水處理生物學(xué)課后題答案及解析

水處理生物學(xué)課后題答案及解析水處理生物學(xué)課后題答案及解析水處理生物學(xué)課后題答案及解析V:1.0精細(xì)整理，僅供參考水處理生物學(xué)課后題答案及解析日期：20xx年X月《水處理生物學(xué)》課后思考題

第一章緒論

1"水處理生物學(xué)"的研究對象是什么？

"水處理生物學(xué)"研究的對象主要集中在與水中的污染物遷移、分解及轉(zhuǎn)化過程密切相關(guān)的微生物、微型水生動(dòng)物和水生/濕生植物，特別是應(yīng)用于水處理工程實(shí)踐的生物種類。細(xì)菌等原核微生物在水處理工程中通常起著關(guān)鍵的作用，是水處理生物學(xué)研究的重點(diǎn)。

2水中常見的微生物種類有哪些？

水中的主要微生物分為非細(xì)胞生物（病毒）和細(xì)胞生物兩種類型。在細(xì)胞生物中又分為古菌、原核生物（如細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、支原體、立克次氏體、衣原體等）、真核生物。真核生物又可細(xì)分為藻類、真菌（如酵母菌、霉菌等）、原生動(dòng)物（分為肉足類、鞭毛類、纖毛類）、微型后生動(dòng)物。

3微生物有哪些基本特征為什么

微生物除了具有個(gè)體微小、結(jié)構(gòu)簡單、進(jìn)化地位低等特點(diǎn)外，還具有以下特點(diǎn)：

（1）

種類多。

（2）

分布廣。微生物個(gè)體小而輕，可隨著灰塵四處飛揚(yáng),因此廣泛分布于土壤、水和空氣等自然環(huán)境中。土壤中含有豐富的微生物所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，所以土壤中微生物的種類和數(shù)量很多。

（3）

繁殖快。大多數(shù)微生物在幾十分鐘內(nèi)可繁殖一代，即由一個(gè)分裂為兩個(gè)。如果條件適宜，經(jīng)過10h就可繁殖為數(shù)億個(gè)。

（4）

易變異。這一特點(diǎn)使微生物較能適應(yīng)外界環(huán)境條件的變化。

4微生物命名常用的雙名法的主要規(guī)定是什么？

一種微生物的名稱由兩個(gè)拉丁文單詞組成，第一個(gè)是屬名，用拉丁文名詞表示，詞首字母大寫，它描述微生物的主要特征；第二個(gè)是種名，用拉丁文形容詞表示，詞首字母不大寫，它描述微生物的次要特征。有時(shí)候在前面所述的兩個(gè)單詞之后還會(huì)有一個(gè)單詞，這個(gè)單詞往往是說明微生物的命名人。

5水中小型動(dòng)物和水生植物在水體水質(zhì)凈化中各起什么樣的作用？

小型動(dòng)物多指1～2mm以下的后生動(dòng)物，它們與水處理過程，特別是環(huán)境水體水質(zhì)凈化過程有密切的關(guān)系，具有重要的生態(tài)功能。

底棲小型動(dòng)物壽命較長，遷移能力有限，且包括敏感種和耐污種，故常稱為"水下哨兵"，能長期檢測有機(jī)污染物的慢性排放。底棲生物鏈?zhǔn)撬w生態(tài)環(huán)境健康的標(biāo)志之一，底棲生物對水體內(nèi)源污染控制極其重要。

水生植物作為水生生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，具有重要的環(huán)境生態(tài)功能。對于水體，特別是淺水水體，大型水生植被的存在具有維持水生生態(tài)系統(tǒng)健康、控制水體富營養(yǎng)化、改善水環(huán)境質(zhì)量的作用。

第二章原核微生物

1細(xì)菌的大小一般是用什么單位測量的？

細(xì)菌的大小一般只有幾個(gè)μm，故一般用μm測量。

2以形狀來分，細(xì)菌可分為哪幾類？

細(xì)菌的形態(tài)大致上可分為球狀、桿狀和螺旋狀（弧菌及螺菌）3種，僅少數(shù)為其他形狀，如絲狀、三角形、方形和圓盤形等。球狀、桿狀和螺旋狀是細(xì)菌的基本形態(tài)。自然界中，以桿菌最為常見，球菌次之，螺旋菌最少。

3細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)包括一般結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)，簡單說明這些結(jié)構(gòu)及及其生理功能。

細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞壁和原生質(zhì)兩部分。原生質(zhì)位于細(xì)胞壁內(nèi)，包括細(xì)胞膜（細(xì)胞質(zhì)膜）、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)和內(nèi)含物。

細(xì)胞壁是包圍在細(xì)菌細(xì)胞最外面的一層富有彈性的、厚實(shí)、堅(jiān)韌的結(jié)構(gòu)，具有固定細(xì)胞外形和保護(hù)細(xì)胞不受損傷等多種功能。細(xì)胞壁的主要功能有：①保持細(xì)胞形狀和提高細(xì)胞機(jī)械強(qiáng)度，使其免受滲透壓等外力的損傷；②為細(xì)胞的生長、分裂所必需；③作為鞭毛的支點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鞭毛的運(yùn)動(dòng)；④阻攔大分子有害物質(zhì)（如某些抗生素和水解酶）進(jìn)入細(xì)胞；⑤賦予細(xì)胞特定的抗原性以及對抗生素和噬菌體的敏感性。

細(xì)胞膜又稱細(xì)胞質(zhì)膜、質(zhì)膜或內(nèi)膜，是一層緊貼著細(xì)胞壁而包圍著細(xì)胞質(zhì)的薄膜（厚約7～8nm），其化學(xué)組成主要是蛋白質(zhì)、脂類和少量糖類。這種膜具有選擇性吸收的半滲透性，膜上具有與物質(zhì)滲透、吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝等有關(guān)的許多蛋白質(zhì)和酶類。細(xì)胞膜的主要功能為：①選擇性地控制細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)（營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物）的運(yùn)送和交換。②維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓。③合成細(xì)胞壁組分和莢膜的場所。④進(jìn)行氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地。⑤許多代謝酶和運(yùn)輸酶以及電子呼吸鏈組成的所在地。⑥鞭毛的著生和生長點(diǎn)。

細(xì)胞質(zhì)是細(xì)胞膜包圍地除核區(qū)以外的一切透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱。其主要成分是水、蛋白質(zhì)、核酸和脂類等。與真核生物不同，原核生物的細(xì)胞質(zhì)是不流動(dòng)的。

核區(qū)又稱核質(zhì)體、原核、擬核或核基因組，指存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的、無核膜包裹、無固定形態(tài)的原始細(xì)胞核。

內(nèi)含物是細(xì)菌新陳代謝的產(chǎn)物，或是貯備的營養(yǎng)物質(zhì)。常見的內(nèi)含物顆粒主要有以下幾種：⑴異染顆粒。其化學(xué)組分是多聚偏磷酸鹽，是磷源和能源的貯藏物，可降低細(xì)胞滲透壓。⑵聚β─羥基丁酸鹽。它是細(xì)菌所特有的一種碳源和能源貯藏物。⑶肝糖和淀粉粒，兩者都是碳源和能源的貯藏物。⑷硫粒，它是元素硫的貯藏物。⑸氣泡，存在于許多光能營養(yǎng)型、無鞭毛的運(yùn)動(dòng)水生細(xì)菌中的包囊狀的內(nèi)含物。

