环境微生物复习资料(共17页)

1、绪论(xln)水处理(chl)微生物工程特点(1)目的：代谢(dixi)产物和菌体尽量少。(2)分解对象:量和质随时间变化大，质组成不明确。（对微生物活性影响大）。(3)环境条件：环境条件变化大。(4)利用的微生物(微生物利用水平)复合微生物系多样微生物共存，通过不同微生物的“接力。把污染物分解成二氧化碳。抗变能力强。稳定性好（形成食物链）适应性强（驯化）群体构造复杂，可控制性差。(6)连续操作多、间歇操作少原核微生物与真核微生物的区别：比较项目原核微生物真核微生物实例细菌、蓝藻、放线菌、衣原体、支原体（支原体最小，无细胞壁）酵母菌等真菌、衣藻细胞大小较小（110微米）较大（10100微米）细

2、胞结构细胞壁不含纤维素，主要成分是肽聚糖；细胞器只有一种，即核糖体；细胞核没有核膜（这是最主要的特点）、没有核仁、没有染色质（体），但有核物质，叫拟核细胞壁的主要成分是纤维素和果胶；有核糖体、线粒体、内质网、高尔基体等多种细胞器；细胞核有核膜、核仁、有染色质（体）主要细胞增殖方式二分裂有丝分裂、无丝分裂代谢类型同化作用多为异养型、少数为自养型（包括光合作用和化能合成作用自养型），异化作用多为艳阳型、少数为需氧型。光合作用的部位不是叶绿体而是光合片层上；有氧呼吸的主要部位不是在线粒体而是在细胞膜上同化作用有的是异养型、有的是自养型，异化作用有的为厌氧型、有的为需氧型。光合作用的部位是叶绿体；有氧

3、呼吸的主要部位是线粒体生殖方式无性生殖（多为分裂生殖）有性生殖、无性生殖遗传方面遗传物质DNADNADNA分布拟核（控制主要性状）；质粒（控制抗药性、固氮、抗生素生成等性状）细胞核（控制细胞核遗传）；线粒体和叶绿体（控制细胞质遗传）基因结构编码区是连续的，无内含子和外显子编码区是不连续的、间隔的，有内含子和外显子基因表达转录产生的信使RNA不需要加工；转录和翻译通常在同一时间同一地点进行（在转录未完成之前翻译便开始进行）转录产生的信使RNA需要加工（将内含子转录出的部分切掉，将外显子转录出的部分拼接起来）；转录和翻译不在同一时间同一地点（转录在翻译之前，转录在细胞核内、翻译在细胞质的核糖体）遵

4、循遗传规律不遵循基因分离定律和自由组合定律细胞核遗传遵循基因分离定律和自由组合定律，细胞质遗传不遵循基因分离定律和自由组合定律可遗传变异的来源基因突变基因突变、基因重组、染色体变异进化水平低高生态系统的成分生产者、消费者、分解者生产者、消费者、分解者比较项目细菌酵母菌形态球状、杆状、螺旋状和丝状卵圆形、圆形、圆柱形或假丝状大小0.52.0m直径15m，长约530m细胞结构细胞壁主要成分是肽聚糖；细胞器只有一种，即核糖体；细胞核没有核膜（这是最主要的特点）、没有核仁、没有染色质（体），但有核物质，叫拟核；部分细菌有芽孢、鞭毛、荚膜、黏液层、衣鞘及光合作用片细胞壁的主要成分是葡聚糖、甘露聚糖、蛋白

5、质及脂质；有核糖体、线粒体、内质网、高尔基体等多种细胞器；细胞核有核膜、核仁、有染色体生殖方式无性生殖、有性生殖微生物的特点：1、个体小2、分布广，种类繁多3、繁殖(fnzh)快4、易变异第一章病毒的特点：1、无细胞(xbo)结构，仅含一种类型的核酸2、无酶或酶系统极不完全，不能独立代谢3、寄生，无宿主不存活病毒(bngd)的概念：病毒没有细胞结构，专性寄生在活的敏感宿主(szh)体内，可通过细菌过滤器，大小在0.2微米以下的超微小微生物。病毒的化学组成及结构(jigu)：化学组成，蛋白质和核酸。病毒的结构：蛋白质衣壳和核酸内芯，两者构成核衣壳。一种不具有被膜，另一种是在核衣壳外面由被膜包围。

