环境工程微生物学完整复习资料

环境工程微生物学完整复习资料绪论一、名词解释：原核微生物、真核微生物、微生物学、环境工程微生物学1.微生物：微生物是肉眼看不见的、必须在电子显微镜或光学显微镜下才能看见的微笑生物的统称。（或一类形态微小，结构简单，单细胞或多细胞的低等生物的通称。）2.原核微生物和真核微生物的区别：原核微生物真核微生物核很原始，发育不全，只是DNA链高度折叠成一个核区，无核膜，核质裸露，与细胞质无明显界限，称为拟核或似核细胞核发育完好，核内有核仁和染色质，有核膜将细胞核和细胞质分开，两者有明显界限没有细胞器，只有细胞质膜内陷形成的不规则泡沫结构体系有高度分化的细胞器不进行有丝分裂进行有丝分裂包括古菌、细菌、蓝细菌、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体、螺旋体除蓝细菌以外的藻类、酵母菌、霉菌、伞菌、原生动物、微型后生动物3.分类地位：五界系统：1969年魏泰克(Whittaker)提出微生物五界分类系统：（1）原核生物界：细菌、放线菌、蓝绿细菌（2）原生生物界：蓝藻以外的藻类及原生动物（3）真菌界（酸性土壤中真菌较多）：酵母菌、霉菌（4）动物界（5）植物界。根据16SrRNA及18SrRNA核苷酸顺序的同源性测定，Woese等提出三域系统：（1）古菌域（Archaea）：“三菌”产甲烷菌、极端嗜盐菌、嗜热嗜酸菌（2）细菌域（Bacteria）（包括蓝细菌和各种除古细菌以外的其他原核生物）：细菌（化）、蓝细菌（光）、放线菌（化）、立克次氏体（寄生）、支原体（人工培养基，最小）、衣原体（寄生）、螺旋体（原核，是细菌与原虫的过度）“三体”支原体、立克次氏体、衣原体（3）真核生物域（Eukarya）：真菌、原生生物、动物、植物。4.分类单位：界,门,纲,目,科,属,种。分类依据：各种微生物按其客观存在的生物属性（如个体形态及大小、染色反应、菌落特征、细胞结构、生理生化反应、与氧的关系、血清学反应等）及它们的亲缘关系分类。二、简答题：1.微生物的特点；微生物的种类、生物体的基本特征eq\o\ac(○,1)个体极小，（体积小，比表面积大）：直径由几纳米到几微米，通过光学显微镜才能看见，病毒还需通过电子显微镜看见；eq\o\ac(○,2)分布广，种类繁多：小而轻，分布在世界各处，总计约100万种以上；eq\o\ac(○,3)繁殖快（生长旺，繁殖速）：多数微生物以裂殖方式繁殖后代，在适宜条件下十几分钟至二十分钟就可繁殖一代；eq\o\ac(○,4)易变异（适应性强）：表现为对营养物质的利用上以及对环境条件尤其是恶劣的“极端环境”的适应性，遗传物质DNA易受环境因素影响而变异；⑤吸收多，转化快：相对于自身个体重量来说，吸收、转化营养物质多且快。第一章非细胞结构的超微生物——病毒一、名词解释：双名法,溶菌性1.病毒：没有细胞结构，专性活细胞寄生的一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微非细胞生物。2.噬菌体：是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称，因部分能引起宿主菌的裂解，故称为噬菌体。3.溶原性：病毒感染细菌后，其基因组整合到宿主的染色体中，在宿主内进行复制并且引起细菌细胞的裂解。这个过程称为溶原性。4.亚病毒：是一类结构和组成比真病毒小，简单，仅有核酸或蛋白质组成，可以侵染动物和植物的病原体。5.类病毒：是比病毒更加小的致病感染因子。只含具侵染性的RNA组分。6.拟病毒：又称类类病毒、壳内类病毒或病毒卫星，是一类被包裹在植物病毒粒体内部的类病毒，被称为拟病毒。只含有不具侵染性的RNA组分。7.阮病毒：是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质。又称蛋白质侵染因子，是一类不含核酸的传染性蛋白质分子。二、简答题：溶菌性噬菌体的增殖过程1.病毒的特点；eq\o\ac(○,1)形体极其微小，一般能通过细菌滤器，只有在电子显微镜下才能观察到；用nm表示；eq\o\ac(○,2)无细胞构造，主要是核酸与蛋白质；又称分子生物；eq\o\ac(○,3)只含一种核酸，DNA或RNA；eq\o\ac(○,4)缺乏独立代谢能力；只能在活细胞内利用宿主细胞的代谢机器，合成核酸和蛋白质。