細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)一般指莢膜、芽孢和鞭毛3種。

莢膜或稱大莢膜，其主要功能有：①保護(hù)作用。②作為通透性屏障和離子交換系統(tǒng)。③貯藏養(yǎng)料。④表面附著作用。⑤細(xì)菌間的信息識別作用。

芽孢是某些細(xì)菌在生活史的一定階段在細(xì)胞內(nèi)形成的一個(gè)圓形或橢圓形的休眠結(jié)構(gòu)。具有壁厚，水分少，不易透水，抗熱、抗化學(xué)藥物、抗輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

鞭毛是某些細(xì)菌表面伸出的細(xì)長、波曲的附屬物。完整的一根鞭毛從形態(tài)上可分三部分：鞭毛絲、鞭毛鉤和基體。鞭毛是細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器官，鞭毛運(yùn)動(dòng)引起菌體運(yùn)動(dòng)。

4什么是革蘭氏染色其原理和關(guān)鍵是什么它有何意義

1884年丹麥病理學(xué)家HansChristianGram提出了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)染色法，用于細(xì)菌的形態(tài)觀察和分類。其操作過程是：結(jié)晶紫初染，碘液媒染，然后酒精脫色，最后用蕃紅或沙黃復(fù)染。這就是最常采用的革蘭氏染色法。

革蘭氏染色的機(jī)理一般解釋為：通過初染和媒染后，在細(xì)菌細(xì)胞的細(xì)胞壁及膜上結(jié)合了不溶于水的結(jié)晶紫與碘的大分子復(fù)合物。革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁較厚、肽聚糖含量較高和分子交聯(lián)度較緊密，故在酒精脫色時(shí)，肽聚糖網(wǎng)孔會(huì)因脫水而發(fā)生明顯收縮。再加上它不含脂類，酒精處理也不能在胞壁上溶出大的空洞或縫隙，因此，結(jié)晶紫與碘的復(fù)合物仍阻留在細(xì)胞壁內(nèi)，使其呈現(xiàn)出藍(lán)紫色。與此相反，革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁較薄、肽聚糖位于內(nèi)層且含量低和交聯(lián)松散，與酒精反應(yīng)后其肽聚糖不易收縮，加上它的脂類含量高且位于外層，所以酒精作用時(shí)細(xì)胞壁上就會(huì)出現(xiàn)較大的空洞或縫隙，這樣，結(jié)晶紫和碘的復(fù)合物就很易被溶出細(xì)胞壁，脫去了原來初染的顏色。當(dāng)蕃紅或沙黃復(fù)染時(shí)，細(xì)胞就會(huì)帶上復(fù)染染料的紅色。

酒精脫色是革蘭氏染色的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。脫色不足,陰性菌被誤染成陽性菌；脫色過度,陽性菌可誤染為陰性菌。

革蘭氏染色法的意義在于鑒別細(xì)菌，把眾多的細(xì)菌分為兩大類，革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌。

5簡述細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能。

細(xì)胞膜又稱細(xì)胞質(zhì)膜、質(zhì)膜或內(nèi)膜，是一層緊貼著細(xì)胞壁而包圍著細(xì)胞質(zhì)的薄膜，其化學(xué)組成主要是蛋白質(zhì)、脂類和少量糖類。

整體細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，目前大家比較公認(rèn)的是"鑲嵌模型"，其要點(diǎn)是：①磷脂雙分子層組成膜的基本骨架。②磷脂分子在細(xì)胞膜中以多種方式不斷運(yùn)動(dòng)，因而膜具有流動(dòng)性。③膜蛋白以不同方式分布于膜的兩側(cè)或磷脂層中。

細(xì)胞膜的主要功能為：①選擇性地控制細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)（營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物）的運(yùn)送和交換。②維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓。③合成細(xì)胞壁組分和莢膜的場所。④進(jìn)行氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地。⑤許多代謝酶和運(yùn)輸酶以及電子呼吸鏈組成的所在地。⑥鞭毛的著生和生長點(diǎn)。

6芽孢有何特殊生理功能其抗性機(jī)理是什么芽孢的這些特點(diǎn)對實(shí)踐有何指導(dǎo)意義

芽孢最主要的特點(diǎn)就是抗性強(qiáng)，對高溫、低溫、紫外線、干燥、電離輻射和很多有毒的化學(xué)物質(zhì)都有很強(qiáng)的抗性。并且它的休眠能力特別突出。

芽孢之所以具有耐熱性可能是因?yàn)樗刑厥獾目篃嵝晕镔|(zhì)--2，6-吡啶二羧酸和耐熱性酶。

芽孢的這些特點(diǎn)使之具有以下的作用：

①分類鑒定

②科研材料

③保存菌種

④分離菌種

⑤消毒滅菌指標(biāo)

⑥生物殺蟲

7什么是菌落？

將單個(gè)或少量同種細(xì)菌（或其他微生物）細(xì)胞接種于固體培養(yǎng)基表面（或內(nèi)層）時(shí)，在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件下（如溫度、光照等），該細(xì)胞會(huì)迅速生長繁殖，形成許多細(xì)胞聚集在一起且肉眼可見的細(xì)胞集合體，稱之為菌落。準(zhǔn)確地講，菌落就是在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）以母細(xì)胞為中心的、肉眼可見的、有一定形態(tài)、構(gòu)造特征的子細(xì)胞團(tuán)。

8什么叫菌膠團(tuán)菌膠團(tuán)在污水生物處理中有何特殊意義

當(dāng)莢膜物質(zhì)融合成一團(tuán)塊，內(nèi)含許多細(xì)菌時(shí)，稱為菌膠團(tuán)。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，在污水生物處理中具有重要的作用。一般說，處理生活污水的活性污泥，其性能的好壞，主要根據(jù)所含菌膠團(tuán)多少、大小及結(jié)構(gòu)的緊密程度來定。

9簡述放線菌的特點(diǎn)與菌落特征。

放線菌是一類主要呈菌絲狀生長和以孢子繁殖的陸生性較強(qiáng)的原核生物。它的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與細(xì)菌十分相近，是細(xì)菌中進(jìn)化較高級的類群，絕大多數(shù)放線菌是革蘭氏陽性菌。

放線菌都是單細(xì)胞的個(gè)體。細(xì)胞體內(nèi)既沒有葉綠素，也沒有成形的細(xì)胞核。放線菌的菌絲分為營養(yǎng)菌絲和氣生菌絲。大多數(shù)放線菌為異養(yǎng)型，靠營養(yǎng)菌絲吸收營養(yǎng)物質(zhì)，營腐生生活。大多數(shù)放線菌是好氧的，只有某些種是微量好氧菌和厭氧菌。當(dāng)生長發(fā)育到一定時(shí)期時(shí)，氣生菌絲頂端長出孢子絲,形成孢子。孢子散落出去，在適宜的條件下，萌發(fā)成新的菌絲體。

