《環(huán)境微生物學》考試重點

1、緒論：微生物的分類：從大到小按 域、界、門、綱、目、科、屬、種等分類。微生物的命名：采用生物學中的二名法，即用兩個拉丁詞命名一個微生物的種。這個種的名 稱是由一個屬名和一個種名組成，屬名和種名都用斜體字表達，屬名在前，用拉丁文名詞表示，第一個字母大寫。種名在后，用拉丁文的形容詞表示，第一個字母小寫。原核微生物：原核微生物的核很原始，發(fā)育不全，只是DNA鏈高度折疊形成的一個核區(qū)，沒有核膜，核質(zhì)裸露，與細胞質(zhì)沒有明顯界限，叫擬核或似核。原核微生物沒有細胞器，只有由細胞質(zhì)膜內(nèi)陷形成的不規(guī)則的泡沫結構體系，不進行有絲分裂。原核微生物包括：古細菌、細菌、藍細菌、放線菌、支原體，衣原體和螺旋體真核微生物：

2、真核微生物有發(fā)育好的細胞核，核內(nèi)有核仁和染色質(zhì)。其有核膜將細胞核和細胞質(zhì)分開，使兩者有明顯的界限。其有高度分化的細胞器，如線粒體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體和葉綠體。其進行有絲分裂，真核微生物包括除藍細菌以外的藻類、酵母菌、霉菌、傘菌、原生動物和微型后生動物等。微生物的特點： 個體極小，比表面積大 分布廣，種類繁多 繁殖快，數(shù)量大，易培養(yǎng) 易變異，有利于應用第一章病毒：沒有細胞結構，專性寄生在活的敏感宿主體內(nèi)的超微小微生物。只具簡單的獨特結構，可通過細菌過濾器病毒的化學組成：蛋白質(zhì)和核酸，個體大的病毒，除蛋白質(zhì)和核酸外，還含類脂質(zhì)和多糖病毒的結構：病毒沒有細胞結構，整個病毒體分兩部分：蛋白質(zhì)衣殼

3、和核酸內(nèi)芯，兩者構成核衣殼，病毒粒子有兩種 不具被膜的裸露的病毒粒子 在核衣殼外面由被膜包圍所構成的病毒粒子。病毒的特點： 不具細胞結構 只有核酸和蛋白質(zhì)成分 核酸只能是DNA或RNA兩者之一 體積小，需電子顯微鏡才能觀察 專性寄生病毒繁殖過程：吸附侵入復制與聚集宿主細胞裂解和成熟噬菌體粒子的釋放毒性噬菌體：侵入宿主細胞后，隨即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，這種不引起宿主細胞裂解的噬菌體稱作溫和噬菌體病毒在液體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征：將噬菌體的敏感細菌接種在液體培養(yǎng)基中，經(jīng)培養(yǎng)后敏感細菌均勻分布在

4、培養(yǎng)基中而使培養(yǎng)基渾濁 病毒在固體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征：形成噬菌斑病毒培養(yǎng)基：要求苛刻，專一性強，其敏感細胞要具備如下條件 必須是活的敏感動物或是活的敏感動物組織細胞 能提供病毒附著的受體 敏感細胞內(nèi)沒有破壞特異性病毒的限制性核酸內(nèi)切酶，病毒進入細胞可生長繁殖植物病毒的培養(yǎng)基：與植物病毒相應的敏感植株和敏感的植物組織噬菌體的培養(yǎng)基：與噬菌體相應的敏感細菌，如大腸桿菌噬菌體用大腸桿菌培養(yǎng)第二章細菌的細胞結構：基本（不變）結構：細胞壁、細胞質(zhì)膜、細胞質(zhì)及其內(nèi)含物、擬核；部分細菌有特殊（可變）結構：芽孢、鞭毛、夾膜，黏液層、衣鞘及光合作用層片等。細菌細胞壁的生理功能： 保護原生質(zhì)體免受滲透壓引起的破裂

5、 維持細菌的固定細胞形態(tài) 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(zhì)在間質(zhì) 細胞壁為鞭毛提供支點，使鞭毛運動 細胞壁化學組成的細微差異可使不同細菌具有不同的抗原性、致病性、對噬菌體等感染的敏感性細胞質(zhì)內(nèi)含物：核糖體、內(nèi)含顆粒（多聚磷酸鹽顆粒、聚羥基丁酸、硫粒、淀粉粒、糖原、磁小體等）、擬核（DNA和少量RNA、蛋白質(zhì)組成）細菌在固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征：即菌落特征，菌落是由一個細菌繁殖起來的，由無數(shù)細菌組成具有一定形態(tài)特征的細菌集團。菌落特征是分類鑒定的依據(jù)之一：表面特征邊緣特征縱剖面特征。 菌苔是細菌在斜面培養(yǎng)基接種線上長成的一片密集的細菌群落，不同屬種細菌的菌苔形態(tài)是不同的細菌在

6、明膠培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征：用穿刺接種法將某種細菌接種在明膠培養(yǎng)基中培養(yǎng)，能產(chǎn)生明膠水解酶水解明膠，不同的細菌將明膠水解成不同形態(tài)的溶菌區(qū)，根據(jù)不同形態(tài)的溶菌區(qū)或溶菌與否可將細菌分類細菌在半固體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征：（穿刺接種技術）根據(jù)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。判斷呼吸類型：如果細菌在培養(yǎng)基的表面及穿刺線的上部生長者為好氧菌，沿著穿刺線自上而下生長者為兼性厭氧菌或兼性好氧菌，只在穿刺線的下部生長者為厭氧菌。判斷細菌是否運動：如果只沿著穿刺線生長者為沒有鞭毛、不能運動的細菌；如果不但沿著穿刺線生長而且沿著培養(yǎng)基擴散生長者為有鞭毛、能運動的細菌細菌在液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征：有

