環(huán)境微生物復(fù)習(xí)資料

1、緒論水處理微生物工程特點(diǎn)(1)目的：代謝產(chǎn)物和菌體盡量少。(2)分解對象:量和質(zhì)隨時間變化大，質(zhì)組成不明確。（對微生物活性影響大）。(3)環(huán)境條件：環(huán)境條件變化大。(4)利用的微生物(微生物利用水平)復(fù)合微生物系多樣微生物共存，通過不同微生物的“接力。把污染物分解成二氧化碳。抗變能力強(qiáng)。穩(wěn)定性好（形成食物鏈）適應(yīng)性強(qiáng)（馴化）群體構(gòu)造復(fù)雜，可控制性差。(6)連續(xù)操作多、間歇操作少原核微生物與真核微生物的區(qū)別：比較項目原核微生物真核微生物實(shí)例細(xì)菌、藍(lán)藻、放線菌、衣原體、支原體（支原體最小，無細(xì)胞壁）酵母菌等真菌、衣藻細(xì)胞大小較?。?10微米）較大（10100微米）細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁不含纖維素，主要成分

2、是肽聚糖；細(xì)胞器只有一種，即核糖體；細(xì)胞核沒有核膜（這是最主要的特點(diǎn)）、沒有核仁、沒有染色質(zhì)（體），但有核物質(zhì)，叫擬核細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠；有核糖體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等多種細(xì)胞器；細(xì)胞核有核膜、核仁、有染色質(zhì)（體）主要細(xì)胞增殖方式二分裂有絲分裂、無絲分裂代謝類型同化作用多為異養(yǎng)型、少數(shù)為自養(yǎng)型（包括光合作用和化能合成作用自養(yǎng)型），異化作用多為艷陽型、少數(shù)為需氧型。光合作用的部位不是葉綠體而是光合片層上；有氧呼吸的主要部位不是在線粒體而是在細(xì)胞膜上同化作用有的是異養(yǎng)型、有的是自養(yǎng)型，異化作用有的為厭氧型、有的為需氧型。光合作用的部位是葉綠體；有氧呼吸的主要部位是線粒體生殖方式無

3、性生殖（多為分裂生殖）有性生殖、無性生殖遺傳方面遺傳物質(zhì)DNADNADNA分布擬核（控制主要性狀）；質(zhì)粒（控制抗藥性、固氮、抗生素生成等性狀）細(xì)胞核（控制細(xì)胞核遺傳）；線粒體和葉綠體（控制細(xì)胞質(zhì)遺傳）基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)是連續(xù)的，無內(nèi)含子和外顯子編碼區(qū)是不連續(xù)的、間隔的，有內(nèi)含子和外顯子基因表達(dá)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的信使RNA不需要加工；轉(zhuǎn)錄和翻譯通常在同一時間同一地點(diǎn)進(jìn)行（在轉(zhuǎn)錄未完成之前翻譯便開始進(jìn)行）轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的信使RNA需要加工（將內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄出的部分切掉，將外顯子轉(zhuǎn)錄出的部分拼接起來）；轉(zhuǎn)錄和翻譯不在同一時間同一地點(diǎn)（轉(zhuǎn)錄在翻譯之前，轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核內(nèi)、翻譯在細(xì)胞質(zhì)的核糖體）遵循遺傳規(guī)律不遵循基因分離定律和自

4、由組合定律細(xì)胞核遺傳遵循基因分離定律和自由組合定律，細(xì)胞質(zhì)遺傳不遵循基因分離定律和自由組合定律可遺傳變異的來源基因突變基因突變、基因重組、染色體變異進(jìn)化水平低高生態(tài)系統(tǒng)的成分生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者比較項目細(xì)菌酵母菌形態(tài)球狀、桿狀、螺旋狀和絲狀卵圓形、圓形、圓柱形或假絲狀大小0.52.0m直徑15m，長約530m細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁主要成分是肽聚糖；細(xì)胞器只有一種，即核糖體；細(xì)胞核沒有核膜（這是最主要的特點(diǎn)）、沒有核仁、沒有染色質(zhì)（體），但有核物質(zhì)，叫擬核；部分細(xì)菌有芽孢、鞭毛、莢膜、黏液層、衣鞘及光合作用片細(xì)胞壁的主要成分是葡聚糖、甘露聚糖、蛋白質(zhì)及脂質(zhì)；有核糖體、線粒體、內(nèi)質(zhì)

5、網(wǎng)、高爾基體等多種細(xì)胞器；細(xì)胞核有核膜、核仁、有染色體生殖方式無性生殖、有性生殖微生物的特點(diǎn)：1、個體小2、分布廣，種類繁多3、繁殖快4、易變異第一章病毒的特點(diǎn)：1、無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，僅含一種類型的核酸2、無酶或酶系統(tǒng)極不完全，不能獨(dú)立代謝3、寄生，無宿主不存活病毒的概念：病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，專性寄生在活的敏感宿主體內(nèi)，可通過細(xì)菌過濾器，大小在0.2微米以下的超微小微生物。病毒的化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)：化學(xué)組成，蛋白質(zhì)和核酸。病毒的結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)衣殼和核酸內(nèi)芯，兩者構(gòu)成核衣殼。一種不具有被膜，另一種是在核衣殼外面由被膜包圍。1蛋白質(zhì)衣殼按一定排列順序保護(hù)病毒免受環(huán)境因素的影響。2、核酸內(nèi)芯決定病毒的遺傳、變異和