放線菌菌落的總體特征介于霉菌與細(xì)菌之間，因種類不同可分為兩類：

一類是由產(chǎn)生大量分枝和氣生菌絲的菌種所形成的菌落。形成的菌落質(zhì)地致密、表面呈較緊密的絨狀或堅(jiān)實(shí)、干燥、多皺，菌落較小而不蔓延。

另一類菌落由不產(chǎn)生大量菌絲體的種類形成，粘著力差，結(jié)構(gòu)呈粉質(zhì)狀，用針挑起則粉碎。

若將放線菌接種于液體培養(yǎng)基內(nèi)靜置培養(yǎng)，能在瓶壁液面處形成斑狀或膜狀菌落，或沉降于瓶底而不使培養(yǎng)基混濁；如以振蕩培養(yǎng)，常形成由短的菌絲體所構(gòu)成的球狀顆粒。

10簡述絲狀細(xì)菌的主要類型，它們的代謝特點(diǎn)及在給水排水工程中的作用。

絲狀細(xì)菌主要有鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌和球衣細(xì)菌三種。

鐵細(xì)菌一般都是自養(yǎng)型絲狀細(xì)菌，它們一般能生活在含氧少但溶有較多鐵質(zhì)和二氧化碳的水中。它們能將其細(xì)胞內(nèi)所吸收的亞鐵氧化為高鐵，從而獲得能量。為了滿足對能量的需要，必須氧化大量的亞鐵，使之生成氫氧化鐵。這種不溶性的鐵化合物排出菌體后就沉淀下來。當(dāng)水管中有大量的氫氧化鐵沉淀時(shí)，就會(huì)降低水管的輸水能力。此外，鐵細(xì)菌吸收水中的亞鐵鹽后，促使組成水管的鐵質(zhì)更多地溶入水中，加速鋼管和鑄鐵管的腐蝕。

硫磺細(xì)菌一般也都是自養(yǎng)的絲狀細(xì)菌。它們能氧化硫化氫、硫磺和其他硫化物為硫酸，從而得到能量。硫磺細(xì)菌在水管中大量繁殖時(shí)，因有強(qiáng)酸產(chǎn)生，對于管道有腐蝕作用。

球衣細(xì)菌是好氧菌。它在營養(yǎng)方面對碳素的要求較高，反應(yīng)靈敏，所以大量的碳水化合物能加速球衣細(xì)菌的繁殖。此外球衣細(xì)菌對某些殺蟲劑，如液氯、漂白粉等的抵抗力不及菌膠團(tuán)。球衣細(xì)菌分解有機(jī)物的能力很強(qiáng)。在污水處理設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)中有一定數(shù)量的球衣細(xì)菌，對有機(jī)物的去除是有利的。

11什么是單細(xì)胞蛋白？

單細(xì)胞蛋白也稱微生物蛋白，是由蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、核酸以及非蛋白含氮化合物、維生素和無機(jī)化合物等組成的細(xì)胞質(zhì)團(tuán)。

12簡述光合細(xì)菌的特點(diǎn)、分類，其應(yīng)用領(lǐng)域。

光合細(xì)菌是具有原始光能合成體系的原核生物的總稱。它們以光作為能源，能在厭氧光照或好氧黑暗條件下利用自然界中的有機(jī)物、硫化物、氨等作為供氫體進(jìn)行光合作用。

其在生物與環(huán)境領(lǐng)域的研究與應(yīng)用主要有以下兩點(diǎn)：

①

利用光合細(xì)菌生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白和制劑。

②

利用光合細(xì)菌處理高濃度有機(jī)廢水。

13什么是藍(lán)細(xì)菌其細(xì)胞特點(diǎn)如何其與水質(zhì)的關(guān)系如何

藍(lán)細(xì)菌舊名藍(lán)藻或藍(lán)綠藻，是一類進(jìn)化歷史悠久、革蘭氏染色陰性、無鞭毛、含葉綠素（但不形成葉綠體）、能進(jìn)行產(chǎn)氧光合作用的大型原核生物。

藍(lán)細(xì)菌的細(xì)胞是較典型的原核細(xì)胞。藍(lán)細(xì)菌的構(gòu)造與G-細(xì)菌相似，細(xì)胞壁雙層，含肽聚糖。細(xì)胞除含葉綠素a外，還含有類胡蘿卜素及藻膽蛋白等光合色素。大多數(shù)藍(lán)細(xì)菌的光合色素位于類囊體的片層中。菌體多呈藍(lán)綠色，但在不同光照條件下，菌體所含色素比例改變，可呈現(xiàn)黃、褐、紅等顏色。細(xì)胞中還有能固定CO2的羧酶體，在水生的細(xì)胞種類中常常有氣泡。

藍(lán)細(xì)菌與水體環(huán)境質(zhì)量關(guān)系密切，在水體中生長茂盛時(shí)，能使水色變藍(lán)或其他顏色，并且有的藍(lán)細(xì)菌能發(fā)出草腥氣味或霉味。某些種屬的藍(lán)細(xì)菌大量繁殖會(huì)引起"水華"或"赤潮"，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，引起一系列環(huán)境問題。

14簡述支原體、衣原體、立克次氏體的特點(diǎn)與異同。

支原體是一類無細(xì)胞壁的、介于獨(dú)立生活和細(xì)胞內(nèi)寄生的最小的細(xì)胞生命形式，屬原核微生物，介于細(xì)菌和病毒之間。其特點(diǎn)如下：

1)

支原體是最小的營獨(dú)立生活的繁殖單位，大小0.12～0.25μm之間，因而能通過細(xì)菌過濾器。

2)

因缺乏堅(jiān)韌的細(xì)胞壁，胞漿外面被三層"單位膜"所包圍，具有高度多樣性。

3)

對青霉素不敏感，能被四環(huán)素或紅霉素所抑制。

4)

能在無細(xì)胞的人工培養(yǎng)基上生長，在瓊脂培養(yǎng)平板上形成"油煎蛋"狀的菌落。

5)

其生長受到特異抗體的抑制。

6)

支原體非起源于細(xì)菌也不能回復(fù)成細(xì)菌。

7)

支原體與細(xì)胞膜有特殊的親和力。

衣原體是僅在脊椎動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)專營能量寄生的小型G-原核微生物。曾一度把衣原體歸入病毒。個(gè)體微小，革蘭氏染色陰性，多呈球形或橢圓形。衣原體與病毒相比有以下不同特征：

1)

衣原體相似于細(xì)菌，兼有RNA和DNA兩種核酸。

2)

以二分裂方式繁殖。

3)

具有細(xì)菌型細(xì)胞壁（但不含肽聚糖）。

4)

有核糖體。

5)

具有一些代謝酶類。

6)

抗菌藥物可抑制其生長。

立克次氏體是一類專性寄生于真核細(xì)胞內(nèi)的G-原核微生物。它與支原體的區(qū)別是有細(xì)胞壁但不能獨(dú)立生活；與衣原體的區(qū)別在于細(xì)胞較大、無濾過性和存在產(chǎn)能代謝系統(tǒng)。

第三章古菌

1簡述古菌的生物學(xué)特征，試比較這些特征與真細(xì)菌、真核生物的異同。

古菌是一個(gè)在進(jìn)化途徑上很早就與真細(xì)菌和真核生物相互獨(dú)立的生物類群，主要包括一些生長在獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境的生物類群。