6、1蛋白质衣壳按一定排列顺序保护病毒免受环境因素的影响。2、核酸内芯决定病毒的遗传、变异和对敏感宿主细胞的感染力。病毒的繁殖：病毒以尾部末端吸附到敏感细胞表面，病毒侵入细胞，病毒核酸侵染，病毒核酸的复制、转录与蛋白质的合成，病毒的装配、成熟与释放。病毒的培养：1、单层细胞的制备和培养2、病毒样品的采集和制备3、病毒的接种和观察。物理因素对病毒的影响：1、温度5560一小时灭活2、光及其他辐射（紫外辐射，可见光，离子辐射）3、干燥第二章细菌的细胞结构：1、一般结构，细胞壁，细胞膜，细胞质，核质体，内含物2,、特殊结构，荚膜，芽孢，鞭毛，菌毛1 细胞壁（cell wall）（1）定义：位于细胞最外的

7、一层富有弹性的结构（2）功能：固定细胞外形协助鞭毛运动（鞭毛的支点）保护细胞受外力的损伤（渗透压）阻拦有害物质进入细胞（阻碍大分子进入）G + 耐15-25atmG-耐5-10atm（3） Gram stain的原理在细胞膜或原生质体上染上不溶于水的结晶紫与碘的复合大分子。G ：壁厚、肽聚糖含量高且分子交联紧密，在用乙醇处理时，壁会因脱水而收缩，再加上它本身不含脂类、乙醇处理时很难在壁上溶出缝隙，结晶紫和碘的复合体仍保留在细胞内。G ：结晶紫碘复合物易被溶出，乙醇脱色后呈无色。再经蕃红染色后呈新的颜色红色涂片结晶紫初染-碘液媒染-酒精脱色30S番红复染番红复染褪色(tu s)-菌体呈红色，为G

8、-菌不褪色(tu s)-菌体呈深紫色，为G+菌细胞膜 ( cell membrance )或细胞质膜（Cytoplasmic membrance），质膜（plasma membrance）（1） 定义及其化学组成：紧贴在细胞壁内侧，包围细胞质的一层薄膜，柔软而富有弹性，半渗透(shntu)膜。含60-70的蛋白质，含30-40的脂类，约2的多糖。（2）功能： 控制细胞内外的物质（营养物质和代谢物废物）的运送、交换；维持细胞正常渗透压；合成细胞壁各种成分和荚膜；氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地； 许多酶及电子呼吸链组分的所在地； 鞭毛的着生和生长点（3）结构 磷脂双分子层组成膜的基本骨架； 磷脂

9、分子层常呈液态，磷脂分子在膜中不断运动（流动性）；膜蛋白以不同形式分布于膜的两侧或在层中。（海洋中的冰山）3 细胞质（Cytoplasm）（1）定义：细胞膜包围着的除核质体外的一切透明、胶状或颗粒状物质。（2）功能、作用：生命活动的主要场所。（3）组成：水、蛋白质、核酸和脂类。由于含有核糖核酸（RNA），所以是嗜碱性的，与碱性染料结合能力强。幼龄菌：细胞质非常稠密、均匀、易染色成熟细胞：含有颗粒状贮藏物质，有时会有气泡，不易染色4 核质体（nuclear body）或 核体（nucleoid）（1）定义：无核膜结构的原始细胞核，是一团裸露的且高度折叠缠绕的DNA分子。（2）功能：决定生物遗传的

10、主要部分。（3）结构：大型环状DNA分子。长度：0.253mm 核质体数：14个/cell （少数细菌有2025个）5 内含物（intracellular materials）或贮藏物（1）定义：贮备营养的物质，它是细菌新陈代谢的产物。（2）特点：内含物的种类和量随细菌的种类和培养条件有关；物质过剩时细菌将它们转化成贮藏物，当营养缺乏时它们又被分解。异染颗粒（metachromatic granule）主要成分：多聚偏磷酸（无机偏磷酸的聚合物），具有较强的嗜碱性或嗜中性。用蓝色染料（甲苯胺、甲烯蓝）染色后不呈蓝色而呈紫红色，故称异染颗粒。颗粒大小 ：0.51m功能：贮藏磷元素和能量，并可降低渗

11、透压。生物除磷：细菌在好氧条件下，利用(lyng)有机物分解产生的大量能量， 可“过度(gud)摄取”周围溶液中的磷酸盐，并以异染颗粒的方式贮存(zhcn)与细胞内。聚羟基丁酸（polypholroxy butyrate；PHB）羟基丁酸的直链多聚物，不溶于水，易被亲脂染料苏丹黑染色。羟基丁酸分子呈酸性，当其聚合成为聚羟基丁酸就成为中性脂肪酸，这样就能维持细胞内的中性环境，避免菌体内酸性升高。功能：贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压。应用：可制作易降解且无毒的塑料。肝糖和淀粉粒（glycogen）碳源和能源的贮藏物。硫（sulphur）元素硫的贮藏物；许多硫磺细菌都能在细胞内积累硫粒。气泡（ga