2.病毒的复制过程；病毒感染敏感宿主细胞后，病毒核酸进入细胞，通过其复制与表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质，然后由这些新合成的病毒组分装配成子代毒粒，并以一定方式释放到细胞外。病毒的这种特殊繁殖方式称做复制。第二章原核微生物的形态、结构和功能一、名词解释：菌毛、性菌毛1.细菌：一类细胞细短、结构简单、胞壁坚韧、多以二分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。2.质粒：是核以外的遗传物质，能自我复制,把所携带的生物形状传给子代。3.鞭毛：生长在某些细菌表面的长丝状、波曲的蛋白质附属物，称为鞭毛，其数目为一至数十条，具有运动功能。4.芽孢：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体。5.荚膜：许多细菌的最外表还覆盖着一层多糖类物质，边界明显的称为荚膜。6.菌落：将细菌接种在固体培养基上,在合适的条件下进行培养,细菌就迅速地开始生长,形成一个由无数细菌组成的子细胞群体。7.菌苔：细菌在固体培养基接种线上由母细胞繁殖长成的一片密集的、具有一定形态结构特征的细菌群落，一般为大批菌落聚集而成。8.放线菌：主要呈丝状生长、以孢子进行繁殖、革兰氏染色阳性的一类原核微生物，属于真细菌范畴。9.气生菌丝：基内菌丝长到一定时期，长出培养基外，伸向空间的菌丝，直径1－1.4um,长短不一，形状不一，颜色较深。10.赤潮：赤潮是在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色、变质的一种有害生态现象。11.水华：水华是淡水中的一种自然生态现象。绝大多数的水华是仅由藻类引起的，也有部分的水华现象是由浮游动物——腰鞭毛虫引起的。“水华”发生时，水一股呈蓝色或绿色。12.支原体：支原体是自由生活的最小的原核微生物，没有细胞壁，只具有细胞质膜，细胞无固定形态，为多行性体态。13.衣原体：介于立克次氏体与病毒之间，能通过细菌滤器，专性活细胞内寄生的一类原核微生物。14.立克次氏体：是大小介于通常的细菌与病毒之间，在许多方面类似细菌，专性活细胞内寄生的原核微生物。二、简答题,细菌细胞的特殊构造,放线菌的菌丝组成类型及各类型的功能；8.细菌细胞的二分裂方式1.细菌细胞的一般构造；细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质和内含物。2.革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁结构的比较；3.革兰氏染色的机制、步骤；4.蓝细菌的特征；特征：eq\o\ac(○,1)没有细胞核；eq\o\ac(○,2)没有有丝分裂；eq\o\ac(○,3)细胞壁含肽聚糖；eq\o\ac(○,4)核糖体为70S；eq\o\ac(○,5)没有叶绿体；eq\o\ac(○,6)G-5.螺旋体的特征；形状弯曲，细长有较多的螺旋，不产生芽孢，没有细胞壁，有伸缩能力。第三章真核微生物一、名词解释：1.细菌的二分裂：细菌没有核膜，只有一个大型的环状DNA分子，细菌细胞分裂时，DNA分子附着在细胞膜上并复制为二，然后随着细胞膜的延长，复制而成的两个DNA分子彼此分开；同时，细胞中部的细胞膜和细胞壁向内生长，形成隔膜，将细胞质分成两半，形成两个子细胞，这个过程就被称为细菌的二分裂。2.子实体：子实体是高等真菌的产孢构造，即果实体，由已组织化了的菌丝体组成。在担子菌中又叫担子果，在子囊菌中又叫子囊果。3,出芽生殖:无性繁殖的一种,亲代由细胞分裂产生子代，在一定部位生长出与母体相似的芽体，到个体可以独立生活脱离母体形成新个体。食用真菌的菌丝体：真菌的营养体都是可分枝的丝状体，单根丝状体称为菌丝，许多菌丝在一起统称菌丝体。地衣：是真菌和光合生物之间稳定而又互利的联合体。菌环：在伞菌子实体幼期，菌盖边缘伸向菌柄由一层薄膜包被着菌褶。