6、對敏感宿主細(xì)胞的感染力。病毒的繁殖：病毒以尾部末端吸附到敏感細(xì)胞表面，病毒侵入細(xì)胞，病毒核酸侵染，病毒核酸的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)的合成，病毒的裝配、成熟與釋放。病毒的培養(yǎng)：1、單層細(xì)胞的制備和培養(yǎng)2、病毒樣品的采集和制備3、病毒的接種和觀察。物理因素對病毒的影響：1、溫度5560一小時滅活2、光及其他輻射（紫外輻射，可見光，離子輻射）3、干燥第二章細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)：1、一般結(jié)構(gòu)，細(xì)胞壁，細(xì)胞膜，細(xì)胞質(zhì)，核質(zhì)體，內(nèi)含物2,、特殊結(jié)構(gòu)，莢膜，芽孢，鞭毛，菌毛1 細(xì)胞壁（cell wall）（1）定義：位于細(xì)胞最外的一層富有彈性的結(jié)構(gòu)（2）功能：固定細(xì)胞外形協(xié)助鞭毛運(yùn)動（鞭毛的支點(diǎn)）保護(hù)細(xì)胞受外力的損傷

7、（滲透壓）阻攔有害物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞（阻礙大分子進(jìn)入）G + 耐15-25atmG-耐5-10atm（3） Gram stain的原理在細(xì)胞膜或原生質(zhì)體上染上不溶于水的結(jié)晶紫與碘的復(fù)合大分子。G ：壁厚、肽聚糖含量高且分子交聯(lián)緊密，在用乙醇處理時，壁會因脫水而收縮，再加上它本身不含脂類、乙醇處理時很難在壁上溶出縫隙，結(jié)晶紫和碘的復(fù)合體仍保留在細(xì)胞內(nèi)。G ：結(jié)晶紫碘復(fù)合物易被溶出，乙醇脫色后呈無色。再經(jīng)蕃紅染色后呈新的顏色紅色涂片結(jié)晶紫初染-碘液媒染-酒精脫色30S番紅復(fù)染番紅復(fù)染褪色-菌體呈紅色，為G-菌不褪色-菌體呈深紫色，為G+菌細(xì)胞膜 ( cell membrance )或細(xì)胞質(zhì)膜（Cytop

8、lasmic membrance），質(zhì)膜（plasma membrance）（1） 定義及其化學(xué)組成：緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)，包圍細(xì)胞質(zhì)的一層薄膜，柔軟而富有彈性，半滲透膜。含60-70的蛋白質(zhì)，含30-40的脂類，約2的多糖。（2）功能：v 控制細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)（營養(yǎng)物質(zhì)和代謝物廢物）的運(yùn)送、交換；維持細(xì)胞正常滲透壓；合成細(xì)胞壁各種成分和莢膜；氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地； 許多酶及電子呼吸鏈組分的所在地； 鞭毛的著生和生長點(diǎn)（3）結(jié)構(gòu) 磷脂雙分子層組成膜的基本骨架； 磷脂分子層常呈液態(tài)，磷脂分子在膜中不斷運(yùn)動（流動性）；膜蛋白以不同形式分布于膜的兩側(cè)或在層中。（海洋中的冰山）3 細(xì)胞質(zhì)（Cyt

9、oplasm）（1）定義：細(xì)胞膜包圍著的除核質(zhì)體外的一切透明、膠狀或顆粒狀物質(zhì)。（2）功能、作用：生命活動的主要場所。（3）組成：水、蛋白質(zhì)、核酸和脂類。由于含有核糖核酸（RNA），所以是嗜堿性的，與堿性染料結(jié)合能力強(qiáng)。Ø幼齡菌：細(xì)胞質(zhì)非常稠密、均勻、易染色Ø成熟細(xì)胞：含有顆粒狀貯藏物質(zhì)，有時會有氣泡，不易染色4 核質(zhì)體（nuclear body）或 核體（nucleoid）（1）定義：無核膜結(jié)構(gòu)的原始細(xì)胞核，是一團(tuán)裸露的且高度折疊纏繞的DNA分子。（2）功能：決定生物遺傳的主要部分。（3）結(jié)構(gòu)：大型環(huán)狀DNA分子。長度：0.253mm 核質(zhì)體數(shù)：14個/cell （少數(shù)細(xì)

10、菌有2025個）5 內(nèi)含物（intracellular materials）或貯藏物（1）定義：貯備營養(yǎng)的物質(zhì)，它是細(xì)菌新陳代謝的產(chǎn)物。（2）特點(diǎn)：內(nèi)含物的種類和量隨細(xì)菌的種類和培養(yǎng)條件有關(guān)；物質(zhì)過剩時細(xì)菌將它們轉(zhuǎn)化成貯藏物，當(dāng)營養(yǎng)缺乏時它們又被分解。異染顆粒（metachromatic granule）主要成分：多聚偏磷酸（無機(jī)偏磷酸的聚合物），具有較強(qiáng)的嗜堿性或嗜中性。用藍(lán)色染料（甲苯胺、甲烯藍(lán)）染色后不呈藍(lán)色而呈紫紅色，故稱異染顆粒。顆粒大小 ：0.51m功能：貯藏磷元素和能量，并可降低滲透壓。生物除磷：細(xì)菌在好氧條件下，利用有機(jī)物分解產(chǎn)生的大量能量， 可“過度攝取”周圍溶液中的磷酸鹽，