12、s vacuoles）充满气体的小气囊，由2nm左右厚度的蛋白质膜所包围；多存在于光合型无鞭毛运动的水生细菌；具有调节细胞比重，使其漂浮在水中的功能。6 核糖体（ribosome）合成蛋白质的部位由核糖核酸（RNA）（60%）和蛋白质组成（40%）。RNA有3种：16S rRNA， 23S rRNA， 5S rRNA。S沉降常数（亦称沉降系数），是指在单位离心力作用下颗粒沉降的速度。离心时颗粒下降越快，其沉降系数就越大。沉降系数是颗粒分子质量、体积和形状的函数。1 荚膜（capsule）（1）定义：围绕在细胞壁外的粘液层。比较薄时称粘液层（slime layer）（2）功能：细胞保护作用；作为

13、碳源、能源物质（贮存营养）；堆积代谢废物；使菌体附着于适当的物体表面。（3）构造与组成：一般厚于200nm，硬度和强度远小于细胞壁；有些细菌（硫磺细菌、铁细菌等）粘液层会逐渐变硬形成“鞘”。组成：主要成分为多糖、多肽或蛋白，尤以多糖居多；细菌不同其荚膜的组成也不同。（4）应用： 提取胞外多糖EPS（石油开采中的钻井液添加剂、印染、食品） 菌胶团（Zoogloea）：荚膜物质相融合成一块团， 内含许多细菌时称菌胶团。活性污泥(activated sludge): 一种绒絮状小泥粒，由好氧菌为主体的微型生物群以及胶体、悬浮物等组成。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

14、；活性污泥性能的好坏与含菌胶团多少、大小及结构的紧密程度有关（要求结构紧密、吸附沉降性能好）；遇到不适宜的环境时，菌胶团就发生松散。2 芽孢（endospore, spore）（1）定义：某些细菌在其生长发育后期可在细胞内形成一个圆形或椭圆形的抗逆性休眠体，称为芽孢。（2）特点与功能(gngnng)：每一细胞仅形成一个芽孢，故它无繁殖功能。壁厚、水分少（一般在40左右）、不易透水(tu shu)。有极强的抗热、抗化学药物和抗压等能力。有惊人的休眠力。普通细胞：7080C 10分钟死亡(swng)，芽孢：100 沸水中生存5.09.5小时121 时10分钟(甚至几个小时)。普通细胞：5石炭酸（苯

15、酚）溶液中很快死亡芽孢：5石炭酸（苯酚）溶液中忍耐15天，在休眠时，检查不出任何代谢活力，也称之为“隐身态”（Cryptobiosis）。普通条件下可保存几年或几十年。）能形成芽孢的细菌这类的细菌种类不多，主要是G杆菌。芽孢杆菌科的两个属芽孢杆菌属（Bacillus）和梭菌属球菌中只有极个别的属才形成芽孢。3 鞭毛（flagellum）（1）定义：着生在细胞表层的长丝状、波曲的附属物。（2）功能：具有运动功能。一般每秒可移动2080m，为自身长的十到数十倍，非常快。（3）组成：组成主要是蛋白质，有的还含有极少量的多糖和类脂。鞭毛的有无和着生方式是细菌分类的依据之一。（4）菌毛（pilus或fi

16、mbria）定义：长在细胞表层的一种纤细（7-9nm）、中空（直径2-2.5nm）、短直、数量较多（250300根）的附属物，主要成分是蛋白质。功能：使细菌细胞较牢固地粘接在物体表面上， G多常有菌毛。功能：用于不同细菌株间传递DNA片段。第二节细菌细胞的结构1 细菌表面电荷与等电点细菌细胞含有大量蛋白质，蛋白质是由许多氨基酸组成。等电点：G：pH=2-3G：pH=4-52 细菌悬液的稳定性稳定型：S型（均匀分布于培养基中，不发生凝聚，菌体亲水基，培养基混浊，加入强电解质可使之沉淀）不稳定型：R型（又称粗糙型，不稳定，易发生 聚而沉淀，培养基很清）3 细菌悬浊液的浑浊度细菌体呈半透明状态，光线