在細(xì)胞結(jié)構(gòu)和代謝上，古菌在很多方面接近原核生物。然而在基因轉(zhuǎn)錄和翻譯這兩個(gè)分子生物學(xué)的中心過程上，它們并不明顯表現(xiàn)出細(xì)菌的特征，而是接近于真核生物。古菌中除無壁嗜熱古菌沒有細(xì)胞壁外，其余都有與真細(xì)菌功能相似的細(xì)胞壁，但與大多數(shù)細(xì)菌不同，其細(xì)胞壁中沒有肽聚糖，而含假肽聚糖、糖蛋白或蛋白質(zhì)。而且，絕大多數(shù)細(xì)菌和真核生物的細(xì)胞膜中的脂類主要由甘油脂組成，而古菌細(xì)胞膜中的脂類由甘油醚構(gòu)成。古菌鞭毛的成分和形成過程也與細(xì)菌不同。

2簡述古菌的主要類型。

從rRNA進(jìn)化樹上，古菌分為兩類，泉古菌和廣古菌。另外未確定的兩類（初古菌門和納古菌門）分別由某些環(huán)境樣品中的一些菌種和2002年由KarlStetter發(fā)現(xiàn)的奇特的物種納古菌構(gòu)成。

在環(huán)境中常見的古菌主要包括：

1)

產(chǎn)甲烷古菌；

2)

硫酸鹽還原古菌；

3)

嗜鹽古菌；

4)

嗜熱古菌；

5)

無細(xì)胞壁的嗜熱嗜酸古菌等。

3簡述產(chǎn)甲烷古菌的特征與應(yīng)用。

產(chǎn)甲烷古菌是一大群在嚴(yán)格厭氧條件下產(chǎn)生甲烷的菌，形態(tài)多樣，有球形、桿形、螺旋形、長絲形和八疊球形等。大多數(shù)種可利用H2/CO2，很多種可利用甲酸。一般的產(chǎn)甲烷細(xì)菌都是中溫性的，最適宜的溫度在25～40℃之間，高溫性產(chǎn)甲烷細(xì)菌的適宜溫度則在50～60℃之間。產(chǎn)甲烷細(xì)菌生長最適宜的pH范圍約在6.8～7.2之間。如pH值低于6或高于8，細(xì)菌的生長繁殖將受到極大影響。產(chǎn)甲烷古菌可用于有機(jī)污染物的厭氧生物處理。

第四章真核（微）生物

1試比較原核生物與真核生物的異同。

真核生物與原核生物在結(jié)構(gòu)與功能等方面都有明顯的差別。下表比較了真核生物與原核生物構(gòu)造上的主要差別。

項(xiàng)目

真核生物

原核生物

細(xì)胞大小

較大（通常直徑>2?m）

較?。ㄍǔＶ睆?lt;2?m）

若有壁，其主要成分

纖維素，幾丁質(zhì)等

多數(shù)為肽聚糖

細(xì)胞膜中甾醇

有

無（僅支原體例外）

細(xì)胞膜含呼吸或光合組分

無

有

細(xì)胞器

有

無

鞭毛結(jié)構(gòu)

如有，則粗而復(fù)雜（9＋2型）

如有，則細(xì)而簡單

細(xì)胞質(zhì)

線粒體

有

無

溶酶體

有

無

葉綠體

光能自養(yǎng)生物中有

無

真液泡

有些有

無

高爾基體

有

無

微管系統(tǒng)

有

無

流動(dòng)性

有

無

核糖體

80S（指細(xì)胞質(zhì)核糖體）

70S

間體

無

部分有

貯藏物

淀粉、糖原等

PHB等

細(xì)胞核

核膜

有

無

DNA含量少（～5％）

多（～10％）

組蛋白

有

無

核仁

有

無

染色體數(shù)

一般多于1個(gè)

一般為1個(gè)

有絲分裂

有

無

減數(shù)分裂

有

無

2簡述真菌的營養(yǎng)類型與特點(diǎn)。

真菌是最重要的真核微生物，它們大多數(shù)是由分支或不分支的菌絲、菌絲體構(gòu)成。真菌的共同特征有：

1)

體內(nèi)無葉綠素和其他光合作用的色素，不能利用二氧化碳制造有機(jī)物，只能靠腐食性吸收營養(yǎng)方式取得碳源、能源和其他營養(yǎng)物質(zhì)；

2)

細(xì)胞貯藏的養(yǎng)料是肝糖元而不是淀粉；

3)

真菌細(xì)胞一般都有細(xì)胞壁，細(xì)胞壁多數(shù)含幾丁質(zhì)；

4)

以產(chǎn)生大量無性和（或）有性孢子方式繁殖；

5)

陸生性較強(qiáng)。

3簡述真菌的細(xì)胞構(gòu)造。

細(xì)胞壁

真菌細(xì)胞壁的主要成分是多糖，另有少量的蛋白質(zhì)和脂類。在低等真菌中，以纖維素為主，酵母菌以葡聚糖為主，而高等陸生真菌則以幾丁質(zhì)為主。

細(xì)胞質(zhì)膜

真核細(xì)胞與原核細(xì)胞在其質(zhì)膜的構(gòu)造和功能上十分相似，兩者的主要差異可能僅是由于構(gòu)成膜的磷脂和蛋白質(zhì)種類不同而形成的。

細(xì)胞核

在真菌的菌絲頂端細(xì)胞中，常常找不到細(xì)胞核。真核生物的細(xì)胞核由核被膜、染色質(zhì)、核仁和核基質(zhì)等構(gòu)成。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)指細(xì)胞質(zhì)中一個(gè)與細(xì)胞基質(zhì)相隔離、但彼此相通的囊腔和細(xì)管系統(tǒng)，由脂質(zhì)雙分子層圍成。

高爾基體

高爾基體也是一種內(nèi)膜結(jié)構(gòu)。它是由許多小盤狀的扁平雙層膜和小泡所組成，其上無核糖體顆粒附著。

線粒體

線粒體是含有DNA的細(xì)胞器，是一切真核細(xì)胞的"動(dòng)力車間"。

液泡

在真核細(xì)胞中還有或大或小、含有液體的泡，這就是液泡。

內(nèi)含物

真菌細(xì)胞中有各種內(nèi)含物，不同種類的真菌，其內(nèi)含物的種類也不相同。常見的有異染粒、淀粉粒、肝糖粒、脂肪粒等。它們多是貯藏的養(yǎng)料，當(dāng)營養(yǎng)豐富時(shí)其內(nèi)含物顆粒較多，當(dāng)營養(yǎng)缺乏時(shí)，可因菌體的利用而消失。

4什么是線粒體，其結(jié)構(gòu)特征與生物學(xué)意義為何？

線粒體是含有DNA的細(xì)胞器。它的構(gòu)造較為復(fù)雜，外形囊狀，由內(nèi)外兩層膜包裹，囊內(nèi)充滿液態(tài)的基質(zhì)。外膜平整，內(nèi)膜則向基質(zhì)內(nèi)伸展，從而形成了大量由雙層內(nèi)膜構(gòu)成的嵴。內(nèi)膜是氧化磷酸化及電子傳遞產(chǎn)生ATP的場所，故線粒體是一切真核細(xì)胞的"動(dòng)力車間"。