11、并以異染顆粒的方式貯存與細(xì)胞內(nèi)。聚羥基丁酸（polypholroxy butyrate；PHB）羥基丁酸的直鏈多聚物，不溶于水，易被親脂染料蘇丹黑染色。羥基丁酸分子呈酸性，當(dāng)其聚合成為聚羥基丁酸就成為中性脂肪酸，這樣就能維持細(xì)胞內(nèi)的中性環(huán)境，避免菌體內(nèi)酸性升高。功能：貯藏能量、碳源和降低細(xì)胞內(nèi)滲透壓。應(yīng)用：可制作易降解且無毒的塑料。肝糖和淀粉粒（glycogen）碳源和能源的貯藏物。硫（sulphur）元素硫的貯藏物；許多硫磺細(xì)菌都能在細(xì)胞內(nèi)積累硫粒。氣泡（gas vacuoles）充滿氣體的小氣囊，由2nm左右厚度的蛋白質(zhì)膜所包圍；多存在于光合型無鞭毛運(yùn)動的水生細(xì)菌；具有調(diào)節(jié)細(xì)胞比重，使其漂

12、浮在水中的功能。6 核糖體（ribosome）合成蛋白質(zhì)的部位由核糖核酸（RNA）（60%）和蛋白質(zhì)組成（40%）。RNA有3種：16S rRNA， 23S rRNA， 5S rRNA。S沉降常數(shù)（亦稱沉降系數(shù)），是指在單位離心力作用下顆粒沉降的速度。離心時顆粒下降越快，其沉降系數(shù)就越大。沉降系數(shù)是顆粒分子質(zhì)量、體積和形狀的函數(shù)。1 莢膜（capsule）（1）定義：圍繞在細(xì)胞壁外的粘液層。比較薄時稱粘液層（slime layer）（2）功能：細(xì)胞保護(hù)作用；作為碳源、能源物質(zhì)（貯存營養(yǎng)）；堆積代謝廢物；Ø使菌體附著于適當(dāng)?shù)奈矬w表面。（3）構(gòu)造與組成：一般厚于200nm，硬度和強(qiáng)度遠(yuǎn)小

13、于細(xì)胞壁；有些細(xì)菌（硫磺細(xì)菌、鐵細(xì)菌等）粘液層會逐漸變硬形成“鞘”。組成：主要成分為多糖、多肽或蛋白，尤以多糖居多；細(xì)菌不同其莢膜的組成也不同。（4）應(yīng)用： 提取胞外多糖EPS（石油開采中的鉆井液添加劑、印染、食品） 菌膠團(tuán)（Zoogloea）：莢膜物質(zhì)相融合成一塊團(tuán)， 內(nèi)含許多細(xì)菌時稱菌膠團(tuán)?；钚晕勰?activated sludge): 一種絨絮狀小泥粒，由好氧菌為主體的微型生物群以及膠體、懸浮物等組成。菌膠團(tuán)是活性污泥中細(xì)菌的主要存在形式有較強(qiáng)的吸附和氧化有機(jī)物的能力；活性污泥性能的好壞與含菌膠團(tuán)多少、大小及結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)（要求結(jié)構(gòu)緊密、吸附沉降性能好）；遇到不適宜的環(huán)境時，菌膠團(tuán)就

14、發(fā)生松散。2 芽孢（endospore, spore）（1）定義：某些細(xì)菌在其生長發(fā)育后期可在細(xì)胞內(nèi)形成一個圓形或橢圓形的抗逆性休眠體，稱為芽孢。（2）特點(diǎn)與功能：每一細(xì)胞僅形成一個芽孢，故它無繁殖功能。u壁厚、水分少（一般在40左右）、不易透水。有極強(qiáng)的抗熱、抗化學(xué)藥物和抗壓等能力。有驚人的休眠力。普通細(xì)胞：7080°C 10分鐘死亡，芽孢：100 沸水中生存5.09.5小時121 時10分鐘(甚至幾個小時)。普通細(xì)胞：5石炭酸（苯酚）溶液中很快死亡芽孢：5石炭酸（苯酚）溶液中忍耐15天，在休眠時，檢查不出任何代謝活力，也稱之為“隱身態(tài)”（Cryptobiosis）。普通條件下可保

15、存幾年或幾十年。）能形成芽孢的細(xì)菌這類的細(xì)菌種類不多，主要是G桿菌。芽孢桿菌科的兩個屬芽孢桿菌屬（Bacillus）和梭菌屬球菌中只有極個別的屬才形成芽孢。3 鞭毛（flagellum）（1）定義：著生在細(xì)胞表層的長絲狀、波曲的附屬物。（2）功能：具有運(yùn)動功能。一般每秒可移動2080m，為自身長的十到數(shù)十倍，非?？臁＃?）組成：組成主要是蛋白質(zhì)，有的還含有極少量的多糖和類脂。鞭毛的有無和著生方式是細(xì)菌分類的依據(jù)之一。（4）菌毛（pilus或fimbria）定義：長在細(xì)胞表層的一種纖細(xì)（7-9nm）、中空（直徑2-2.5nm）、短直、數(shù)量較多（250300根）的附屬物，主要成分是蛋白質(zhì)。功能：使

16、細(xì)菌細(xì)胞較牢固地粘接在物體表面上， G多常有菌毛。功能：用于不同細(xì)菌株間傳遞DNA片段。第二節(jié)細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)1 細(xì)菌表面電荷與等電點(diǎn)細(xì)菌細(xì)胞含有大量蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是由許多氨基酸組成。等電點(diǎn)：G：pH=2-3G：pH=4-52 細(xì)菌懸液的穩(wěn)定性穩(wěn)定型：S型（均勻分布于培養(yǎng)基中，不發(fā)生凝聚，菌體親水基，培養(yǎng)基混濁，加入強(qiáng)電解質(zhì)可使之沉淀）不穩(wěn)定型：R型（又稱粗糙型，不穩(wěn)定，易發(fā)生 聚而沉淀，培養(yǎng)基很清）3 細(xì)菌懸濁液的渾濁度細(xì)菌體呈半透明狀態(tài)，光線照射后一部分反射，一部分透過菌體，一般細(xì)菌懸液呈渾濁現(xiàn)象。菌落把細(xì)菌細(xì)胞接種到固體培養(yǎng)基的表面（或內(nèi)部），經(jīng)過生長繁殖而形成菌體聚集在一起的、肉眼可以看