17、照射后一部分反射，一部分透过菌体，一般细菌悬液呈浑浊现象。菌落把细菌细胞接种到固体培养基的表面（或内部），经过生长繁殖而形成菌体聚集在一起的、肉眼可以(ky)看见的细菌集合体，称之为“菌落(jnlu)”（colony）。长成(chn chn)的菌落相互联接到一片时，称之为菌苔（lawn）。菌落的形态特征是细菌分类、鉴定的主要特征之一。大小、形状、光泽、颜色、硬度、透明度、边缘形状细菌在固体培养基上的培养特征无鞭毛不能运动的细菌（特别是球菌）：菌落较小、较厚、边缘圆整。因为只有靠硬挤的方式扩大菌落的体积和面积。有鞭毛的细菌：菌落大而扁平、形状不规则、边缘多缺口。有荚膜的细菌：菌落往往十分光滑，并

18、呈透明的蛋清状，形状较大。产生芽孢的细菌：有干燥之感、菌落表面粗糙，有皱纹不透明。第三章真核微生物是指细胞中具有完整的细胞核，即细胞核有核膜、核仁，进行有丝分裂，原生质体中存在与能量代谢有关的线粒体，有些还含有叶绿体等细胞器的一类微生物的统称。它包括真菌、藻类和原生动物。另外，与污染控制有关的后生动物也包括在内。真菌（fungus）是指单细胞（包括无隔多核细胞）和多细胞、不能进行光合作用、靠寄生或腐生方式生活的真核微生物。真菌在自然界分布极为广泛。依种的不同分别存在与水、土壤、大气和生物体内。腐生种类对于推动自然界的物质循环起着重要的作用真菌的特点1) 不能进行光合作用2) 以产生孢子进行繁殖

19、3) 一般有发达的菌丝4) 异养型5) 陆生性较强一、酵母菌（yeast）酵母菌是单细胞真菌，是一种适应于在碳水化合物、高糖份偏酸性环境中生存的微生物。酵母菌又分发酵型和氧化型两种。发酵型的多用于发酵工业。氧化型的用于石油加工工业，工艺过程中的脱蜡，降低石油凝固点，对石油炼制废水的去油降酚起积极作用。1 酵母菌的形态和大小（1）形态基本形态：球形、卵圆形、腊肠形、椭圆形等。特殊形状：假菌丝。假菌丝是由酵母菌在繁殖时子细胞。没有脱离母体而与母细胞线连成链，形成假丝状。（2）大小：比细菌的单细胞个体要大得多，一般为直径为15m，2 酵母菌的细胞结构：酵母菌具有典型的细胞结构，有细胞壁、细胞膜、细胞

20、质、细胞核、液泡、线粒体以及各种贮藏物等，有些种还具有荚膜和菌毛1 霉菌的形态大小，霉菌是由分支和不分支的菌丝（hypha）构成，菌丝可以无限制(xinzh)的伸长和产生分支，分支的菌丝交织在一起(yq)，形成的菌丝体。菌丝分无隔菌丝和有隔菌丝两类：无隔菌丝的菌丝中无横隔(hn )，整个菌丝体就是一个单细胞，含有多个细胞核；有隔菌丝的菌丝有横隔，每一段就是一个细胞，整个菌丝体是由多个细胞构成，横隔中央留有极细的小孔，使细胞质和养料互相沟通。根据菌丝的功能分，菌丝还可分为营养菌丝和气生菌丝两类。营养菌丝伸入基质内部（即培养基内部）或漫生于培养基表面吸取营养的营养菌丝；气生菌丝长在培养基上方的空气

21、中，由气生菌丝长出分生孢子梗和分生孢子。2 霉菌的菌落特征 （1）霉菌的气生菌丝间无毛管水，其菌落与细菌和酵母菌不同，与放线菌接近。（2）霉菌菌落形态较大，质地比放线菌疏松，外观干燥，不透明，呈现或紧或松的蛛网状。状、绒毛状或棉絮状。链霉菌的菌落细菌的菌落霉菌的菌落酵母菌的菌落（3）菌落正反面的颜色及边缘与中心的颜色常不一致。是由于气生菌丝及其分化出来的孢子的颜色比营养菌丝的颜色深。（4）菌落中心气生菌丝的生理年龄大于菌落边缘的气生菌丝，其发育分化和成熟度较高，颜色较深，形成菌落中心与边缘气生菌丝在颜色与形态结构上的明显差异。3 霉菌的繁殖方式霉菌有多种繁殖方式，可以由一段任意菌丝生长成新的菌