5什么是酵母菌？簡述其繁殖方式與生活史。

酵母菌一般泛指能發(fā)酵糖類的各種單細(xì)胞真菌。通常認(rèn)為，酵母菌具有以下特點(diǎn)：

1)

個(gè)體一般以單細(xì)胞狀態(tài)存在；

2)

多數(shù)營出芽繁殖；

3)

能發(fā)酵糖類產(chǎn)能；

4)

細(xì)胞壁常含有甘露聚糖；

5)

常生活在含糖量較高、酸度較大的水生環(huán)境中。

酵母菌的繁殖方式分為無性繁殖和有性繁殖兩種。無性繁殖又可分為芽殖、裂殖、產(chǎn)生無性孢子三種。酵母菌以形成子囊和子囊孢子或擔(dān)子和擔(dān)孢子的方式進(jìn)行有性繁殖。

生活史又稱生命周期，指上一代生物個(gè)體經(jīng)一系列生長、發(fā)育階段而產(chǎn)生下一代個(gè)體的全部過程。不同酵母菌的生活史可分為3類：

①營養(yǎng)體既能以單倍體也能以二倍體形式存在；

②營養(yǎng)體只能以單倍體存在；

③營養(yǎng)體只能以二倍體存在。

6什么是霉菌霉菌的營養(yǎng)菌絲和氣生菌絲有什么特點(diǎn)，其功能分別是什么

霉菌是絲狀真菌的一個(gè)俗稱，意為"會(huì)引起物品霉變的真菌"，通常指菌絲較發(fā)達(dá)而又不產(chǎn)生大型子實(shí)體結(jié)構(gòu)的真菌。

霉菌的營養(yǎng)菌絲伸入營養(yǎng)物質(zhì)內(nèi)攝取營養(yǎng)，氣生菌絲伸入空氣中形成孢子和釋放孢子。

7簡述真菌孢子的種類及主要功能。

真菌孢子分為無性孢子和有性孢子兩類。真菌的無性繁殖依靠無性孢子進(jìn)行，無性孢子包括游動(dòng)孢子、孢囊孢子、分生孢子、節(jié)孢子、厚垣孢子、芽孢子和擲孢子。有性繁殖依靠有性孢子進(jìn)行，有性孢子包括卵孢子、接合孢子、子囊孢子和擔(dān)孢子。

8比較細(xì)菌、放線菌、霉菌和酵母菌菌落的特征。

菌落特征

細(xì)菌

酵母菌

放線菌

霉菌

主要特征

含水狀態(tài)

很濕或較濕

較濕

干燥或較干燥

干燥

外觀形態(tài)

小而突起或大而平坦

大而突起

小而緊密

大而疏松或大而致密

相互關(guān)系

單個(gè)分散或有一定排列方式

單個(gè)分散或假絲狀

絲狀交織

絲狀交織

形態(tài)特征

小而均勻，個(gè)別有芽孢

大而分化

細(xì)而均勻

粗而分化

菌落透明度

透明或稍透明

稍透明

不透明

不透明

參考特征

菌落與培養(yǎng)基結(jié)合程度

不結(jié)合

不結(jié)合

牢固結(jié)合

較牢固結(jié)合

菌落顏色

多樣

單調(diào)，一般呈乳脂或礦燭色，少數(shù)紅或黑色

十分多樣

十分多樣

菌落正反面顏色的差別

相同

相同

一般不同

一般不同

菌落邊緣

一般看不到細(xì)胞

可見球狀、卵圓狀或假絲狀細(xì)胞

有時(shí)可見細(xì)絲狀細(xì)胞

可見粗絲狀細(xì)胞

細(xì)胞生長速度

一般很快

較快

慢

一般較快

氣味

一般有臭味

多帶酒香味

常有泥腥味

往往有霉味

9簡述真菌與人類的關(guān)系。

1)

可供食用

食用蕈菌有超過200種，其中包括：冬菇，草菇，木耳，云耳等。

2)

釀酒

酵母菌可以在缺氧的環(huán)境下進(jìn)行發(fā)酵作用，將葡萄糖分解成酒精及二氧化碳。選用不同的基質(zhì)便可以釀制出不同味道的酒，例如米酒，高梁酒，葡萄酒，啤酒等。

3)

制造面包

酵母菌發(fā)酵所產(chǎn)生的二氧化碳?xì)馀菽苁姑娣蹐F(tuán)發(fā)漲，令烘制出來的面包變得松軟，而發(fā)酵產(chǎn)生的酒精早已在烤焗時(shí)揮發(fā)掉。

4)

制造藥物

青霉菌已廣泛被利用來制造抗生素(可殺死細(xì)菌)及一種名為Griseofulvin的抗生素(可抑制真菌生長)。另一種名為Cylosporine的藥物(用以抑制器官移植所產(chǎn)生的排斥作用)則是由兩種半知菌所制造。

5)

食物中毒

部份蕈菌有高度毒性，吃下足以致命。

6)

對農(nóng)作物造成病害

部份寄生真菌可以侵害經(jīng)濟(jì)作物，引致作物嚴(yán)重?fù)p失，例如玉米黑粉菌可以侵襲玉米；禾柄銹菌可以侵染小麥，引起小麥的稈銹病。

7)

動(dòng)物及人體的真菌病

真菌亦能侵染動(dòng)物及人體，使動(dòng)物及人感染疾病，例如：香港腳，頭癬、手癬等疾病。

10什么是藻類為什么說藻類都是自養(yǎng)型（無機(jī)營養(yǎng)型）的

藻類是具有光合作用色素，并能獨(dú)立生活的自養(yǎng)低等植物。藻類細(xì)胞中大多有葉綠體，葉綠體中都含有葉綠素a，有些藻類還含有葉綠素b、c，各種胡蘿卜素如α、β或γ胡蘿卜素、葉黃素等；此外，紅藻體內(nèi)含有藻藍(lán)素及藻紅素（兩者總稱藻膽素），與藍(lán)細(xì)菌相似。在有光照時(shí)，藻類利用這些光合色素進(jìn)行光合作用，利用光能，吸收二氧化碳合成細(xì)胞物質(zhì)，同時(shí)放出氧氣。因此，藻類一般是無機(jī)營養(yǎng)的。

11藻類對水環(huán)境與給水工程有哪些影響？

水體中藻類大量繁殖會(huì)造成水體富營養(yǎng)化，嚴(yán)重影響水環(huán)境質(zhì)量。藻類具有光合作用產(chǎn)生氧氣的功能，在氧化塘等生物處理工藝中利用菌藻共生系統(tǒng)，其中藻類產(chǎn)生氧氣可被好氧微生物有效利用，去氧化分解水中的有機(jī)污染物。一樣一方面可收獲大量有營養(yǎng)價(jià)值的藻類，另一方面也凈化了污水。天然水體自凈過程中，藻類也起著一定的作用。