当伞盖长大展平后，薄膜破裂，残留于菌柄上的部分称为菌环。伴孢晶体：某些芽孢杆菌，在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的的碱溶性蛋白晶体，称为伴孢晶体。二、简答题：1.比较真核生物与原核生物的异同；相同点：有细胞膜，有细胞质，有核糖体不同点：真核的有细胞器，原核的没有；真核的有膜包着的细胞核，原核的只有核区。2.真核微生物的主要类群；真核微生物的主要类群包括植物界的显微藻类、动物界的原生动物、菌物界的假菌和真菌。其中的真菌包括酵母菌、霉菌、蕈菌等。3.原生动物及常见种类的特征；鞭毛纲的特征：具有一根或几根鞭毛。兼有全动性营养、植物性营养和腐生性营养三种营养类型。大小从几微米到几十微米。肉足纲的特征：形体小、无色透明，大多数没有固定形态，由体内细胞质不定方向的流动而成千姿百态，并形成伪足作为运动和摄食的细胞eq\o\ac(○,1)停滞期：将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数不立即增加，或增加很少，生长速度接近于零。特点：分裂迟缓、代谢活跃。细胞形态变大或增长，一般来说处于迟缓期的细菌细胞体积最大细胞内RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代谢活跃，核糖体酶类和ATP的合成加快，易产生诱导酶。对外界不良条件反应敏感。eq\o\ac(○,2)对数期：生长速率常数R最大，代时最短；平衡生长、酶系活跃、代谢旺盛；对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，是研究微生物代谢、生理的良好材料；在生产上常用作种子，缩短微生物发酵的延滞期，提高经济效益。eq\o\ac(○,3)稳定期：生长速率常数等于0；芽孢形成；次生代谢产物开始合成。eq\o\ac(○,4)衰亡期：细菌代谢活性降低；生长速率常数<0；细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊等；细菌衰老并出现自溶；产生或释放出一些产物，如抗生素等。2.为什么会出现延滞期？微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏分解和催化有关底物的酶，或是缺乏充足的中间代谢产物。为产生诱导酶或合成中间代谢产物，就需要一段适应期。3.如何在生产实践中缩短延滞期？eq\o\ac(○,1)通过遗传学方法改变种的遗传特性；eq\o\ac(○,2)利用对数期的细胞作种子；eq\o\ac(○,3)适当扩大接种量；eq\o\ac(○,4)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大。4.为什么出现稳定期呢？eq\o\ac(○,1)营养物尤其是生长限制因子耗尽；eq\o\ac(○,2)生长速率常数=0；eq\o\ac(○,3)营养物比例失调；eq\o\ac(○,4)有害代谢产物的积累；eq\o\ac(○,5)理化条件不适宜。5.影响停滞期长短的因素：eq\o\ac(○,1)菌种；eq\o\ac(○,2)接种龄；eq\o\ac(○,3)接种量；eq\o\ac(○,4)培养基成分。6.影响微生物代时的因素：eq\o\ac(○,1)菌种，不同的微生物及微生物的不同菌株代时不同；eq\o\ac(○,2)营养成分，在营养丰富的培养基中代时短；eq\o\ac(○,3)营养物浓度；eq\o\ac(○,4)温度。***第六章微生物的遗传与变异一、名词解释：蛋白质的翻译，核糖体，移码突变，无义突变，碱基颠换，碱基转换，基因突变。1.遗传性：微生物将其生长发育所需要的营养类型和环境条件，以及对这些营养和外界环境条件产生的一定反应，或出现的一定性状（例如：形态、生理生化特征等）传给后代，并相对稳定地一代一代传下去，这就是微生物的遗传。2.变异性：当微生物从它适应的环境迁移到不适应的环境后，微生物改变自己对营养和环境条件的要求，在新的生活条件下产生适应新环境的酶（适应酶），从而适应新环境并生长良好，这就是遗传的变异。3.基因：基因是一切生物体内储存遗传信息的、有自我复制能力的遗传功能单位。