7、的細菌使培養(yǎng)基渾濁，菌體均勻分布于培養(yǎng)基中；有的細菌互相凝聚成大顆粒沉在管底部，培養(yǎng)基很清；細菌在液體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征是分類依據(jù)之一細菌的染色原理（便于細菌形態(tài)觀察）：細菌菌體無色透明，在顯微鏡下由于菌體與其背景反差小，不易看清菌體的形態(tài)和結構。用染色液染菌體，以增加菌體與北京的反差，在顯微鏡下則可清楚看見菌體的形態(tài)。 分為簡單染色法和復合染色法革蘭氏染色： 固定 初染（草酸銨結晶紫染色） 媒染（碘碘化鉀溶液） 脫色（乙醇或者丙酮）復染（番紅染液）革蘭式陽性菌仍為紫色，革蘭氏陰性菌呈紅色革蘭氏染色的機制：革蘭氏染色與細菌等電點有關（等電點學說）革蘭氏染色與細胞壁有關（滲透學說）、（革蘭式陽性

8、菌脂質(zhì)含量很低，肽聚糖的含量高；革蘭式陰性菌脂質(zhì)含量高，肽聚糖含量低，乙醇既是脫色劑又是脫水劑）革蘭式陽性菌含特殊的RNAMg2+鹽與革蘭式染色有關（化學學說）細菌的物理化學性質(zhì)與污（廢）水生物處理的關系：細胞質(zhì)的多相膠體性質(zhì)決定細菌在曝氣池中吸收污（廢）水中的有機污染物的種類、數(shù)量和速度細菌表面解離層的S型或R型決定其懸液的穩(wěn)定性，即決定其在沉淀池中的沉淀效果比表面積的大小決定其吸附、吸收污染物的能力及與其他微生物的競爭能力細菌的帶電性與它吸附、吸收污（廢）水有機污染物的能力，與填料載體的結合力有關，還與絮凝、沉淀性能有關密度和質(zhì)量與其沉淀效果有關放線菌菌絲體：營養(yǎng)（基內(nèi)）菌絲氣生菌絲孢子絲

9、：放線菌生長發(fā)育到一定階段，在氣生菌絲的上部分化出孢子絲。孢子絲的形狀和在氣生菌絲上的排列方式，隨菌種不同而異，是分類鑒定的依據(jù)之一。 分生孢子的顏色是分類的依據(jù)之一第三章原生動物：是動物中最原始、最低等、結構最簡單的單細胞動物原生動物的營養(yǎng)類型：全動性營養(yǎng)、植物性營養(yǎng)、腐生性營養(yǎng)全動性營養(yǎng)：全動性營養(yǎng)的原生動物以其他生物為食。絕大多數(shù)原生動物為全動性營養(yǎng)植物性營養(yǎng)：有色素的原生動物（綠眼蟲、衣滴蟲和植物類似）在有光照條件下，吸收二氧化碳和無機鹽進行光合作用，合成有機物供自身營養(yǎng)腐生性營養(yǎng)：指某些無色鞭毛蟲和寄生的原生動物，借助體表的原生質(zhì)膜吸收環(huán)境和寄主中的可溶性的有機物作為營養(yǎng)原生動物的胞

10、囊：胞囊是抵抗不良環(huán)境的一種休眠體。所有的原生動物在污水生物處理過程中都起指示生物的作用，一旦形成胞囊，就可判斷污水處理不正常輪蟲：雌雄異體，有性生殖少，多為孤雌生殖，個體或群體，自由或固著。輪蟲是寡污帶和污水生物處理效果好的指示生物。由于它們吞食游離細菌，所以可起到提高處理效果的作用，一旦它們大量繁殖會將活性污泥蠶食光，造成污水處理失敗線蟲：有腐食性、植食性和肉食性三種營養(yǎng)類型，線蟲有寄生和自由生活的污水處理中出現(xiàn)的線蟲多是自由生活的，生殖為雌雄異體，卵生，有好氧和兼性厭氧?？赏渌⑸锊灰捉到獾墓腆w有機物，是污水處理程度差的指示生物寡毛類動物：營雜食性，主要食污泥中的有機碎片和細菌，夏

11、秋兩季水體的環(huán)境條件適合寡毛類動物生長，其生長溫度為20，6以下活動力下降，并形成胞囊，是河流、湖泊底泥污染的指示生物浮游甲殼動物：分布于河流、湖泊和水塘等淡水水體及海洋中，以淡水種為最多。它們是水體污染和水體自凈的指示生物（劍水蚤、水蚤）營浮游生活，攝食方式濾食性、肉食性水蚤：血液含血紅素，水體中含氧量低，水蚤的血紅素含量高；水體中含氧量高，水蚤的血紅素含量低，由于在污染水體中溶解氧含量低，清水中的含氧量高。在污染水體中的水蚤顏色比在清水中的紅些，利用這個特點，可判斷水體的清潔程度苔蘚蟲：（可提取抗癌物質(zhì)）喜歡在清潔、富含藻類、溶解氧充足的水體中生活，能適應各地帶的溫度，有一定的生物吸附作用