藻類對給水工程有一定的危害性。當(dāng)它們在水庫、湖泊中大量繁殖時(shí)，會(huì)使水帶有臭味，有些種類還會(huì)產(chǎn)生顏色。水源水中含大量藻類時(shí)會(huì)影響水廠的正常水處理過程，如造成濾池阻塞。水中即使含有數(shù)量很少的黃群藻，也能產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣味而使水不適于飲用。

12水處理中常見的原生動(dòng)物有哪幾類它們在污水處理中的主要作用分別是什么

污水處理中常見的原生動(dòng)物有三類：肉足類、鞭毛類和纖毛類。

原生動(dòng)物在水體凈化與廢水處理中的應(yīng)用

1)

凈化水質(zhì)作用

動(dòng)物性營養(yǎng)型的原生動(dòng)物吞食細(xì)菌、有機(jī)物顆粒，因此促進(jìn)了水質(zhì)凈化作用。

2)

促進(jìn)生物絮凝作用

草履蟲等纖毛蟲具有生物絮凝作用，促進(jìn)水體澄清作用。

3)

作為水質(zhì)處理的指示生物

由于鞭毛蟲、肉足蟲、游泳型纖毛蟲與固著型纖毛蟲對生存的水質(zhì)有一定要求。其數(shù)量的增多、減少，可反映水體的水質(zhì)好壞。同時(shí)原生動(dòng)物個(gè)體較大，易于觀察與分辨。因此常作為水體無機(jī)化和廢水處理運(yùn)轉(zhuǎn)管理的指示生物。

4)

廢水處理及水質(zhì)凈化過程原生動(dòng)物的變動(dòng)

運(yùn)行初期出現(xiàn)肉足類、植物性、動(dòng)物性鞭毛蟲；水質(zhì)處理高峰期出現(xiàn)較多游泳型纖毛蟲；水質(zhì)凈化較好時(shí)出現(xiàn)鐘蟲等。

13水處理中常見的微型后生動(dòng)物有哪幾類它們在污水處理中的主要作用分別是什么

在水處理工作中常見的微型后生動(dòng)物主要是多細(xì)胞的無脊椎動(dòng)物，包括輪蟲、甲殼類動(dòng)物和昆蟲及其幼蟲等。

輪蟲以細(xì)菌、小的原生動(dòng)物和有機(jī)顆粒等為食物，所以在污水的生物處理中有一定的凈化作用。在污水生物處理過程中，輪蟲也可作為指示生物。當(dāng)活性污泥中出現(xiàn)輪蟲時(shí)，往往表明處理效果良好，但如數(shù)量太多，則有可能破壞污泥的結(jié)構(gòu)，使污泥松散而上浮。輪蟲在水源水中大量繁殖時(shí)，有可能阻塞水廠的砂濾池。

在給水排水工程中常見的甲殼類動(dòng)物有水蚤和劍水蚤。它們以細(xì)菌和藻類為食料。若大量繁殖，可能影響水廠濾池的正常運(yùn)行。楊花堂出水中往往含有較多藻類，可以利用甲殼類動(dòng)物去凈化這種出水。

昆蟲及其幼蟲可用作研究河川污染的指示生物。

14簡述底棲動(dòng)物的定義，主要類型，其在水環(huán)境中的作用與生態(tài)學(xué)意義。

底棲動(dòng)物是底棲生物中動(dòng)物的總稱，包括腔腸動(dòng)物、海綿動(dòng)物、扁形動(dòng)物、線形動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物、節(jié)足動(dòng)物等。底棲生物由棲息在水域底部和不能長時(shí)間在水中游動(dòng)的各類生物所組成，是水生生物中的一個(gè)重要生態(tài)類型。

根據(jù)其生活類型，底棲動(dòng)物可分為固著動(dòng)物、穴居動(dòng)物、攀爬動(dòng)物和鉆蝕動(dòng)物等。

底棲動(dòng)物壽命較長，遷移能力有限，且包括敏感種和耐污種，故常稱為"水下哨兵"，其種類與多樣性可作為長期監(jiān)測水體質(zhì)量的指示生物。

底棲生物鏈蝕水體生態(tài)環(huán)境健康的標(biāo)志之一，底棲生物對水體內(nèi)源污染控制及其重要，底棲生物鏈的建立能有效降低內(nèi)源污染釋放總量和速度。

第六章微生物的生理特性

1細(xì)菌細(xì)胞中主要含有哪些成分細(xì)菌需要哪些營養(yǎng)各種營養(yǎng)物質(zhì)的功能是什么

細(xì)菌細(xì)胞中最重要的組分是水，約占細(xì)胞總質(zhì)量的80％，一般為70％～90％，其他10％～30％為干物質(zhì)。干物質(zhì)中有機(jī)物占90％～97％左右，其主要化學(xué)元素是C、H、O、N、P、S；另外約3％～10％為無機(jī)鹽分（或稱灰分）。

應(yīng)注意，不同微生物細(xì)胞化學(xué)組分不同；一種微生物在不同的生長階段，其化學(xué)組分也不同。

微生物的營養(yǎng)要求在元素水平上都需要20種左右，且以碳、氫、氧、氮、硫、磷為主；在營養(yǎng)水平上則都在六大類的范圍內(nèi)，即碳源、氮源、能源、生長因子、無機(jī)鹽和水。

提供細(xì)胞組分或代謝產(chǎn)物種碳素來源的各種營養(yǎng)物質(zhì)稱為碳源。它的作用是提供細(xì)胞骨架和代謝物質(zhì)中碳素的來源以及生命活動(dòng)所需要的能量。異養(yǎng)微生物在元素水平上最適碳源適"C·H·O"型。

提供細(xì)胞組分中氮素來源的各種物質(zhì)稱為氮源。它的作用適提供細(xì)胞新陳代謝中所需的氮素合成材料。極端情況下（如饑餓狀態(tài)），氮源也可為細(xì)胞提供生命活動(dòng)所需的能量。

能為微生物生命活動(dòng)提供最初能量來源的營養(yǎng)物質(zhì)和輻射能，稱為能源。各種異養(yǎng)生物的能源就是碳源?；茏责B(yǎng)微生物的能源十分獨(dú)特，它們都是一些還原態(tài)的無機(jī)物。

生長因子是一類調(diào)節(jié)微生物正常代謝所必需，但不能利用簡單的碳、氮源自行合成的有機(jī)物。按微生物對生長因子的需要與否，可把它們分成生長因子自養(yǎng)型微生物、生長因子異養(yǎng)型微生物和生長因子過量合成型微生物三種。

無機(jī)鹽或礦質(zhì)元素主要為微生物提供碳源、氮源以外的各種重要元素。無機(jī)鹽類在細(xì)胞中的主要作用是：

1)

構(gòu)成細(xì)胞的組成成分。

2)

酶的組成成分。

3)

酶的激活劑。

4)

維持適宜的滲透壓。

5)

自養(yǎng)型細(xì)菌的能源。

6)

無氧呼吸時(shí)的氫受體。

水在微生物細(xì)胞內(nèi)有兩種存在狀態(tài)：自由水和結(jié)合水。它們的生理作用主要有以下幾點(diǎn)：

1)

溶劑作用。所有物質(zhì)都必須先溶解于水，然后才能參與各種生化反應(yīng)。

2)