22、丝体外，还可通过有性或无性方式产生孢子进行繁殖。霉菌主要通过无性孢子繁殖。4 霉菌的应用与危害工业应用：有机酸，酶制剂，抗生素，维生素，生物碱，真菌多糖和植物生长刺激素(赤霉素)等产品的生产；生产甾体激素类药物；食品酿造：酿酒、制酱及酱油等；环境保护：如镰刀霉分解无机氰化物能力强，对废水中氰化物的去除率达90以上；有的霉菌还可以处理硝基化合物废水；危害：霉菌能引起粮食等农副产品及各种工业原料、产品、电器和光学设备的发霉或变质，也能引起植物和动物疾病。原生动物一、概念动物中最原始、最低等、结构最简单的单细胞动物。二、细胞结构单细胞、没有细胞壁，有细胞质膜、细胞质，有分化的细胞器，细胞核有核膜。三

23、、功能淡水阿米巴（变形虫）有独立生活的生命特征和生理功能，如摄食、营养、呼吸、排泄、生长、繁殖、运动及对刺激的反应；生理功能由相应的细胞器执行。四、营养(yngyng)类型全动性营养(yngyng)、植物性营养、腐生性营养五、繁殖(fnzh)方式无性生殖、有性生殖六、分类鞭毛纲、肉足纲、纤毛纲、孢子纲。 鞭毛纲代表动物眼虫肉足纲的代表动物变形虫纤毛纲代表动物草履虫原生动物在环境工程实践中的作用 自然水体中，鞭毛虫喜在多污带和-中污带生活。在污水生物处理系统中，活性污泥培养初期或在处理效果差时鞭毛虫大量出现，可作污水处理的指示生物。 在正常的环境条件下，所有的原生动物都各自保持自己的形态特征。环

24、境条件恶劣时，可形成抵抗不良环境的休眠体胞囊。 所有原生动物在污水生物处理过程中都起指示生物的作用。一旦形成胞囊，就可判断污水处理不正常。一、概念原生动物以外的多细胞动物叫做后生动物，由于有些后生动物的个体微小，要借助光学显微镜才能看得清楚，因此叫做微型后生动物。二、代表动物轮虫、线虫、寡毛虫等。 轮虫要求有较高的溶解氧，是水体寡污带和污水生物处理效果好的指示生物 线虫是污水处理净化程度差的指示生物 污水生物处理中出现的多为红斑顠体虫，颤蚓和水丝蚓为河流、湖泊底泥污染的指示生物第四章微生物的新陈代谢（代谢的概念）新陈代谢（metabolism）是指生物有机体从环境中将营养物质吸收进来，加以分解

25、再合成，同时将不再需要的产物排泄到环境中去，从而实现生物体的自然更新的过程。它是生物化学变化的总称，是生命活动的基础。新陈代谢是生物的最基本特征之一，包括合成代谢和分解代谢。合成代谢（anabolism）是指生物从环境中取得原料合成生物体的结构物质或具有生理功能的物质过程，也是从简单的物质转化为复杂的物质的过程，需要能量。分解代谢（catabolism）是指在微生物体内进行的一切分解作用，往往伴随着能量的释放。释放的能量用于合成代谢，分解作用中形成的小分子物质为合成提供原料。生物体内能量的输入、转变和利用过程，则称为能量代谢。能量代谢是从能量的角度看物质代谢，两者是不可分的（单说代谢时通常指物

26、质代谢）。酶是由细胞产生的、能在体内或体外起催化作用的一类有活性中心和特殊构象的生物大分子。（结构）酶是生化(shn hu)反应的催化剂。它能改变生物化学反应的速度，并传递电子(dinz)、原子和化学基团。可以说酶是生命活动的核心化合物。（作用）酶的组成(z chn)单成分酶酶蛋白全酶酶蛋白有机物(不含N)全酶酶蛋白有机物(不含N)金属离子全酶酶蛋白金属离子酶各组分的功能： 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；金属离子传递电子，并可作为激活剂。辅因子通常是对热稳定的金属离子或有机小分子（如维生素）。与蛋白质结合较疏松，可用透析等方法去除而使酶活性丧失的辅