17、見的細(xì)菌集合體，稱之為“菌落”（colony）。長成的菌落相互聯(lián)接到一片時，稱之為菌苔（lawn）。菌落的形態(tài)特征是細(xì)菌分類、鑒定的主要特征之一。大小、形狀、光澤、顏色、硬度、透明度、邊緣形狀細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征無鞭毛不能運(yùn)動的細(xì)菌（特別是球菌）：菌落較小、較厚、邊緣圓整。因?yàn)橹挥锌坑矓D的方式擴(kuò)大菌落的體積和面積。有鞭毛的細(xì)菌：菌落大而扁平、形狀不規(guī)則、邊緣多缺口。有莢膜的細(xì)菌：菌落往往十分光滑，并呈透明的蛋清狀，形狀較大。產(chǎn)生芽孢的細(xì)菌：有干燥之感、菌落表面粗糙，有皺紋不透明。第三章真核微生物是指細(xì)胞中具有完整的細(xì)胞核，即細(xì)胞核有核膜、核仁，進(jìn)行有絲分裂，原生質(zhì)體中存在與能量代謝有關(guān)

18、的線粒體，有些還含有葉綠體等細(xì)胞器的一類微生物的統(tǒng)稱。它包括真菌、藻類和原生動物。另外，與污染控制有關(guān)的后生動物也包括在內(nèi)。真菌（fungus）是指單細(xì)胞（包括無隔多核細(xì)胞）和多細(xì)胞、不能進(jìn)行光合作用、靠寄生或腐生方式生活的真核微生物。真菌在自然界分布極為廣泛。依種的不同分別存在與水、土壤、大氣和生物體內(nèi)。腐生種類對于推動自然界的物質(zhì)循環(huán)起著重要的作用真菌的特點(diǎn)1) 不能進(jìn)行光合作用2) 以產(chǎn)生孢子進(jìn)行繁殖3) 一般有發(fā)達(dá)的菌絲4) 異養(yǎng)型5) 陸生性較強(qiáng)一、酵母菌（yeast）酵母菌是單細(xì)胞真菌，是一種適應(yīng)于在碳水化合物、高糖份偏酸性環(huán)境中生存的微生物。酵母菌又分發(fā)酵型和氧化型兩種。發(fā)酵型的

19、多用于發(fā)酵工業(yè)。氧化型的用于石油加工工業(yè)，工藝過程中的脫蠟，降低石油凝固點(diǎn)，對石油煉制廢水的去油降酚起積極作用。1 酵母菌的形態(tài)和大?。?）形態(tài)基本形態(tài)：球形、卵圓形、臘腸形、橢圓形等。特殊形狀：假菌絲。假菌絲是由酵母菌在繁殖時子細(xì)胞。沒有脫離母體而與母細(xì)胞線連成鏈，形成假絲狀。（2）大小：比細(xì)菌的單細(xì)胞個體要大得多，一般為直徑為15m，2 酵母菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)：酵母菌具有典型的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，有細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核、液泡、線粒體以及各種貯藏物等，有些種還具有莢膜和菌毛1 霉菌的形態(tài)大小，霉菌是由分支和不分支的菌絲（hypha）構(gòu)成，菌絲可以無限制的伸長和產(chǎn)生分支，分支的菌絲交織在一起，形成的

20、菌絲體。菌絲分無隔菌絲和有隔菌絲兩類：無隔菌絲的菌絲中無橫隔，整個菌絲體就是一個單細(xì)胞，含有多個細(xì)胞核；有隔菌絲的菌絲有橫隔，每一段就是一個細(xì)胞，整個菌絲體是由多個細(xì)胞構(gòu)成，橫隔中央留有極細(xì)的小孔，使細(xì)胞質(zhì)和養(yǎng)料互相溝通。根據(jù)菌絲的功能分，菌絲還可分為營養(yǎng)菌絲和氣生菌絲兩類。營養(yǎng)菌絲伸入基質(zhì)內(nèi)部（即培養(yǎng)基內(nèi)部）或漫生于培養(yǎng)基表面吸取營養(yǎng)的營養(yǎng)菌絲；氣生菌絲長在培養(yǎng)基上方的空氣中，由氣生菌絲長出分生孢子梗和分生孢子。2 霉菌的菌落特征 （1）霉菌的氣生菌絲間無毛管水，其菌落與細(xì)菌和酵母菌不同，與放線菌接近。（2）霉菌菌落形態(tài)較大，質(zhì)地比放線菌疏松，外觀干燥，不透明，呈現(xiàn)或緊或松的蛛網(wǎng)狀。狀、絨毛

21、狀或棉絮狀。鏈霉菌的菌落細(xì)菌的菌落霉菌的菌落酵母菌的菌落（3）菌落正反面的顏色及邊緣與中心的顏色常不一致。是由于氣生菌絲及其分化出來的孢子的顏色比營養(yǎng)菌絲的顏色深。（4）菌落中心氣生菌絲的生理年齡大于菌落邊緣的氣生菌絲，其發(fā)育分化和成熟度較高，顏色較深，形成菌落中心與邊緣氣生菌絲在顏色與形態(tài)結(jié)構(gòu)上的明顯差異。3 霉菌的繁殖方式霉菌有多種繁殖方式，可以由一段任意菌絲生長成新的菌絲體外，還可通過有性或無性方式產(chǎn)生孢子進(jìn)行繁殖。霉菌主要通過無性孢子繁殖。4 霉菌的應(yīng)用與危害工業(yè)應(yīng)用：有機(jī)酸，酶制劑，抗生素，維生素，生物堿，真菌多糖和植物生長刺激素(赤霉素)等產(chǎn)品的生產(chǎn)；生產(chǎn)甾體激素類藥物；食品釀造：