參與生化反應(yīng)（如脫水、加水反應(yīng)）。

3)

運(yùn)輸物質(zhì)的載體。

4)

維持和調(diào)節(jié)機(jī)體的溫度。

2什么是碳源、氮源、碳氮比微生物常用的碳源和氮源物質(zhì)各有哪些

碳源提供細(xì)胞組分或代謝產(chǎn)物種碳素來源的各種營養(yǎng)物質(zhì)稱為碳源。提供細(xì)胞組分中氮素來源的各種物質(zhì)稱為氮源。營養(yǎng)元素碳氮的比例關(guān)系稱為碳氮比。

微生物常用的碳源物質(zhì)分為有機(jī)碳源和無機(jī)碳源兩種。有機(jī)碳源包括各種糖類、蛋白質(zhì)、脂肪、有機(jī)酸等。無機(jī)碳源主要是CO2（CO32－或HCO-3）。

氮源也可分為兩類：有機(jī)氮源（如蛋白質(zhì)、蛋白胨、氨基酸等）和無機(jī)氮源（如NH4Cl、NH4NO3等）。

3什么叫生長因子它包括哪些物質(zhì)微量元素和生長因子有何區(qū)別

生長因子是一類調(diào)節(jié)微生物正常代謝所必需，但不能利用簡單的碳、氮源自行合成的有機(jī)物。并非所有的微生物都需要外界為它提供生長因子。廣義的生長因子包括維生素、堿基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、C4～C6的分枝或直鏈脂肪酸，有時(shí)還包括氨基酸；狹義的生長因子一般指維生素。而微量元素屬于無機(jī)鹽，是指微生物的生長繁殖所需濃度在10－6～10－8mol/L范圍內(nèi)的元素。

4什么叫單純擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸、基因轉(zhuǎn)位？比較微生物對營養(yǎng)物質(zhì)吸收四種方式的異同。

單純擴(kuò)散又稱被動(dòng)運(yùn)輸，是最簡單的方式，也是微生物吸收水分及一些小分子有機(jī)物的運(yùn)輸方式。它的特點(diǎn)是物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)順著濃度差進(jìn)行，運(yùn)輸過程不需消耗能量，物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。

促進(jìn)擴(kuò)散的特點(diǎn)基本與單純擴(kuò)散相似，但是它須借助細(xì)胞膜上的一種蛋白質(zhì)載體進(jìn)行，因此對轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)有選擇性，即立體專一性。除了細(xì)胞內(nèi)外的濃度差外，影響物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)的另一重要因素是與載體親合力的大小。

主動(dòng)運(yùn)輸是微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的最主要方式。它的最大特點(diǎn)是吸收運(yùn)輸過程中需要消耗能量（ATP，原子動(dòng)勢或"離子泵"等），因此可以逆濃度差進(jìn)行。

基因轉(zhuǎn)位與主動(dòng)運(yùn)輸非常相似，但有一個(gè)不同，即基因轉(zhuǎn)位過程中被吸收的營養(yǎng)物質(zhì)與載體蛋白之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此物質(zhì)結(jié)構(gòu)有所改變。

5劃分微生物營養(yǎng)類型的依據(jù)是什么？簡述微生物的四大營養(yǎng)類型。

營養(yǎng)類型指根據(jù)微生物需要的主要營養(yǎng)元素即能源和碳源的不同而劃分的微生物類型。根據(jù)碳源的不同，微生物可分成自養(yǎng)微生物和異養(yǎng)微生物。根據(jù)生活所需能量來源的不同，微生物又分為光能營養(yǎng)和化能營養(yǎng)兩類。將兩者結(jié)合則一共有光能自養(yǎng)、化能自養(yǎng)、化能異養(yǎng)和光能異養(yǎng)四種營養(yǎng)類型?，F(xiàn)將四大營養(yǎng)類型簡單介紹如下：

a光能自養(yǎng)：屬于這一類的微生物都含有光合色素，能以光作為能源，CO2作為碳源。這類微生物有藍(lán)細(xì)菌、紫硫細(xì)菌、綠硫細(xì)菌以及藻類等。

b化能自養(yǎng)：這一類微生物的生長需要無機(jī)物，在氧化無機(jī)物的過程中獲取能源，同時(shí)無機(jī)物又作為電子供體，使CO2還原為有機(jī)物。這類菌有氨氧化菌、硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、某些硫磺細(xì)菌等。

c化能異養(yǎng)：大部分細(xì)菌都以這種營養(yǎng)類型生活和生長，利用有機(jī)物作為生長所需的碳源和能源?；墚愷B(yǎng)微生物又可分為腐生和寄生兩類，前者利用無生命有機(jī)物，后者則依靠活的生物體而生活。在腐生和寄生之間，存在著不同程度的即可腐生又可寄生的中間類型，稱為兼性腐生或兼性寄生。腐生微生物在自然界的物質(zhì)轉(zhuǎn)化中起著決定性作用，很多寄生微生物則是人和動(dòng)植物的病原微生物。

d光能異養(yǎng)：這類微生物利用光能作為能源，以有機(jī)物作為電子供體，其碳源來自有機(jī)物，也可利用CO2。屬于這一營養(yǎng)類型的微生物很少，主要包括紫色非硫細(xì)菌與綠色非硫細(xì)菌等微生物。

6何謂培養(yǎng)基培養(yǎng)基的分類方法有哪些

培養(yǎng)基指由人工配制的、適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的混合營養(yǎng)物。根據(jù)物理狀態(tài)的不同，培養(yǎng)基可分為液體、固體和半固體三大類；根據(jù)化學(xué)組分的不同，培養(yǎng)基可以分為天然培養(yǎng)基、合成培養(yǎng)基和半合成培養(yǎng)基；根據(jù)用途的不同，培養(yǎng)基可分為選擇性培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基和加富培養(yǎng)基。

7什么是酶酶是怎樣命名和分類的

酶是生物細(xì)胞中自己合成的一種催化劑（生物催化劑），其基本成分是蛋白質(zhì)。酶的命名有習(xí)慣命名法和系統(tǒng)命名法兩種。習(xí)慣命名法是根據(jù)酶的作用性質(zhì)或他的作用物（即基質(zhì)）而命名。系統(tǒng)命名法的原則是：每種酶有一個(gè)系統(tǒng)名稱。系統(tǒng)名稱應(yīng)明確標(biāo)明酶的基質(zhì)和催化反應(yīng)的性質(zhì)。若有兩個(gè)基質(zhì)，則應(yīng)將兩個(gè)基質(zhì)同時(shí)列出，中間用冒號將它們隔開。如果基質(zhì)是水時(shí)，可將水略去不寫。根據(jù)酶促反應(yīng)性質(zhì)可分為六大類酶，分別室：水解酶、氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、同分異構(gòu)酶、裂解酶和合成酶。

8酶的作用有什么特性影響酶活性的主要因素有哪些試討論之。

酶作用的特性有：

1)

高催化效率

2)

高度專一性

3)

調(diào)節(jié)性

此外，酶反應(yīng)條件溫和，如常溫、常壓/接近中性的酸堿度等即可發(fā)揮酶的催化能力，高溫、高壓、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿條件反而易使酶活性破壞甚至喪失。