27、因子称为辅酶（coenzyme）。与蛋白质结合紧密，不易用透析等方法去除的辅因子称为辅基（agon）。NAD(辅酶)和NADP(辅酶)：NAD为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸， NADP为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，存在于几乎一切细胞中，两者是多种脱氢酶的辅酶，在反应中起传递氢的作用。FMN(黄素单核苷酸)和FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)：FAD与NAD类似，能直接参与底物脱氢。两者是氨基酸氧化酶和琥珀酸脱氢酶的辅基，是电子传递体系的组成部分，其功能是传递氢。辅酶Q(CoQ)：是电子传递体系的组成部分，其功能为传递电子和氢。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。 酶的活性中

28、心内，必需基团有两种：结合基团和催化基团。酶的活性中心以外的必需基团在维持酶的空间构型、保持酶的活性中心和催化作用方面起作用。氧化还原酶类能引起底物脱氢或者受氢作用，发生氧化还原反应的酶。这类酶负有生物氧化的功能，是一类获得能量反应的酶，可分为氧化酶和脱氢酶。氧化酶催化的反应都有氧分子直接参与；脱氢酶所催化的反应总伴随着氢原子的转移。转移酶类催化一种化合物分子的基团转移到另一种化合物分子上的酶。水解酶类能催化底物的水解作用及其逆反应的酶。裂解酶能催化有机物碳链的断裂，产生(chnshng)碳链较短的产物的酶。异构酶类能催化同分异构(tn fn y u)化合物之间的相互转化的酶。合成酶类能催化有

29、三磷酸腺苷（ATP)参加(cnji)的合成反应的酶。关系着许多重要生命物质的合成。酶的催化特性：酶具有一般催化剂的共性、酶具有高度的专一性、酶的催化反应条件温和、酶对环境条件变化极为敏感、酶的催化效率高。影响酶促反应（或酶活力）的因素 酶的浓度、催化底物的浓度 、pH值、 温度 、激活剂、 抑制剂激活剂：凡是能提高酶活性的物质。其中大部分是无机离子或简单有机化合物抑制剂能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质称为酶的抑制剂。如：重金属离子Ag+、Hg2+、CO、H2S等。竞争性抑制物：抑制剂与底物竞争，从而阻止底物与酶的结合。非竞争性抑制：酶可以同时与底物及抑制剂结合，两者都没有竟争作用。反竞争抑制无

30、机盐的主要生理功能：细胞的组成成分：P、S、Ca、Mg、Fe等。酶的激活剂：Mg2+、K+、Cu2+、Mn2+渗透压的维持（Na+、Cl+、K+）化能自养菌的能源（S、Fe2+、NH4+、NO2）无氧呼吸时的氢受体（NO3、SO42）生长因子定义：在生长过程中不能自身合成，同时又是正常代谢所必需的须由外界供给的微量营养物质。细菌的营养类型、化能自养型、光能自养型、光能异养型、化能异养型单纯扩散（single diffusion）/被动扩散（passive diffusion）物理扩散1) 高浓度向低浓度方向扩散、不耗能量2) 主要是水分和一些小分子（O2、CO2、CH3OH、甘油、某些氨基酸）

31、3) 不能将稀薄溶液中的溶质进行逆浓度梯度的运输。4) 没有特异性。促进扩散（facilitated diffusion）1) 由高浓度向低浓度方向扩散，不耗能量，与单纯扩散相似。2) 借助细胞膜上的一种蛋白为载体进行（特异载体蛋白）须有能与之结合的蛋白，因此有选择性。e.g. SO42、PO43、糖等非脂溶性物质。3) 不能进行逆浓度梯度的运输。4) 运送速度比单纯扩散快（多见于真核微生物）第四ATP的生成方式：底物（基质(j zh)）水平磷酸化，氧化磷酸化，光合磷酸化分解代谢的本质是生物氧化(ynghu)反应生物氧化的过程一般包括三个阶段：1底物脱氢(或脱电子)作用（该底物称作(chn z

32、u)电子供体或供氢体）2氢(或电子)的传递（需中间传递体，如NAD、FAD等）3最后氢受体接受氢(或电子)（最终电子受体或最终氢受体）发酵的特点：a. 大多数情况下基质失去氢被氧化，其中间代谢产物又接受此氢被还原，故也被称为分子内呼吸（分子内氧化还原反应）。b. 基质氧化不彻底，还含有相当能量，故放出能量少。c. 厌氧微生物为了满足生命活动的需要，消耗的基质要比好氧微生物多，故在发酵过程中能积累大量中间产物。糖酵解EMP途径几乎所有具有细胞结构的生物所共有的主要代谢途径。好氧呼吸：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