22、釀酒、制醬及醬油等；環(huán)境保護(hù)：如鐮刀霉分解無機(jī)氰化物能力強(qiáng)，對廢水中氰化物的去除率達(dá)90以上；有的霉菌還可以處理硝基化合物廢水；危害：霉菌能引起糧食等農(nóng)副產(chǎn)品及各種工業(yè)原料、產(chǎn)品、電器和光學(xué)設(shè)備的發(fā)霉或變質(zhì)，也能引起植物和動物疾病。原生動物一、概念動物中最原始、最低等、結(jié)構(gòu)最簡單的單細(xì)胞動物。二、細(xì)胞結(jié)構(gòu)單細(xì)胞、沒有細(xì)胞壁，有細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)，有分化的細(xì)胞器，細(xì)胞核有核膜。三、功能淡水阿米巴（變形蟲）有獨(dú)立生活的生命特征和生理功能，如攝食、營養(yǎng)、呼吸、排泄、生長、繁殖、運(yùn)動及對刺激的反應(yīng)；生理功能由相應(yīng)的細(xì)胞器執(zhí)行。四、營養(yǎng)類型全動性營養(yǎng)、植物性營養(yǎng)、腐生性營養(yǎng)五、繁殖方式無性生殖、有性生殖六

23、、分類鞭毛綱、肉足綱、纖毛綱、孢子綱。 鞭毛綱代表動物眼蟲肉足綱的代表動物變形蟲纖毛綱代表動物草履蟲原生動物在環(huán)境工程實(shí)踐中的作用Ø 自然水體中，鞭毛蟲喜在多污帶和-中污帶生活。在污水生物處理系統(tǒng)中，活性污泥培養(yǎng)初期或在處理效果差時鞭毛蟲大量出現(xiàn)，可作污水處理的指示生物。Ø 在正常的環(huán)境條件下，所有的原生動物都各自保持自己的形態(tài)特征。環(huán)境條件惡劣時，可形成抵抗不良環(huán)境的休眠體胞囊。Ø 所有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。一、概念原生動物以外的多細(xì)胞動物叫做后生動物，由于有些后生動物的個體微小，要借助光學(xué)顯微鏡才

24、能看得清楚，因此叫做微型后生動物。二、代表動物輪蟲、線蟲、寡毛蟲等。Ø 輪蟲要求有較高的溶解氧，是水體寡污帶和污水生物處理效果好的指示生物Ø 線蟲是污水處理凈化程度差的指示生物 污水生物處理中出現(xiàn)的多為紅斑顠體蟲，顫蚓和水絲蚓為河流、湖泊底泥污染的指示生物第四章微生物的新陳代謝（代謝的概念）新陳代謝（metabolism）是指生物有機(jī)體從環(huán)境中將營養(yǎng)物質(zhì)吸收進(jìn)來，加以分解再合成，同時將不再需要的產(chǎn)物排泄到環(huán)境中去，從而實(shí)現(xiàn)生物體的自然更新的過程。它是生物化學(xué)變化的總稱，是生命活動的基礎(chǔ)。新陳代謝是生物的最基本特征之一，包括合成代謝和分解代謝。合成代謝（anabolism）是

25、指生物從環(huán)境中取得原料合成生物體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)或具有生理功能的物質(zhì)過程，也是從簡單的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為復(fù)雜的物質(zhì)的過程，需要能量。分解代謝（catabolism）是指在微生物體內(nèi)進(jìn)行的一切分解作用，往往伴隨著能量的釋放。釋放的能量用于合成代謝，分解作用中形成的小分子物質(zhì)為合成提供原料。生物體內(nèi)能量的輸入、轉(zhuǎn)變和利用過程，則稱為能量代謝。能量代謝是從能量的角度看物質(zhì)代謝，兩者是不可分的（單說代謝時通常指物質(zhì)代謝）。酶是由細(xì)胞產(chǎn)生的、能在體內(nèi)或體外起催化作用的一類有活性中心和特殊構(gòu)象的生物大分子。（結(jié)構(gòu)）酶是生化反應(yīng)的催化劑。它能改變生物化學(xué)反應(yīng)的速度，并傳遞電子、原子和化學(xué)基團(tuán)。可以說酶是生命活動的核心化合

26、物。（作用）酶的組成單成分酶酶蛋白全酶酶蛋白有機(jī)物(不含N)全酶酶蛋白有機(jī)物(不含N)金屬離子全酶酶蛋白金屬離子酶各組分的功能： 酶蛋白起加速生物化學(xué)反應(yīng)的作用；輔基和輔酶起傳遞電子、原子、化學(xué)基團(tuán)的作用；金屬離子傳遞電子，并可作為激活劑。輔因子通常是對熱穩(wěn)定的金屬離子或有機(jī)小分子（如維生素）。與蛋白質(zhì)結(jié)合較疏松，可用透析等方法去除而使酶活性喪失的輔因子稱為輔酶（coenzyme）。與蛋白質(zhì)結(jié)合緊密，不易用透析等方法去除的輔因子稱為輔基（agon）。NAD(輔酶)和NADP(輔酶)：NAD為煙酰胺腺嘌呤二核苷酸， NADP為煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，存在于幾乎一切細(xì)胞中，兩者是多種脫氫酶的輔酶