4.DNA半保留复制：首先是DNA分子中的两条多核苷酸链之间的氢键断裂，彼此分开成两条单链。然后各自以原有的多核苷酸链为模板，根据碱基配对的原则吸收细胞中游离的核苷酸，按照原有链上的碱基排列顺序，各自合成出一条新的互补的多核苷酸链，新合成的一条多核苷酸链和原有的多核苷酸链又以氢键连接成新的双螺旋结构。5.RNA转录：生物的遗传信息从DNA传递给mRNA的过程称为转录。6.逆转录：逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程。7.三联子密码：遗传密码是存在于mRNA链上，由相邻的3个相邻的核苷酸组成，代表一个氨基酸的核苷酸序列，即三联密码子。8.tRNA的翻译：DNA转录成mRNA后，mRNA链上的核苷酸碱基序列需要被翻译成相应的氨基酸序列，还要被转运到核糖体上，才能合成具有不同生理特性的功能蛋白。9.蛋白质的合成：通过tRNA两端的识别作用，把特定的氨基酸转送到核糖体上，使不同的氨基酸按照mRNA上的碱基序列连接起来，在多肽合成酶的作用下合成多肽链，多肽链通过高度折叠成特定的蛋白质结构，最终合成具有不能生理特性的功能蛋白。简答题：基因工程的概念及操作过程？微生物在基因工程中的重要地位？优良微生物菌种选育的基本方法？第七章微生物生态一、名词解释：大肠菌群值、水华、赤潮。根圈微生物1.生物圈：地球上的一切生物，其中包括人类，都生活在地球的表面层。因为只有这个表面层内有空气、水、土壤等维持生物的生命所必需的物质，人们将这个生物有机体生存的地球表面层，称为生物圈。2.生态系统：生态系统是在一定时间和空间范围内由生物与它们的生境通过能量流动和物质循环所组成的一个自然体。3.生态学：生态学是研究生物体与其周围环境（包括非生物环境和生物环境）相互关系的科学。4.微生物生态学：研究微生物群体与其周围的生物和非生物环境条件间相互作用的规律的学科。5.水体自净作用：水体能够在其环境容量的范围以内，经过水体的物理、化学和生物的作用，使排入的污染物质的浓度和毒性随着时间的推移在向下游流动的过程中自然降低，称之为水体的自净作用。6.菌落总数：细菌菌落总数是指1ml水样在营养琼脂培养基中，于37℃培养24h7.总大肠菌群：又称大肠杆菌群，他们是一群兼性厌氧的、无芽孢的革兰氏阴性杆菌。8.大肠菌群指数：又称大肠菌群数。水样中大肠菌群数目的表示方法，一般指一升水样中能检出的大肠菌群数。9，大肠菌群值：指的是具有某些特性的一组与粪便污染有关的细菌，这些细菌在生化及血清方面并非一致。10,根圈微生物：生活在植物根圈中的微生物，同跟圈外相比群落表现一定的特异性。二、简答题：1.饮用水的微生物指标；我国规定1mL生活饮用水中的细菌菌落总数在100CFU以下。在饮用水中所测得的细菌菌落总数除说明水被生活废物污染程度外，还指示该饮用水能否饮用。但水源水中的细菌菌落总数不能说明污染的来源。因此，结合大肠菌群数和粪大肠杆菌数以判断水中的污染源和安全程度就更为全面。2.水体富营养化及其危害；湖泊从贫养湖向富养湖发展，主要是自然、缓慢的发展过程。但由于某些因素，尤其是人类将富含氮、磷的城市生活污水和工业废水排放入湖泊、河流和海洋，使上述水体的氮、磷营养过剩，促使水体中藻类过量生长，使淡水水体发生水华，使海洋发生赤潮，造成水体富营养化。危害：消耗溶解氧，造成水体缺氧，鱼类无法生存；藻类分泌有毒物质，死亡腐败等影响水质；改变水体生态系统，引起生态群落的演替。第八章微生物在自然界物质循环中的作用一、名词解释：1.硝化作用：氨基酸脱下的氨，在有氧的条件下，经亚硝化细菌和硝化细菌的作用转化为硝酸，这称为硝化作用。2.反硝化作用：植物、藻类及其他微生物把硝酸盐作为氮源。他们吸收硝酸盐，通过硝酸还原酶将硝酸还原成氨，由氨合成为氨基酸、蛋白质及其他含氮物质。兼性厌氧的硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原为氮气，这叫反硝化作用。3.固氮作用：通过固氮微生物的固氮酶催化作用，把分子N2转化为NH3，进而合成有机氮化合物。这称为固氮作用。4.硫化细菌：硫化细菌归属于硫杆菌属，为革兰氏阴性杆菌，从氧化硫化氢，单质硫、硫代硫酸盐、亚硫酸盐及多硫磺酸盐中获得能量，产生硝酸，同化二氧化碳合成有机物。