先被转化成氨，氨被氧化成为亚硝酸盐及硝酸盐。氨和硝酸盐可被植物吸收变成植物性蛋白质。动物吃了植物产生动物性蛋白质，而动物的排泄物又能被分解氧化成氨、亚硝酸盐和硝酸盐。动植物死亡后的残体又都是有机性物质。由于反硝化作用硝酸盐又可转化成亚硝酸盐和自由氮，而自由氮在氮固定作用下又可产生植物性蛋白质。第十一章 污水生物处理系统中的主要微生物 生物处理重金属污水方法：1）生物沉淀处理法2）生物还原处理法3）生物氧化处理法4）生物吸附处理法试简单讨论活性污泥膨胀的主要控制方法。（1）控制污泥负荷 为防止膨胀，应经常将污泥负荷率控制在正常负荷范围内。 （2）控制营养比例 一般曝气池正常的碳，氮和磷的比例为BOD:N:P=100:5:1。 （3）控制DO浓度 为防止丝状微生物的猛增，一般应将池中DO控制在2.0mg/L以上。 （4）加氯、臭氧或过氧化氢 这些化学剂是用于有选择地控制丝状微生物地过量生长。 （5）投加混凝剂 可投加石灰、三氯化铁或高分子絮凝剂以改善污泥的絮凝，同时也会增加絮体的强度活性污泥法处理系统运行中经常遇到的由微生物引起的主要问题有哪些？这些问题各有什么样的特征？ 活性污泥在运行中最常见的故障是在二次沉淀池中泥水的分离问题。造成污泥沉降问题的原因是污泥膨胀、不絮凝、微小絮体、起泡沫和反硝化。 （1）丝状菌引起的污泥膨胀 丝状菌在絮体中大量生长以致影响沉降。 （2）非丝状菌引起的污泥膨胀 与散凝作用有关，当游离细菌产生菌胶团基质时，就会导致污泥膨胀，通常称这种膨胀为菌胶团膨胀或黏性膨胀。 （3）不凝聚 时一种微结构絮体造成的现象。这是因为絮体变得不稳定而碎裂，或者过度曝气形成的紊流将絮体剪成碎块而造成的运行问题。也可能是细菌不能凝聚成絮体，微生物成为游离个体或非常小的丛生块。 （4）微小絮体 含微小絮体的污泥不会在出水中形成高浓度，因为其颗粒比不凝聚污泥要大得多。 （5）起泡沫 自从使用了不降解的硬洗涤剂以来，常常在曝气池中出现很厚的白色泡沫。微生物造成的泡沫是另外一种很密实的、棕色的泡沫，有时在曝气池中出现。生物脱氮的基本原理是什么？简述影响硝化和反硝化的主要因素。 生物脱氮的基本原理是有机氮经微生物降解为无机的NH3，在好氧条件下NH3会被亚硝酸菌和硝酸菌氧化称亚硝酸盐和硝酸盐，之后反硝化细菌将NO2-和NO3-转化为N2。 影响污水处理系统中硝化过程的主要因素有以下几点： （1）污泥龄 硝化菌数量及硝化速率是生物脱氮处理的关键制约因素，因此应注意增加污泥龄。 （2）溶解氧 DO对硝化菌的生长及活性都有显著的影响。 （3）温度 温度对硝化活性有重要的影响。 （4）pH 氨氧化菌的最适pH范围为7.07.8，而亚硝酸氧化菌的最适pH范围为7.78.1。pH值过高或过低都会抑制硝化活性。 （5）营养物质 污水水质，特别是C/N比影响活性污泥中硝化细菌所占的比例。 （6）毒物 硝化菌对毒物的敏感度大于一般细菌，大多数重金属和有机物对硝化菌具有抑制作用。 影响反硝化作用的因素主要有以下几点： （1）营养物质 反硝化作用需要有足够的有机碳源。 （2）溶解氧 反硝化菌一般为兼性厌氧菌，应保持低溶解氧水平。 （3）温度 反硝化反应的最佳温度为40，温度低于0，反硝化菌的活动终止，温度超过50时，由于酶的变性，反硝化活性急剧降低。 （4）pH 反硝化反应的最适合pH值范围为7.07.5，pH值高于8或低于6都会明显降低反硝化活性。简述好氧污水处理法和厌氧污水处理法分别适合在什么情况下选用，为什么，简述各优缺点有机物的好养生物分解时有氧的条件下，借好氧微生物的作用来进行。有机物的厌氧生物分解是在无氧的条件下，借厌氧微生物的作用来进行。优缺点：好氧污水处理：有机物的好氧分解往往具有分解速度快，分解程度彻底，能量利用率高，转化为细胞的比例大等特点。 厌氧污水处理：时间长，能量需求大大降低，污泥产量极低，处理后有机物浓度高于好氧处理，有臭气产生，设备较简单第十二章 水生植物的水质净化作用及其应用 藻类对水环境与给水工程有哪些影响？水体中藻类大量繁殖会造成水体富营养化，严重影响水环境质量。藻类具有光合作用产生氧气的功能，在氧化塘等生物处理工艺中利用菌藻共生系统，其中藻类产生氧气可被好氧微生物有效利用，去氧化分解水中的有机污染物。一样一方面可收获大量有营养价值的藻类，另一方面也净化了污水。天然水体自净过程中，藻类也起着一定的作用浮游藻类有哪些水质净化功能？（1）对氮磷的吸收 氮磷是浮游藻类必需的营养物质，因此藻类大量生长时，可以吸收水中的氮磷转化为自身的结构组成物质。 （2）对重金属的去除 浮游藻类可以吸收富集水中的重金属。藻类去除重金属的过程包括吸附和转移两个阶段。 （3）对有机物的去除 藻类对有机物的去除机理分为两种：转化降解和富集第十三章 水卫生生物学 为什么噬菌体可以作为水中的病毒指示微生物？噬菌体作为细菌病毒，在污水中普遍存在，其数量高于肠道病毒，对自然条件及水处理过程的抗性高于细菌，接近或超过动物病毒。噬菌体对人没有致病性，可以进行高浓度接种和进行现场实验。检测噬菌体的操作具有简便快速、安全、不需要复杂的操作和设备等优点。因此可用来作为水中的病毒指示微生物。用大肠菌群作为肠道病菌的指示微生物，其缺点在于只间接反映出生活饮用水被肠道病原菌污染的情况，而不能反映出水中是否有传染性病毒以及其他病原菌。为什么大肠菌群