27、，在反應(yīng)中起傳遞氫的作用。FMN(黃素單核苷酸)和FAD(黃素腺嘌呤二核苷酸)：FAD與NAD類似，能直接參與底物脫氫。兩者是氨基酸氧化酶和琥珀酸脫氫酶的輔基，是電子傳遞體系的組成部分，其功能是傳遞氫。輔酶Q(CoQ)：是電子傳遞體系的組成部分，其功能為傳遞電子和氫。酶的活性中心是指酶蛋白分子中與底物結(jié)合，并起催化作用的小部分氨基酸微區(qū)。 酶的活性中心內(nèi)，必需基團(tuán)有兩種：結(jié)合基團(tuán)和催化基團(tuán)。酶的活性中心以外的必需基團(tuán)在維持酶的空間構(gòu)型、保持酶的活性中心和催化作用方面起作用。氧化還原酶類能引起底物脫氫或者受氫作用，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的酶。這類酶負(fù)有生物氧化的功能，是一類獲得能量反應(yīng)的酶，可分為氧化

28、酶和脫氫酶。氧化酶催化的反應(yīng)都有氧分子直接參與；脫氫酶所催化的反應(yīng)總伴隨著氫原子的轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移酶類催化一種化合物分子的基團(tuán)轉(zhuǎn)移到另一種化合物分子上的酶。水解酶類能催化底物的水解作用及其逆反應(yīng)的酶。裂解酶能催化有機(jī)物碳鏈的斷裂，產(chǎn)生碳鏈較短的產(chǎn)物的酶。異構(gòu)酶類能催化同分異構(gòu)化合物之間的相互轉(zhuǎn)化的酶。合成酶類能催化有三磷酸腺苷（ATP)參加的合成反應(yīng)的酶。關(guān)系著許多重要生命物質(zhì)的合成。酶的催化特性：酶具有一般催化劑的共性、酶具有高度的專一性、酶的催化反應(yīng)條件溫和、酶對環(huán)境條件變化極為敏感、酶的催化效率高。影響酶促反應(yīng)（或酶活力）的因素 酶的濃度、催化底物的濃度 、pH值、 溫度 、激活劑、 抑制劑激

29、活劑：凡是能提高酶活性的物質(zhì)。其中大部分是無機(jī)離子或簡單有機(jī)化合物抑制劑能減弱、抑制甚至破壞酶活性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。如：重金屬離子Ag+、Hg2+、CO、H2S等。競爭性抑制物：抑制劑與底物競爭，從而阻止底物與酶的結(jié)合。非競爭性抑制：酶可以同時與底物及抑制劑結(jié)合，兩者都沒有竟?fàn)幾饔?。反競爭抑制無機(jī)鹽的主要生理功能：細(xì)胞的組成成分：P、S、Ca、Mg、Fe等。酶的激活劑：Mg2+、K+、Cu2+、Mn2+滲透壓的維持（Na+、Cl+、K+）化能自養(yǎng)菌的能源（S、Fe2+、NH4+、NO2）無氧呼吸時的氫受體（NO3、SO42）生長因子定義：在生長過程中不能自身合成，同時又是正常代謝所必需的須

30、由外界供給的微量營養(yǎng)物質(zhì)。細(xì)菌的營養(yǎng)類型、化能自養(yǎng)型、光能自養(yǎng)型、光能異養(yǎng)型、化能異養(yǎng)型單純擴(kuò)散（single diffusion）/被動擴(kuò)散（passive diffusion）物理擴(kuò)散1) 高濃度向低濃度方向擴(kuò)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）3) 不能將稀薄溶液中的溶質(zhì)進(jìn)行逆濃度梯度的運(yùn)輸。4) 沒有特異性。促進(jìn)擴(kuò)散（facilitated diffusion）1) 由高濃度向低濃度方向擴(kuò)散，不耗能量，與單純擴(kuò)散相似。2) 借助細(xì)胞膜上的一種蛋白為載體進(jìn)行（特異載體蛋白）須有能與之結(jié)合的蛋白，因此有選擇性。e.g. SO42、PO43、

31、糖等非脂溶性物質(zhì)。3) 不能進(jìn)行逆濃度梯度的運(yùn)輸。4) 運(yùn)送速度比單純擴(kuò)散快（多見于真核微生物）第四ATP的生成方式：底物（基質(zhì)）水平磷酸化，氧化磷酸化，光合磷酸化分解代謝的本質(zhì)是生物氧化反應(yīng)生物氧化的過程一般包括三個階段：1底物脫氫(或脫電子)作用（該底物稱作電子供體或供氫體）2氫(或電子)的傳遞（需中間傳遞體，如NAD、FAD等）3最后氫受體接受氫(或電子)（最終電子受體或最終氫受體）發(fā)酵的特點(diǎn)：a. 大多數(shù)情況下基質(zhì)失去氫被氧化，其中間代謝產(chǎn)物又接受此氫被還原，故也被稱為分子內(nèi)呼吸（分子內(nèi)氧化還原反應(yīng)）。b. 基質(zhì)氧化不徹底，還含有相當(dāng)能量，故放出能量少。c. 厭氧微生物為了滿足生命活動