他们多半在细胞外积累硫，有些菌株在细胞内积累硫。硫被氧化为硫酸，使环境pH下降至2以下，同时产生能量。二、简答题：1.碳循环的主要过程；碳循环以二氧化碳为中心，二氧化碳被植物、藻类利用进行光合作用，合成植物性碳；动物摄食植物就将植物性碳转化为动物性碳；动物和人呼吸放出二氧化碳，有机碳化合物被厌氧微生物和好氧微生物分解所产生的二氧化碳均返回大气。而后，二氧化碳再一次被植物利用进入循环。2.氮循环的主要过程；大气中的分子氮被根瘤菌固定后可供给豆科植物利用，还可被固氮菌和固氮蓝细菌固定成氨，氨溶于水生成NH4+被硝化细菌氧化成硝酸盐，被植物吸收，无机氮就转化成植物蛋白。植物被动物食用后转化为动物蛋白。动物和植物的尸体及人和动物的排泄物又被氨化细菌转化成氨，氨又被硝化细菌氧化成硝酸盐，又被植物吸收，无机氮和有机氮就是这样循环往复。氮循环包括氨化作用、硝化作用、反硝化作用及固氮作用。3.磷循环的主要过程；植物和微生物不能直接利用含磷有机物和不溶性的磷酸钙，必须进行微生物分解转化为溶解性的磷酸盐才能被植物和微生物吸收利用。当溶解性磷酸盐被植物吸收后变为植物体内含磷有机物，动物食用后变成动物体内含磷有机物。动物和植物尸体在微生物作用下，分解转化为溶解性的偏磷酸盐（HPO42-）。HPO42-在厌氧条件下被还原为PH3以此构成磷的循环。4.氧循环的主要过程；人和动物呼吸、微生物分解有机物都需要氧，所消耗的氧由陆地和水体中的植物及藻类进行光合作用释放，源源不断的补充到大气和水体中。氧在水体的垂直方向分布不均匀。表层水有溶解氧，深层和底层缺氧。当涨潮或湍流发生时，表层水和深层水充分混合，氧可能被传送到深层水。在夏季温暖地区的水体发生分层，温暖而密度小的表层水和冷而密度大的地层水分开，底层缺氧。秋末初冬时，表层水变冷，比底层水重，水发生“翻底”。微生物在水环境污染控制与治理中的应用一、名词解释：1.水污染：由有害化学物质（harmfulchemical）造成水的使用价值降低或丧失，污染环境。2.生化需氧量（BOD）：表示在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离氧的数量，常用单位为mg／L，这是一种间接表示水被有机污染物污染程度的指标。3.化学需氧量（COD）：用强氧化剂——重铬酸钾，在酸性条件下能够将有机物氧化为H2O和CO2，此时所测出的耗氧量称为化学需氧量（COD）。4.总需氧量（TOD）：有机物主要是由碳（C）、氢（H）、氮（N）、硫（S）等元素所组成。当有机物完全被氧化时，C、H、N、S分别被氧化为CO2、H2O、NO和SO2，此时的需氧量称为总需氧量（TOD）。5.溶解氧量：空气中的分子态氧溶解在水中的量称为溶解氧量。6.氧化塘法：利用水塘中的微生物和藻类的共生作用去除废水中有机污染物的一种需氧生物处理方法。7.可生物降解性：可生物降解性是指环境污染物对微生物降解的可能性。有机污染物根据其可生物降解性可分为：①可生物降解物质，如单糖、淀粉、蛋白质等；②难降解物质，如纤维素、农药、烃类等；③不可生物降解物质，如塑料、尼龙等。二、简答题1.简述利用微生物处理污水的基本原理；水中的微生物起着清洁污水的作用，它们以水体中的有机污染物作为自己的营养食料，通过吸附、吸收、氧化、分解等过程，把有机物变成简单的无机物，既满足了微生物本身繁殖和生命活动的需要，又净化了污水。在污水中培养繁殖的菌类、藻类和原生动物等微生物，具有很强的吸附、氧化、分解有机污染物的能力。它们对废物的处理过程中，对氧的要求不同，据此可将生化处理分为好气处理和厌气处理两类。好气处理是需氧处理，厌气处理则在无氧条件下进行。生化处理法是废水中应用最久最广且相当有效的一种方法.2.简述利用微生物处理污水的常见方法及各自特点（活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、厌氧消化法和土地处理法）；活性污泥法的特点：eq\o\ac(○,1)有机负荷比较均匀，改善了供需矛盾，有利于降低能耗；eq\o\ac(○,2)有利于充分发挥微生物的氧化分解能力；eq\o\ac(○,3)污泥浓