12、，并吞食水中微型生物和有機雜質(zhì)，對水體的凈化有一定的積極作用。但如果大量繁殖，會降低水流速度，給工程運行造成一定的不利影響。群體生活，固著在其他物體上，雌雄同體，既無性生殖（內(nèi)出芽和外出芽生殖）也可有性生殖酵母菌與污廢水：在煉油廠的含油、含酚廢水生物處理過程中，假絲酵母菌和黏紅酵母菌可起到積極作用。淀粉廢水、檸檬酸殘?zhí)菑U水、油脂廢水和味精廢水均可用酵母菌處理，既處理了廢水，又得到酵母菌體蛋白，用作飼料還可用酵母菌監(jiān)測重金屬第四章酶：由細胞產(chǎn)生的、能在體內(nèi)或體外起催化作用的一類具有活性中心和特殊構象的生物大分子，包括蛋白質(zhì)類酶和核酸類酶酶的組成：分單成分酶和全酶，前者只含蛋白質(zhì)，全酶一定要在酶蛋

13、白和輔酶同時存在時才起作用酶的功能：酶蛋白起催化生物化學反應加速進行的作用，決定其專一性，輔基和輔酶起傳遞電子、原子和化學基團的作用；金屬離子除傳遞電子外還起激活劑的作用。酶的活性中心：指酶的活性部位，是酶蛋白分子中直接參與和底物結合，并與酶的催化作用直接有關的部位酶活性中心的功能：一是結合部位，一定的底物靠此部位結合到酶分子上，決定酶的專一性；二是催化部位，決定了酶的催化速度。酶的活性中心對催化作用至關重要，其他部位也很重要，他們在維持酶的空間構型、保持酶的活性中心和催化作用等方面都起著不同作用酶的催化特性：1.具有一般催化劑的共性：加快反應速率，縮短反應達到平衡的時間，不改變平衡點，酶在參

14、與反應前后，無性質(zhì)和數(shù)量改變。 2.酶的催化作用具有高度的專一性：結構專一性（絕對專一性和相對專一性）立體異構專一性（旋光異構專一性和幾何異構專一性）有關酶作用專一性的假說（鎖鑰假說、三點附著假說和誘導楔合假說） 3.酶的催化反應條件溫和 4.酶對環(huán)境條件變化極為敏感 5.酶的催化效率極高影響酶促反應速率的因素：酶的濃度、底物的濃度、溫度、pH、激活劑（無機離子激活劑、有機化合物）、抑制劑【不可逆抑制、可逆抑制（競爭性、非競爭性、反競爭性）】微生物的營養(yǎng)：水、碳素營養(yǎng)源、氮素營養(yǎng)源、無機鹽及生長因子等碳氮磷比：根瘤菌碳氮比為11.5:1；固氮菌碳氮比為27.6:1；霉菌碳氮比9:1；土壤中微生

15、物混合群體碳氮比為25:1；污廢水生物處理中好氧微生物群體（活性污泥）要求碳氮磷比為BOD5:N:P=100:5:1,；厭氧消化污泥中的厭氧微生物群體對碳氮磷比為BOD5:N:P=100:6:1;有機固體廢物堆肥發(fā)酵的碳氮比為30:1,；碳磷比為（75100）：1.培養(yǎng)基的種類：1.培養(yǎng)基組成物的性質(zhì)：合成培養(yǎng)基：按微生物的營養(yǎng)要求，用已知的化合物配制而成的培養(yǎng)基。天然培養(yǎng)基：天然有機物配制而成的培養(yǎng)基。復合培養(yǎng)基：是一類既有已知的化學組成物質(zhì)，同時還加有某些天然成分而配制的培養(yǎng)基2. 培養(yǎng)基的物理性狀：液體培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基是不加凝固劑的呈液體狀態(tài)的培養(yǎng)基。半固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入少

16、量凝固劑（瓊脂是最優(yōu)良的凝固劑，還有明膠、硅膠等），一般每升培養(yǎng)基中加35g瓊脂，即為半固體培養(yǎng)基。固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入更多的凝固劑，一般每升培養(yǎng)基中加1520g瓊脂，即成固體培養(yǎng)基3. 培養(yǎng)基對微生物的功能和用途：基礎培養(yǎng)基 選擇培養(yǎng)基：根據(jù)某微生物的特殊營養(yǎng)要求或?qū)Ω鞣N化學物質(zhì)敏感程度的差異而設計、配制的培養(yǎng)基。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。加富（富集）培養(yǎng)基：由于樣品中細菌數(shù)量少，或是對營養(yǎng)要求比較苛刻不易培養(yǎng)出來，故用特別的物質(zhì)或成分促使微生物快速生長，

17、這種用特別物質(zhì)或成分配制而成的培養(yǎng)基，稱為加富培養(yǎng)基。營養(yǎng)物進入微生物細胞的方式：1.單純擴散：物理過程 從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴散，以濃度梯度為動力 非特性異性 不需要消耗能量2. 促進擴散：被動的運輸過程 依靠濃度梯度驅(qū)動 不消耗代謝能量3. 主動運輸：逆濃度梯度 需要滲透酶和消耗能量（滲透酶起改變平衡點的作用）4. 基團轉(zhuǎn)位：特異性的 需要消耗能量ATP的生成方式：1.基質(zhì)（底物）水平磷酸化： 微生物在基質(zhì)氧化過程中，可形成多種含高自由能的中間產(chǎn)物，ADP磷酸化而生成ATP，此過程中底物的氧化與磷酸化反應相偶聯(lián)并生成ATP，稱為底物水平磷酸化。 2.氧化磷酸化：微生物在好氧呼吸和無氧呼吸時