33、）三羧酸循环：（1）TCA循环是一种循环方式的反应顺序，在异养生物的代谢中起着关键的作用，是物质代谢的枢纽。（2）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。厌氧无氧呼吸：最终电子(氢)受体为外源（分子外）化合物的呼吸，它是一种在无氧条件下进行的产能效率低的呼吸方式。营养物质脱氢后，经部分呼吸链递氢最终由氢受体接受。最终氢受体一般为氧化态无机物，特殊情况下为有机物，如延胡索酸等。递氢和受氢机制营养物质通过常规方式“脱氢”，产生的氢原子通过一系列的“传递体”（能进行可逆氧化还原反应），最终传递给某一氧化还原电位较高的化合物的过

34、程叫做递氢和受氢过程递氢和受氢系统的特点 由一系列的能发生可逆氧化还原反应、且具有不同氧化还原电位的氢传递体组成的一组链状传递系统。该系统能把氢（电子）从氧化还原电位低的化合物最终传递给氧化电位高的化合物，如氧分子等。该过程是一个产能的过程。该过程称为“呼吸”。 氢的链状传递系统称为“呼吸链”。电子传递体（electron carrier）能发生可逆氧化还原反应的物质。在呼吸链中该物质被前一个传递体还原（接受氢/电子），之后又被后一个传递体氧化（把氢、电子交给下一个）。生物合成三要素：微生物的生长过程包括营养物质的分解与细胞物质的合成。营养物质的分解过程除了为机体生长提供能量以外，不定期能为机

35、体生长提供物质合成所需要的还原力与小分子前体物。能量、还原力与小分子前体物通常又称为细胞物质合成的三要素。第五章微生物生长(shngzhng)繁殖及特性一、生长(shngzhng)与繁殖生长：微生物细胞吸收营养物质，同化作用大于异化作用时，细胞质的量增加(zngji)，表现在细胞体积或重量的不断增加，这种现象称生长。繁殖：生长一定程度后细胞分裂，这就是细菌的繁殖。发育：从生长到繁殖，从量变到质变的发展变化过程，称为发育。代时：细菌细胞两次分裂之间的时间，成为世代时间。二、细菌的生长特性1、间歇培养（Batch cultivation）和生长曲线（growth curve）接种细菌的生长繁殖及其

36、特性间歇培养：将少量细菌接种于一定量的液体培养基内，在一定条件下培养。培养过程不投加或取出任何东西。这种培养方式叫间歇培养。生长曲线：细胞数量随时间的变化曲线称生长曲线延滞期、缓慢期（lag phase）影响延滞期长短的因素： 接种龄：种子（inoculum）处于什么生长期。、 接种量：特别是X0/S0，即初期微生物浓度与基质浓度的比。 培养基成分产生延滞期的原因：缺乏分解有关基质的酶；缺乏充足的代谢中间产物特点：生长速率常数近于零。细胞形态变大，rRNA含量增高，合成代谢较活跃第一节 细菌的生长繁殖及其特性2）指数期（exponential phase）对数期细胞数（量）以指数形式增加的时间

37、段。特点：生长速率最大，世代时间（generation time）倍加时间（doubling time）酶系活跃、代谢旺盛细胞进行平衡生长，体内各成分最为均匀稳定期（stationary phase）：恒定期、最高生长期、生长下降期特点：净增长速度为零，繁殖与死亡速度相等，正生长与负生长相等，生长下降阶段S很低，其浓度对微生物影响大即有机物分解速率与其浓度成正比出现(chxin)稳定期的原因： 营养物尤其是生长因子耗尽，营养物比例失调(b l sh dio)，代谢物的积累， pH、DO、氧化还原电位(din wi)的变化4）衰亡期（decline phase, death phase）内源呼吸

38、期（endogenous respiration phase）内源呼吸：体内贮藏物质酶等一部分细胞物质的氧化。特点： 细胞形态多型化 细胞会发生自溶现象（autolysis），蛋白质水解酶活力 往往产生芽孢出现死亡期的原因： 营养物不足（代谢产物的积累） 外界条件恶化处于稳定期污泥虽然生长速度有所下降，但有一定的代谢活性，絮凝沉降性能好故传统的活性污泥法常运行在这个范围。衰亡期只出现在某些特殊的水处理场合，如延时曝气及污泥消化。1. 计数法（1）直接计数法（显微镜）涂片染色法：一定量样品涂布在载玻片上，染色后计数。滤膜染色法：一定量样品过滤到滤膜上，然后染色计数。计数之前都需把样品预处理计数器