32、的需要，消耗的基質(zhì)要比好氧微生物多，故在發(fā)酵過程中能積累大量中間產(chǎn)物。糖酵解EMP途徑幾乎所有具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物所共有的主要代謝途徑。好氧呼吸：當(dāng)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(chǎn)生ATP。這種氧化稱為好氧呼吸（或呼吸作用）三羧酸循環(huán)：（1）TCA循環(huán)是一種循環(huán)方式的反應(yīng)順序，在異養(yǎng)生物的代謝中起著關(guān)鍵的作用，是物質(zhì)代謝的樞紐。（2）從產(chǎn)能的角度看，通常把丙酮酸進(jìn)入TCA循環(huán)前的“入門反應(yīng)”脫羧作用所產(chǎn)生的NADH+H+也計入，相當(dāng)于6個ATP。厭氧無氧呼吸：最終電子(氫)受體為外源（分子外）化合物的呼吸，它是一種在無氧條件下進(jìn)行的產(chǎn)能效率低的呼吸方式。營養(yǎng)

33、物質(zhì)脫氫后，經(jīng)部分呼吸鏈遞氫最終由氫受體接受。最終氫受體一般為氧化態(tài)無機(jī)物，特殊情況下為有機(jī)物，如延胡索酸等。遞氫和受氫機(jī)制營養(yǎng)物質(zhì)通過常規(guī)方式“脫氫”，產(chǎn)生的氫原子通過一系列的“傳遞體”（能進(jìn)行可逆氧化還原反應(yīng)），最終傳遞給某一氧化還原電位較高的化合物的過程叫做遞氫和受氫過程遞氫和受氫系統(tǒng)的特點(diǎn)v 由一系列的能發(fā)生可逆氧化還原反應(yīng)、且具有不同氧化還原電位的氫傳遞體組成的一組鏈狀傳遞系統(tǒng)。該系統(tǒng)能把氫（電子）從氧化還原電位低的化合物最終傳遞給氧化電位高的化合物，如氧分子等。該過程是一個產(chǎn)能的過程。該過程稱為“呼吸”。 氫的鏈狀傳遞系統(tǒng)稱為“呼吸鏈”。電子傳遞體（electron carrier

34、）能發(fā)生可逆氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)。在呼吸鏈中該物質(zhì)被前一個傳遞體還原（接受氫/電子），之后又被后一個傳遞體氧化（把氫、電子交給下一個）。生物合成三要素：微生物的生長過程包括營養(yǎng)物質(zhì)的分解與細(xì)胞物質(zhì)的合成。營養(yǎng)物質(zhì)的分解過程除了為機(jī)體生長提供能量以外，不定期能為機(jī)體生長提供物質(zhì)合成所需要的還原力與小分子前體物。能量、還原力與小分子前體物通常又稱為細(xì)胞物質(zhì)合成的三要素。第五章微生物生長繁殖及特性一、生長與繁殖生長：微生物細(xì)胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)，同化作用大于異化作用時，細(xì)胞質(zhì)的量增加，表現(xiàn)在細(xì)胞體積或重量的不斷增加，這種現(xiàn)象稱生長。繁殖：生長一定程度后細(xì)胞分裂，這就是細(xì)菌的繁殖。發(fā)育：從生長到繁殖，從量變到

35、質(zhì)變的發(fā)展變化過程，稱為發(fā)育。代時：細(xì)菌細(xì)胞兩次分裂之間的時間，成為世代時間。二、細(xì)菌的生長特性1、間歇培養(yǎng)（Batch cultivation）和生長曲線（growth curve）接種細(xì)菌的生長繁殖及其特性間歇培養(yǎng)：將少量細(xì)菌接種于一定量的液體培養(yǎng)基內(nèi)，在一定條件下培養(yǎng)。培養(yǎng)過程不投加或取出任何東西。這種培養(yǎng)方式叫間歇培養(yǎng)。生長曲線：細(xì)胞數(shù)量隨時間的變化曲線稱生長曲線延滯期、緩慢期（lag phase）影響延滯期長短的因素： 接種齡：種子（inoculum）處于什么生長期。、 >> 接種量：特別是X0/S0，即初期微生物濃度與基質(zhì)濃度的比。 培養(yǎng)基成分產(chǎn)生延滯期的原因：缺乏分解

36、有關(guān)基質(zhì)的酶；缺乏充足的代謝中間產(chǎn)物特點(diǎn)：生長速率常數(shù)近于零。細(xì)胞形態(tài)變大，rRNA含量增高，合成代謝較活躍第一節(jié) 細(xì)菌的生長繁殖及其特性2）指數(shù)期（exponential phase）對數(shù)期細(xì)胞數(shù)（量）以指數(shù)形式增加的時間段。特點(diǎn)：生長速率最大，世代時間（generation time）倍加時間（doubling time）酶系活躍、代謝旺盛細(xì)胞進(jìn)行平衡生長，體內(nèi)各成分最為均勻穩(wěn)定期（stationary phase）：恒定期、最高生長期、生長下降期特點(diǎn)：凈增長速度為零，繁殖與死亡速度相等，正生長與負(fù)生長相等，生長下降階段S很低，其濃度對微生物影響大即有機(jī)物分解速率與其濃度成正比出現(xiàn)穩(wěn)定期的

37、原因：§ 營養(yǎng)物尤其是生長因子耗盡，營養(yǎng)物比例失調(diào)，代謝物的積累， pH、DO、氧化還原電位的變化4）衰亡期（decline phase, death phase）內(nèi)源呼吸期（endogenous respiration phase）內(nèi)源呼吸：體內(nèi)貯藏物質(zhì)酶等一部分細(xì)胞物質(zhì)的氧化。特點(diǎn)： 細(xì)胞形態(tài)多型化 細(xì)胞會發(fā)生自溶現(xiàn)象（autolysis），蛋白質(zhì)水解酶活力 往往產(chǎn)生芽孢出現(xiàn)死亡期的原因： 營養(yǎng)物不足（代謝產(chǎn)物的積累） 外界條件惡化處于穩(wěn)定期污泥雖然生長速度有所下降，但有一定的代謝活性，絮凝沉降性能好故傳統(tǒng)的活性污泥法常運(yùn)行在這個范圍。衰亡期只出現(xiàn)在某些特殊的水處理場合，如延時曝