18、，通過電子傳遞體系產(chǎn)生ATP的過程為氧化磷酸化 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(chǎn)生ATP的過程叫光合磷酸化微生物發(fā)光機制與其應用：發(fā)光細菌含兩種特殊成分：（蟲）熒光素酶和長鏈脂肪族醛（如月桂醛），發(fā)光過程包括電子傳遞和能量轉(zhuǎn)移。發(fā)光細菌是兼性厭氧菌，在有氧存在時才發(fā)光，它對氧卻是很敏感的，即使氧的含量極微量，發(fā)光細菌也能發(fā)光第五章分批培養(yǎng)：分批培養(yǎng)是將一定量的微生物接種在一個封閉的、盛有一定體積液體培養(yǎng)基的容器內(nèi)，保持一定的溫度、pH和溶解氧量，微生物在其中生長繁殖，結果出現(xiàn)微生物的數(shù)量由少變多，達到高峰后又由多變少，甚至死亡的變化規(guī)律，這就是微生物的生長曲

19、線細菌生長繁殖期可細分為6個時期：停滯期、加速期、對數(shù)期、減速期、靜止期及衰亡期 1.停滯期：細胞特征：細胞代謝活力強；細胞中RNA含量高；嗜堿性強，對不良環(huán)境條件較敏感；呼吸速率、核酸及蛋白質(zhì)的合成速率接近對數(shù)期細胞，并開始細胞分裂。 時間長短的影響因素：接種量、接種群體菌齡和營養(yǎng) 縮短停滯期的措施：通過遺傳學方法改變種的遺傳特性使停滯期縮短；利用對數(shù)生長期的細胞作為種子；盡量使接種前后所使用的培養(yǎng)基組成不要相差太大；適當擴大接種量 2.對數(shù)期（代謝能力最強，幾何級數(shù)增加，代時最短，生長速率最大）細胞特征：細胞代謝活力最強，合成新細胞物質(zhì)的速率最快，細菌生長旺盛；對不良環(huán)境因素的抵抗力強；群

20、體中的細胞化學組分及形態(tài)、生理特性都比較一般。 影響因素：菌種、營養(yǎng)成分、營養(yǎng)物濃度、培養(yǎng)的溫度 3、靜止期：消耗了大量的營養(yǎng)物質(zhì)；代謝產(chǎn)物大量積累對菌體本身產(chǎn)生毒害，pH、氧化還原電位等均有所改變，溶解氧供應不足；靜止期新生的細菌數(shù)和死亡的細菌數(shù)相當，細菌總數(shù)達到最大值，并恒定維持一段時間。 延長靜止期：補料、調(diào)pH和溫度等 4.衰亡期：細胞特征：進行內(nèi)源呼吸；出現(xiàn)多形態(tài)、畸形或衰退形，有的產(chǎn)生芽孢。死亡率增加，活菌數(shù)減少；活菌數(shù)在一個階段以幾何級數(shù)下降連續(xù)培養(yǎng)：恒濁連續(xù)培養(yǎng)和恒化連續(xù)培養(yǎng) 1.恒濁連續(xù)培養(yǎng)：使細菌培養(yǎng)液的濃度恒定，以濁度為控制指標的培養(yǎng)方式 2.恒化連續(xù)培養(yǎng)：維持進水中的營

21、養(yǎng)成分恒定，以恒定流速進水，以相同流速流出代謝產(chǎn)物，使細菌處于最高生長速率狀態(tài)下生長的培養(yǎng)方式細菌生長曲線在污（廢）水生物處理中的應用：常規(guī)活性污泥法利用生長速率下降階段的微生物，包括減速期、靜止期的微生物 生物吸附法利用生長速率下降階段（靜止期）的微生物 高負荷活性污泥法利用生長速率上升階段（對數(shù)期）和生長速率下降階段（減速期）的微生物 延時曝氣法處理，即利用內(nèi)源呼吸段（衰亡期）的微生物處理為什么常規(guī)活性污泥法不利用對數(shù)生長期的微生物而利用靜止期的？ 雖然對數(shù)生長期的微生物生長繁殖快，代謝活力強，但相應要求進水有機物濃度高，則出水的絕對值也相應提高，不易達到排放標準 沉淀性能差，致使出水水質(zhì)

22、差 處于靜止期的微生物最大特點是微生物積累大量貯存物，在二沉池中泥水分離效果好，出水水質(zhì)好用延時曝氣法處理低濃度有機廢水時，不用靜止期的微生物而用衰亡期微生物的原因：由于低濃度有機物滿足不了靜止期微生物的營養(yǎng)要求，處理效果不會好。若采用延時曝氣法，延長水力停留時間，適當增大進水量，提高有機負荷，滿足微生物的營養(yǎng)要求，從而取得較好的處理效果微生物與微生物之間的關系：種內(nèi)關系有競爭和互助不同的種間關系：1.競爭關系：指不同的微生物種群在同一環(huán)境中，對食物等營養(yǎng)、溶解氧、空間和其他共同要求的物質(zhì)互助競爭，互相受到不利的影響。2.原始合作關系：是指兩種可以單獨生活的生物共存于同一環(huán)境中，相互提供營養(yǎng)及

23、其他生活條件，雙方互為有利，相互受益，當兩者分開時各自可單獨生存。3.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)上互為有利而所組成的共生體，這兩者之間的關系就叫共生關系。4.偏害關系：共存于同一環(huán)境的兩種微生物，甲方對乙方有利，乙方對甲方無任何影響。（非特異性偏害和特異性偏害） 5.捕食關系：有的微生物不是通過代謝產(chǎn)物對抗對方，而是吞食對方，這種關系成為捕食關系。6寄生關系：一種生物需要在另一種生物體內(nèi)生活，從中攝取營養(yǎng)才得以生長繁殖，這種關系稱為寄生關系。第六章DNA的存在形式：真核生物：DNA和組蛋白等組成染色體，染色體呈絲狀結構，細胞內(nèi)所有