39、法: 如血球计数板法比例计数法：将已知颗粒浓度的液体与待测菌液按一定比例混合后在显微镜下，测各自的数目。2）间接计数法（活菌计数法）平板计数法：测定菌落数，（注意：可培养的微生物很少）描述：CFU（colony formation unit）液体计数法（MPN法，most probable number法）：最可能数法主要用于不能在平板培养基上形成菌落的菌硝化菌、反硝化菌、硫酸还原菌）液膜法：过滤到滤膜上（把膜放在固体培养基上培养）四 、 微生物膜的生长特性1. 生物膜的生长液体培养基中加入固体物质（载体），微生物在其表面吸附、生长、繁殖形成形成膜，这种膜叫微生物膜。微生物膜的生长膜厚的增加，

40、密度也将发生变化从单位固体表面积上的微生物量（mg/cm2）上看可分为6个阶段延滞期，加速增长期，恒速增长期，减速增长期，安定期，脱落期1）延滞期：细胞吸附在固体表面上的过程（沉降）影响吸附速度的因子：材质、表面性质、形状、细胞的性质、操作条件（2）加速增长期：还没有形成完整的膜（3）恒速增长期：活性细胞量达到最大，形成完整的膜。膜表面凹凸不平。（4）减速增长期：恒速增长期与安定期的过渡期，持续时间短。（5）安定期：增长速度与脱落速度相平衡，膜量及膜厚达到最大值。（6）脱落期：外因：流体的剪切力。内因：细菌的死亡、气泡的形成，细胞外高分子量的变化。第二节 环境因素对细菌生长的影响；一、温度二、

41、pH值三、氧化(ynghu)还原电位四、干燥五、渗透压六、光线七、化学药剂微生物之间的关系：一、竞争关系（competition）不同的微生物种群在同一环境中，对食物等营养、溶解氧、空间和其他共同要求的物质互相竞争，互相受到不利影响(yngxing)菌胶团细菌和丝状细菌对溶解氧或营养的竞争。二、互生(hshng)关系（metabiosis）-原始合作关系两种可以单独生活的微生物生活在一起时，可以由一方为另一方提供有利的生活条件，这种关系称为互生关系。（可分可合，合比分好）在微生物间互生现象极其普遍。细菌的混合培养 ：利用微生物间的互生现象，人为地构建 “混合菌群”（复合微生物）。57三、共生关

42、系（Symbiosis）两种不能单独生活的微生物共同生活在一起，互相依赖的关系。相依为命，难分难解，合二为一的一种相互关系。四、偏害关系（拮抗关系）（antagonism）共存于同一环境的两种微生物，一种生物能抑制或杀死另一种生物的相互关系。包括捕食关系、抗菌素的分泌等。五、寄生关系（parasitism）一种生物生长在另一种生物体内或表面，并从中取得营养，进行生长繁殖第六章遗传与变异遗传：亲代性状在子代重现，使其子代的性状与亲代基本上一致的现象。变异：任何一种生物，亲代和子代之间在生理、形态方面都有一定的差异，这种现象叫变异（个体形态、菌落形态、生理生化特性、代谢产物）。遗传与变异是一切生物

43、最基本的属性，两者相辅相成，相互依存，遗传中有变异，变异中有遗传，遗传是相对的，变异是绝对的。DNA分子的双螺旋结构模型DNA是由两条核苷酸链形成的双螺旋结构（右手螺旋）两条链之间靠碱基上的氢键作用相互联结，并遵循碱基配对原则（A与T， G与C）A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键DNA的复制生物的遗传性状是由DNA分子中碱基的数目和排列顺序所决定的。DNA复制的过程：首先，DNA的双链从一端打开，分离成两条单链；然后，以每条链为模板，通过碱基配对逐渐建立起完全互补的一套核苷酸单位，连接上的核苷酸链与原有的多核苷酸链重新组成新的双螺旋DNA基因：基因是一切生物体内储存遗传信息的、具有自主复制能力的遗传功能单位。它是DNA分子上一个具有特定碱基顺序（即核苷酸顺序）的片段是具有固定的起点和终点的核苷酸的线性排列(pili)，一般含有1000bp（碱基对）。RNA在遗传信息的传递过程中，须存在(cnzi)核糖核酸（RNA）。核糖核酸（核糖代替脱氧核糖，尿嘧啶U代替胸腺嘧啶T）参与遗传信息传递的RNA：信使RNA（mRNA）指导(zhdo)蛋白质的合成核糖体RNA（rRNA）rRNA与蛋白质组成核糖体，是蛋白质合成的场所转移RNA（tRNA）可