38、氣及污泥消化。1. 計數(shù)法（1）直接計數(shù)法（顯微鏡）涂片染色法：一定量樣品涂布在載玻片上，染色后計數(shù)。濾膜染色法：一定量樣品過濾到濾膜上，然后染色計數(shù)。計數(shù)之前都需把樣品預(yù)處理計數(shù)器法: 如血球計數(shù)板法比例計數(shù)法：將已知顆粒濃度的液體與待測菌液按一定比例混合后在顯微鏡下，測各自的數(shù)目。2）間接計數(shù)法（活菌計數(shù)法）平板計數(shù)法：測定菌落數(shù)，（注意：可培養(yǎng)的微生物很少）描述：CFU（colony formation unit）液體計數(shù)法（MPN法，most probable number法）：最可能數(shù)法主要用于不能在平板培養(yǎng)基上形成菌落的菌硝化菌、反硝化菌、硫酸還原菌）液膜法：過濾到濾膜上（把膜放在

39、固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)）四 、 微生物膜的生長特性1. 生物膜的生長液體培養(yǎng)基中加入固體物質(zhì)（載體），微生物在其表面吸附、生長、繁殖形成形成膜，這種膜叫微生物膜。微生物膜的生長膜厚的增加，密度也將發(fā)生變化從單位固體表面積上的微生物量（mg/cm2）上看可分為6個階段延滯期，加速增長期，恒速增長期，減速增長期，安定期，脫落期1）延滯期：細(xì)胞吸附在固體表面上的過程（沉降）影響吸附速度的因子：材質(zhì)、表面性質(zhì)、形狀、細(xì)胞的性質(zhì)、操作條件（2）加速增長期：還沒有形成完整的膜（3）恒速增長期：活性細(xì)胞量達(dá)到最大，形成完整的膜。膜表面凹凸不平。（4）減速增長期：恒速增長期與安定期的過渡期，持續(xù)時間短。（5）安定期

40、：增長速度與脫落速度相平衡，膜量及膜厚達(dá)到最大值。（6）脫落期：外因：流體的剪切力。內(nèi)因：細(xì)菌的死亡、氣泡的形成，細(xì)胞外高分子量的變化。第二節(jié) 環(huán)境因素對細(xì)菌生長的影響；一、溫度二、pH值三、氧化還原電位四、干燥五、滲透壓六、光線七、化學(xué)藥劑微生物之間的關(guān)系：一、競爭關(guān)系（competition）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)互相競爭，互相受到不利影響菌膠團(tuán)細(xì)菌和絲狀細(xì)菌對溶解氧或營養(yǎng)的競爭。二、互生關(guān)系（metabiosis）-原始合作關(guān)系兩種可以單獨(dú)生活的微生物生活在一起時，可以由一方為另一方提供有利的生活條件，這種關(guān)系稱為互生關(guān)系。（可分可合

41、，合比分好）在微生物間互生現(xiàn)象極其普遍。細(xì)菌的混合培養(yǎng) ：利用微生物間的互生現(xiàn)象，人為地構(gòu)建 “混合菌群”（復(fù)合微生物）。57三、共生關(guān)系（Symbiosis）兩種不能單獨(dú)生活的微生物共同生活在一起，互相依賴的關(guān)系。相依為命，難分難解，合二為一的一種相互關(guān)系。四、偏害關(guān)系（拮抗關(guān)系）（antagonism）共存于同一環(huán)境的兩種微生物，一種生物能抑制或殺死另一種生物的相互關(guān)系。包括捕食關(guān)系、抗菌素的分泌等。五、寄生關(guān)系（parasitism）一種生物生長在另一種生物體內(nèi)或表面，并從中取得營養(yǎng)，進(jìn)行生長繁殖第六章遺傳與變異遺傳：親代性狀在子代重現(xiàn)，使其子代的性狀與親代基本上一致的現(xiàn)象。變異：任何一

42、種生物，親代和子代之間在生理、形態(tài)方面都有一定的差異，這種現(xiàn)象叫變異（個體形態(tài)、菌落形態(tài)、生理生化特性、代謝產(chǎn)物）。遺傳與變異是一切生物最基本的屬性，兩者相輔相成，相互依存，遺傳中有變異，變異中有遺傳，遺傳是相對的，變異是絕對的。DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型ØDNA是由兩條核苷酸鏈形成的雙螺旋結(jié)構(gòu)（右手螺旋）Ø兩條鏈之間靠堿基上的氫鍵作用相互聯(lián)結(jié)，并遵循堿基配對原則（A與T， G與C）A與T之間形成兩個氫鍵，G與C之間形成三個氫鍵DNA的復(fù)制生物的遺傳性狀是由DNA分子中堿基的數(shù)目和排列順序所決定的。DNA復(fù)制的過程：首先，DNA的雙鏈從一端打開，分離成兩條單鏈；然后，以每條鏈為模板，通過堿基配對逐漸建立起完全互補(bǔ)的一套核苷酸單位，連接上的核苷酸鏈與原有的多核苷酸鏈重新組成新的雙螺旋DNA基因：基因是一切生物體內(nèi)儲存遺傳信息的、具有自主復(fù)制能力的遺傳功能單位。它是DNA分子上一個具有特定堿基順序（即核苷酸順序）的片段是具有固定的起點(diǎn)和終點(diǎn)的核苷酸的線性排列，一般含有1000bp（堿基對）。RN