24、染色體由核膜包裹成一個細胞核。原核微生物：DNA只與很少量的蛋白質(zhì)結合，沒有核膜包圍，單純由DNA細絲構成環(huán)狀的染色體基因（遺傳因子）：基因是一切生物體內(nèi)儲存遺傳信息的、有自我復制能力的遺傳功能單位。基因是具有固定的起點和終點的核苷酸或密碼的線性序列?；虬垂δ芊秩N：結構基因，編碼蛋白質(zhì)或酶的結構 操縱區(qū)，操縱三個結構基因的表達 調(diào)節(jié)基因，控制結構基因DNA的變性：當天然雙鏈DNA受熱或在其他因素的作用下，兩條鏈之間的結合力被破壞而分開成單鏈DNA，即稱為DNA變性DNA復性：變性DNA溶液經(jīng)適當處理后重新形成天然DNA的過程叫復性，或叫退火基因突變：基因突變即微生物的DNA被某種因素引起堿

25、基的缺失、置換或插入，改變了基因內(nèi)部原有的堿基排列順序，從而引起其后代表現(xiàn)型的改變定向培育和馴化：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，同時不斷將他們進行移種傳代，以達到累積和選擇合適的自發(fā)突變體的一種古老的育種方法在廢水生物處理中，微生物的變異現(xiàn)象很多：有營養(yǎng)要求的變異；對溫度、pH要求的變異；對毒物的耐毒能力的變異；個體形態(tài)和菌落形態(tài)的變異及代謝途徑的變異等。雜交：是通過雙親細胞的融合，使整套染色體的基因重組；或者是通過雙親細胞的溝通，使部分染色體基因重組轉(zhuǎn)化：受體細胞直接吸收來自供體細胞的DNA片段（來自研碎物），并把它整合到自己的基因組里，從而獲得了供體細胞部分遺傳性

26、狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)導：通過溫和噬菌體的媒介作用，把供體細胞內(nèi)特定的基因（DNA片段）攜帶至受體細胞中，使后者獲得前者部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)導質(zhì)粒育種簡介：質(zhì)粒在原核微生物中除有染色體外，還含有另一種較小的、攜帶少量遺傳基因的環(huán)狀DNA分子，稱為質(zhì)粒，也叫染色體外DNA。質(zhì)粒的特點：易發(fā)生質(zhì)粒丟失或轉(zhuǎn)移 喪失質(zhì)粒但菌體不死亡 質(zhì)?？烧T導產(chǎn)生 有的質(zhì)粒可攜帶供體的一部分染色體基因一起轉(zhuǎn)移質(zhì)粒育種舉例：多功能超級細菌的構建 解烷抗汞質(zhì)粒菌的構建 脫色工程菌的構建 Q5T工程菌PCR技術的操作步驟：加熱變性、退火、延伸、將擴增產(chǎn)物進行瓊脂糖凝膠電泳觀察基因工程操作步驟：先從供體細胞中選擇獲取帶有

27、目的基因的DNA片段 將目的DNA的片段和質(zhì)粒在體外重組 將重組體轉(zhuǎn)入受體細胞 重組體克隆的篩選與鑒定 外源基因表達產(chǎn)物的分離與提純土壤的生態(tài)條件：營養(yǎng) pH:土壤pH范圍在3.58.5之間，多數(shù)在5.58.5之間 滲透壓：土壤的滲透壓通常在0.30.6MPa之間 氧氣和水：土壤具有團粒結構，有無數(shù)小孔隙為土壤創(chuàng)造通氣條件 溫度 保護層土壤自凈：土壤對施入一定負荷的有機物或有機污染物具有吸附和生物降解的能力，通過各種物理、化學過程自動分解污染物使土壤恢復到原有水平的凈化過程，稱土壤自凈土壤自凈能力大小的決定因素：土壤中微生物的種類、數(shù)量和活性；土壤結構、通氣狀況等理化性質(zhì)；吸附、過濾和生物降解

28、作用；生物化學作用土壤修復：土壤生物修復是利用土壤中天然的微生物資源或人為投加目的菌株，甚至用構建的特異降解功能菌投加到各污染土壤中，將滯留的污染物快速降解和轉(zhuǎn)化，恢復土壤的天然功能。土壤生物修復的工作步驟：調(diào)查污染地的本底資料，包括土壤的理化性質(zhì)，土壤結構如孔隙率和滲透率、含氧量和溫度等，“土著”微生物種群和數(shù)量等。 制定治理方案，進行適當?shù)目尚行栽囼?技術實施土壤生物修復技術的關鍵：微生物種、微生物營養(yǎng)、溶解氧、微生物的環(huán)境因子空氣微生物的測定方法：固體法（平皿落菌法、撞擊法、過濾法）、液體法水體自凈：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（微生物、動物和植物）等因素的綜

29、合作用后得到凈化，水質(zhì)恢復到污染前的水平和狀態(tài)，這叫水體自凈衡量水體自凈的指標：P/H指數(shù)（P：光能自養(yǎng)型微生物、H：異養(yǎng)型微生物）、氧濃度晝夜變化幅度和氧垂曲線、BIP指數(shù)（無葉綠素的微生物占所有微生物的百分比）、水體外觀、細菌菌落總數(shù)、總大腸菌群數(shù)、指示生物污化系統(tǒng)：當有機污染物排入河流后，在排污點的下游進行著正常的自凈過程。 1.多污帶：水呈暗灰色，很渾濁，BOD高，溶解氧極低，為厭氧狀態(tài)，有大量寡毛類（顫蚯蚓）動物，無顯花植物，魚類絕跡 2.中污帶：水為灰色，溶解氧少，BOD下降，生物種類比多污帶稍多，細菌數(shù)量較多 3.中污帶：BOD和懸浮物含量低，溶解氧濃度升高，細菌數(shù)量減少，藻類大

30、量繁殖，水生植物出現(xiàn) 4.寡污帶：有機物全部無機化，H2S消失，細菌極少，溶解氧恢復到正常含量。指示生物有：鐘蟲、變形蟲、水生植物及魚大腸菌群被選作致病菌的間接指示菌的理由是：數(shù)量最大，對人較安全；在環(huán)境中的存活時間與致病菌相近；檢驗技術相對簡便水體富營養(yǎng)化：是指氮、磷等營養(yǎng)物大量進入水體，使得水藻類等浮游生物旺盛增殖，從而破壞了水體的生態(tài)平衡的現(xiàn)象。水體富營養(yǎng)化的危害：水體外觀呈現(xiàn)顏色，渾濁，影響景觀；水體散發(fā)不良的氣味；水中溶解氧量下降；水生生物大量死亡；藻類毒素直接危害人體健康；源水引起水廠濾池的堵塞，影響出水質(zhì)量評價水體富營養(yǎng)化的方法：觀察藍細菌和藻類等指示生物 測定生物的現(xiàn)存量 測定

31、原初生產(chǎn)力 測定透明度 測定氮和磷等導致富營養(yǎng)化的物質(zhì)AGP即藻類生產(chǎn)的潛在能力：把特定的藻類接種在天然水體或污（廢）水中，在一定的光照度和溫度條件下培養(yǎng)，使藻類增長到穩(wěn)定期為止，通過測干重或細胞數(shù)來測其增長量。第九章（整章都為重點）好氧活性污泥的組成：好氧活性污泥是由多種多樣的好氧微生物和兼性厭氧微生物（兼有少量厭氧微生物）與污廢水中有機或無機固體物質(zhì)混凝交織在一起，形成的絮狀體或絨粒好氧活性污泥的性質(zhì)：各種活性污泥有各種顏色，含水率在99左右 相對密度為1.0021.006，具有沉降性能 有生物活性，有吸附、氧化有機物的能力 有自我繁殖的能力 呈弱酸性（pH約6.7），當進水改變時，對進水

32、的pH變化有一定的承受能力 絨粒大小為0.020.2mm，比表面積20100cm2/mL菌膠團：好氧活性污泥（絨粒）的結構和功能的中心是能起絮凝作用的細菌形成的細菌團塊，稱為菌膠團好氧活性污泥中微生物的濃度和數(shù)量：好氧活性污泥中微生物的濃度常用1L活性污泥混合液中含有多少毫克恒重的干固體即MLSS（混合液懸浮固體，包括無機的和有機的固體）表示，或用1L活性污泥混合液中含有多少毫克恒重、干的揮發(fā)性固體即MLVSS（混合液揮發(fā)性懸浮固體，即代表有機固體微生物）表示。MLVSS與MLSS的比值以0.70.8為宜，MLSS保持在20003000mg/L，1mL好氧活性污泥中的細菌有107108個。活性

33、污泥比化學混凝劑優(yōu)越：好氧活性污泥的凈化作用類似于水處理工程中的混凝劑的作用，有“生物絮凝劑”之稱，能自我繁殖，有生物活性可以連續(xù)反復使用，故優(yōu)越好氧活性污泥凈化污水的機理：分三步：在有氧條件下，活性污泥絨粒中的絮凝性微生物吸附污水中的有機物 活性污泥絨粒中的水解性細菌分解大分子有機物為小分子有機物，同時，微生物合成自身細胞。污水中的溶解性有機物直接被細菌吸收，在細菌體內(nèi)氧化分解，其中間代謝產(chǎn)物被另一群細菌吸收，進而無機化 原生動物和微型后生動物吸收或吞食未分解徹底的有機物及游離細菌。好氧活性污泥的幾種處理工藝流程：推流式活性污泥法、完全混合式活性污泥法、接觸氧化穩(wěn)定法、分段布水推流式活性污泥

34、法、氧化溝式活性污泥法廣義菌膠團：在水處理工程領域內(nèi)，則將所有具有莢膜或黏液或明膠質(zhì)的絮凝性細菌互相絮凝聚集成的細菌團塊也稱為菌膠團，這是廣義的菌膠團菌膠團的作用：有很強的生物絮凝、吸附能力和氧化分解有機物的能力 菌膠團對有機物的吸附和分解，為原生動物和微型后生動物提供了良好的生存環(huán)境 為原生動物、微型后生動物提供附著的棲息場所 具有指示作用：通過菌膠團的顏色、透明度、數(shù)量、顆粒大小及結構的松緊程度可衡量好氧活性污泥的性能原生動物及微型后生動物的作用：指示作用：根據(jù)原生動物和微型后生動物的演替以及活動規(guī)律判斷水質(zhì)和污廢水處理程度，還可判斷活性污泥培養(yǎng)的成熟程度 根據(jù)原生動物種類判斷活性污泥和處

35、理水質(zhì)的好與壞 根據(jù)原生動物遇惡劣環(huán)境改變個體形態(tài)及其變化過程判斷進水水質(zhì)變化和運行中出現(xiàn)的問題 凈化作用 促進絮凝作用和沉淀作用好氧活性污泥的培養(yǎng)：間歇式曝氣培養(yǎng)和連續(xù)曝氣培養(yǎng)間歇式曝氣培養(yǎng)：菌種來源（活性污泥、下腳污泥、河流淤泥）、馴化、培養(yǎng)好氧生物膜：由多種多樣的好氧微生物和兼性厭氧微生物黏附在生物濾池濾料上或黏附在生物轉(zhuǎn)盤盤片上的一層黏性、薄膜狀的微生物混合群體好氧生物膜中微生物種群及其功能：普通濾池內(nèi)生物膜的微生物群落有：生物膜生物、生物膜面生物及濾池掃除生物。功能：生物膜生物起凈化和穩(wěn)定污廢水水質(zhì)的功能；生物膜面生物起促進濾池凈化速度、提高濾池整體處理效率的功能；濾池掃除生物起去除

36、濾池內(nèi)的污泥，防止污泥積聚和堵塞的功能。好氧生物膜的結構：若把生物濾池分上、中、下3層，則上層營養(yǎng)物濃度高，生長的多為細菌，有少數(shù)鞭毛蟲。中層微生物得到的除污廢水中的營養(yǎng)物外，還有上層微生物的代謝產(chǎn)物，微生物的種類比上層稍多，有菌膠團、浮游球衣菌、鞭毛蟲、變形蟲、豆形蟲、腎形蟲等。下層有機物濃度低，低分子有機物占多數(shù)，微生物種類更多，除菌膠團、浮游球衣菌外，還有以鐘蟲為主的固著型纖毛蟲和少數(shù)游泳型纖毛蟲好樣生物膜的凈化作用機理：生物膜在濾池中是分層的，上層生物膜中的生物膜生物(絮凝性細菌及其他微生物)和生物膜面生物(固著型纖毛蟲、游泳型纖毛蟲)及微型后生動物吸附污廢水中的大分子有機物，將其水解

37、為小分子有機物。同時生物膜生物吸收溶解性有機物和經(jīng)水解的小分子有機物進入體內(nèi)，并進行氧化分解，利用吸收的營養(yǎng)構建自身細胞。上一層生物膜的代謝產(chǎn)物流向下層，被下一層生物膜生物吸收，進一步氧化分解為二氧化碳和水。老化的生物膜和游離細菌被濾池掃除生物(輪蟲、線蟲等)吞食好氧生物膜的培養(yǎng)方法：自然掛膜法、活性污泥掛膜法和優(yōu)勢菌掛膜法活性污泥絲狀膨脹：由于絲狀細菌極度生長引起的活性污泥膨脹稱活性污泥絲狀膨脹活性污泥絲狀膨脹的成因：主導(微生物)因素：絲狀微生物過度生長 。環(huán)境因素：溫度、溶解氧(DO)、可溶性有機物及其種類、有機物濃度(有機負荷)、pH值活性污泥絲狀膨脹的機理：表面積與體積比假

38、說(絲狀菌表面積與容積比大于菌膠團細菌)絲狀細菌和絮凝性菌膠團細菌的優(yōu)勢競爭表現(xiàn)在如下方面：對溶解氧的競爭；對可溶性有機物的競爭；對氮、磷的競爭(活性污泥分子式求出BOD5:N:P=100:5:1)；有機物沖擊負荷影響控制活性污泥絲狀膨脹的對策：控制溶解氧、控制有機負荷、改革工藝。 早期的方法：采用藥劑殺死絲狀細菌、改善提高活性污泥的絮凝性、改善提高活性污泥的沉降性和密實性、加大回流污泥量 甲烷發(fā)酵理論與機制：四階段發(fā)酵理論：第一階段：水解發(fā)酵：將復雜有機物如纖維素、淀粉等水解為單糖后，再酵解為丙酮酸，將蛋白質(zhì)水解為氨基酸，脫氨基成有機酸和氨，脂質(zhì)水解為各種低級脂肪酸和醇；第二階段：

39、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段：產(chǎn)氫和產(chǎn)乙酸細菌群把第一階段的產(chǎn)物進一步分解為乙酸和氫氣；第三階段：產(chǎn)甲烷階段：專性厭氧產(chǎn)甲烷菌群，一組是將氫氣和二氧化碳合成甲烷，或一氧化碳和氫氣合成甲烷，另一組是將乙酸脫羧生成甲烷和二氧化碳，或利用甲酸、甲醇及甲基胺裂解為甲烷；第四階段：為同型產(chǎn)乙酸階段，是同型產(chǎn)乙酸細菌將氫氣和二氧化碳轉(zhuǎn)化為乙酸的過程 產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生甲烷的機制如下：由酸和醇的甲基形成甲烷 由醇的氧化使二氧化碳還原成甲烷及有機酸 脂肪酸有時用水做還原劑或供氫體產(chǎn)生甲烷 利用氫使二氧化碳還原成甲烷 在氫和水存在時，巴氏甲烷八疊球菌與甲酸甲烷桿菌能將一氧化碳還原成甲烷厭氧活性污泥的菌種來源：牛、羊、豬、雞等禽畜糞

40、便含有豐富的水解性細菌和產(chǎn)甲烷菌 城市生活污水處理廠的濃縮污泥 同類水質(zhì)處理廠的厭氧活性污泥厭氧活性污泥：由兼性厭氧菌和專性厭氧菌與污水中的有機雜質(zhì)交織在一起形成的顆粒污泥。 良好的顆粒厭氧活性污泥是以絲狀厭氧菌為骨架和具有絮凝能力的厭氧菌團?；纬蓤A形或橢圓形的顆粒污泥厭氧活性污泥中微生物的組成：水解細菌 發(fā)酵細菌 氫營養(yǎng)型和乙酸營養(yǎng)型的古菌 利用氫氣和二氧化碳合成甲烷的古菌 厭氧的原生動物厭氧活性污泥的功能：生物吸附作用、生物降解作用的絮凝作用，有一定的沉降性能 污廢水厭氧消化處理的效果好壞，取決于厭氧活性污泥中微生物的種類、組成、結構及污泥的顆粒大小單相厭氧消化法的厭氧活性污泥：良好的顆

41、粒厭氧活性污泥是以絲狀的產(chǎn)甲烷絲菌為骨架，與其他微生物一起團?；纬蓤A形或橢圓形的顆粒污泥。顆粒的結構和微生物的分布于處理污廢水水質(zhì)、消化罐的構型、進水方式、罐內(nèi)的水力條件與狀況等有關兩相厭氧消化法的厭氧活性污泥：第一相中，兼性厭氧和專性厭氧的水解發(fā)酵性細菌和少量的專性厭氧的產(chǎn)甲烷菌；第二相在絕對厭氧條件下，有少量產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸的細菌，絕大多數(shù)是專性厭氧的產(chǎn)甲烷菌含硫酸鹽廢水的厭氧微生物處理：高濃度的硫酸根對微生物有毒害作用，硫酸鹽還原菌和產(chǎn)甲烷菌同時存在條件下，兩者會同時爭奪氫作供氫體，往往硫酸鹽還原菌優(yōu)先獲得氫氣。產(chǎn)甲烷菌得不到氫氣，無法還原二氧化碳為甲烷第十章污水一級處理：除去水中的沙礫及

42、大的懸浮固體 二級生物處理：去除水中可溶性有機物水中氮磷過多，危害極大，引起水體富營養(yǎng)化，毒死魚蝦等水生生物和危害人體健康。天然水體中氮、磷的來源：城市生活污水 農(nóng)肥（氮）和噴灑農(nóng)藥（磷）等 工業(yè)廢水：如化肥、石油煉廠、焦化、制藥、農(nóng)藥、印染、腈綸及洗滌劑等生產(chǎn)廢水，食品加工廢水及被服洗滌服務行業(yè)的洗滌劑廢水 禽、畜糞便廢水脫氮原理：脫氮是先利用好氧段經(jīng)硝化作用，由亞硝化細菌和硝化細菌的協(xié)同作用，將氨氣轉(zhuǎn)化為NO2-和NO3-。再利用缺氧段經(jīng)反硝化細菌將NO2-（經(jīng)反亞硝化）和NO3-（經(jīng)反硝化）還原為氮氣，溢出水面釋放到大氣，參與自然界氮的循環(huán)。水中含氮物質(zhì)大量減少，降低出水的潛在危險性硝化

43、作用段的微生物：氧化銨的細菌：好氧氨氧化細菌 厭氧氨氧化細菌 厭氧氨反硫化細菌 氧化亞硝酸細菌硝化過程的運行操作：泥齡（即懸浮固體停留時間SRT，用表示） 要供給足夠氧 控制適度的曝氣時間（水力停留時間） 堿度：在硝化過程中，消耗了堿性物質(zhì)NH4+，生成HNO3，水中pH下降成酸性，對硝化細菌生長不利 溫度 聚磷菌：某些微生物在好氧時不僅能大量吸收磷酸鹽合成自身核酸和ATP，而且能逆濃度梯度過量吸磷合成貯能的多聚磷酸鹽顆粒于體內(nèi)，供其內(nèi)源呼吸用，這些細菌稱聚磷菌微生物除磷原理：聚磷菌在厭氧時能釋放磷酸鹽，在好氧條件下充分地過量吸磷，通過排泥從污廢水中除去部分磷達到減少污廢水中磷含量的目的聚磷細

44、菌：好氧異養(yǎng)菌、厭氧異養(yǎng)菌、兼性厭氧菌、不動桿菌（莫拉式菌群、假單胞菌屬、氣單胞菌屬、黃桿菌屬和費氏檸檬酸桿菌）聚-羥基丁酸（PHB）除磷的生物化學機制：厭氧釋放磷的過程：產(chǎn)酸菌在厭氧或缺氧條件下將蛋白質(zhì)、脂肪、糖類等大分子有機物分解為三類可快速降解的基質(zhì)（甲酸、乙酸、丙酸等低級脂肪酸；葡萄糖、甲醇、乙醇等；丁酸、乳酸、琥珀酸等）。聚磷菌則在厭氧條件下，分解體內(nèi)的多聚磷酸鹽產(chǎn)生ATP,利用ATP以主動運輸方式吸收產(chǎn)酸菌提供的三類基質(zhì)進入細胞內(nèi)合成PHB。同時釋放出磷酸 好氧吸磷過程：聚磷菌在好氧條件下，分解機體內(nèi)的PHB和外源基質(zhì)，產(chǎn)生質(zhì)子驅(qū)動力將體外的磷酸根輸送到體內(nèi)合成ATP和核酸，將過剩

45、的磷酸根聚合成細胞貯存物：多聚磷酸鹽（異染顆粒）處理微生物污染水源水的工藝均采用生物膜法處理：生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法、生物流化床等人工濕地凈化污（廢）水的基本原理：投放到人工濕地的污（廢）水被著生在基質(zhì)中的水生植物根系吸收，將污（廢）水中的有機污染物降解、無機化，釋放出來的二氧化碳被植物吸收進行光合作用，由水作供氫體，還原二氧化碳合成有機物，構成自身細胞；放出的氧氣供其自身根系的呼吸和根際中的好氧微生物分解有機物所需，；有機物被好氧微生物分解、礦化成的無機物（其中的氮和磷是植物首要的營養(yǎng)元素）由植物根系吸收。在經(jīng)過土壤、沙石的過濾作用，最終使水質(zhì)得到凈化基質(zhì)、濕地植物和微生物是人工濕地的3種重要元素，3者合理搭配共同營造了一種生態(tài)環(huán)境，協(xié)同完成降解污染物質(zhì)的作用，缺一不可。而降解、去除污染物的關鍵因素是根際和根面微生物的活性和它們的數(shù)量基質(zhì)：多為當?shù)氐耐寥?；或土壤上鋪沙、礫石、煤渣、礦渣等基質(zhì)的作用：為微生物的生長提供