溫度和pH值是影響酶活力比較重要的兩個(gè)因素。要發(fā)揮酶最大的催化效率，必須保證酶有它最適宜的溫度條件。高溫會(huì)破壞酶蛋白，而低溫又會(huì)使酶作用降低或停止。不同的酶具有不同的最適反應(yīng)pH值。大多數(shù)酶的最適pH值在6～7左右。pH影響酶的活力的原因是，酶的基本成分是蛋白質(zhì)，是具有解離基團(tuán)的兩性電解質(zhì)。它們的解離與pH有關(guān)，解離形式不同，催化性質(zhì)也就不同。

9細(xì)菌是怎樣吸收和消化營養(yǎng)物質(zhì)的？

細(xì)菌通過細(xì)胞膜的滲透和選擇性吸收作用從外界吸收營養(yǎng)物質(zhì)。由于細(xì)胞膜及其半滲透性的存在，各種營養(yǎng)物質(zhì)并不能自由地透過和進(jìn)出微生物細(xì)胞，它們必須通過特殊地吸收和運(yùn)輸途徑才能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部參與生化代謝反應(yīng)。概括地說，營養(yǎng)物質(zhì)地吸收和運(yùn)設(shè)主要有下述四種途徑。

10何謂新陳代謝？試用圖示說明合成代謝與分解代謝的相互關(guān)系。

新陳代謝簡稱代謝，是推動(dòng)一切生命活動(dòng)的動(dòng)力源，通常指在活細(xì)胞中的各種合成代謝和分解代謝的總和。合成代謝又稱同化作用或合成作用，是微生物不斷從外界吸收營養(yǎng)物質(zhì)，合成細(xì)胞物質(zhì)的過程，在此過程中需要吸收能量；分解代謝又稱異化作用或分解作用，是微生物將自身或外來的各種復(fù)雜有機(jī)物分解為簡單化合物的過程，在此過程中有能量釋放。（圖示）

11簡述生物氧化過程中，基質(zhì)脫氫的主要途徑。

基質(zhì)脫氫主要有四種途徑。

1)

EMP途徑

又稱糖酵解途徑，是絕大多數(shù)生物所共有的一條代謝途徑。它以1分子葡萄糖為基質(zhì)，約經(jīng)過10步反應(yīng)而產(chǎn)生2分子丙酮酸、2分子NADH+H+和2分子ATP的過程。

2)

HMP途徑

又稱戊糖磷酸途徑，己糖--磷酸途徑等。其特點(diǎn)是葡萄糖不經(jīng)過EMP途徑和TCA循環(huán)而得到徹底氧化，并能產(chǎn)生大量NADPH+H+形式的還原力及多種中間代謝產(chǎn)物。

3)

ED途徑

這是存在于某些缺乏完整EMP途徑的微生物中的一種替代途徑。特點(diǎn)是葡萄糖只經(jīng)過4步反應(yīng)即可快速獲得經(jīng)由EMP途徑需10步反應(yīng)才能形成的丙酮酸。

4)

TCA循環(huán)

指由丙酮酸經(jīng)過一系列循環(huán)式反應(yīng)而徹底氧化、脫羧，形成CO2、H2O和NADH2的過程。

12細(xì)菌呼吸作用有哪幾種類型各有什么特點(diǎn)

微生物的呼吸作用可分為好氧呼吸、厭氧呼吸和發(fā)酵三種。

好氧呼吸是一種最普遍又最重要的生物氧化或產(chǎn)能方式，基質(zhì)的氧化以分子氧作為最終電子受體。其特點(diǎn)是基質(zhì)脫氫后，脫下的氫（常以還原力[H]形式存在）經(jīng)完整的呼吸鏈（或稱電子傳遞鏈）傳遞，最終被外源氧分子接受，產(chǎn)生水并釋放ATP形式的能量。這是一種遞氫和受氫都必須在有氧條件下完成的氧化作用，是一種高效產(chǎn)能方式。

厭氧呼吸又稱無氧呼吸，指以某些無機(jī)氧化物（如SO42-、NO3－、CO2等）作為受氫體（電子受體）的生物氧化。這是一類在無氧條件下進(jìn)行的、產(chǎn)能效率低的呼吸。其特點(diǎn)是基質(zhì)按常規(guī)途徑脫氫后，經(jīng)部分呼吸鏈遞氫，最終由氧化態(tài)無機(jī)物或有機(jī)物受氫，并完成氧化磷酸化產(chǎn)能反應(yīng)。

發(fā)酵有兩個(gè)含義。廣義發(fā)酵泛指任何利用好氧或厭氧微生物來生產(chǎn)有用代謝產(chǎn)物或食品、飲料等產(chǎn)品的生產(chǎn)方式。狹義發(fā)酵指在無氧條件下，基質(zhì)脫氫后所產(chǎn)生的還原力[H]未經(jīng)呼吸鏈傳遞而直接交給某內(nèi)源中間代謝產(chǎn)物，以實(shí)現(xiàn)基質(zhì)水平磷酸化產(chǎn)能的一類生物氧化反應(yīng)?；|(zhì)水平磷酸化的特點(diǎn)是基質(zhì)在氧化過程中脫下的電子不經(jīng)電子傳遞鏈的傳遞，而是通過酶促反應(yīng)直接交給基質(zhì)本身氧化的產(chǎn)物，同時(shí)將反應(yīng)過程中釋放的能量交給ADP，合成ATP。此種作用的最終產(chǎn)物是中間體的還原物，不再進(jìn)行分解，因此，發(fā)酵不是徹底的氧化作用，產(chǎn)能效率低。

13根據(jù)微生物生活是否需要氧氣，微生物可分為哪幾類這樣的分類在污水處理中有何重要意義

根據(jù)微生物與氧氣的關(guān)系，微生物可分為好氧微生物、厭氧微生物和兼性微生物。好氧微生物生活時(shí)需要氧氣，沒有氧氣就無法生存。厭氧微生物只有在沒有氧氣的環(huán)境中才能生長，甚至有了氧氣對它還有毒害作用。兼性微生物既可在有氧環(huán)境中生活，也可在無氧環(huán)境中生長，既能營好氧呼吸也能營厭氧呼吸。

好氧呼吸、厭氧呼吸和發(fā)酵在污水生物處理中都有應(yīng)用，如活性污泥法就是應(yīng)用好氧呼吸的原理處理有機(jī)污水，而厭氧消化則是應(yīng)用發(fā)酵和厭氧呼吸的原理來處理高濃度有機(jī)污水和剩余污泥。

14試比較有氧呼吸、厭氧呼吸及發(fā)酵的異同。

有氧呼吸、厭氧呼吸以及發(fā)酵的比較

呼吸類型

電子受體

參加酶類

主要產(chǎn)物

產(chǎn)生的能量比較

好氧呼吸

O2

細(xì)胞色素氧化酶

脫氫酶

脫羧酶

過氧化氫酶等

H2O,CO2,NO3-,

SO42-,PO3-4

最多

厭氧呼吸

無機(jī)氧化物（如SO42-、NO3－、CO2等）

脫氫酶

脫羧酶

特殊氧化酶

還原酶

CO2,CH4,N,H2S等中等

發(fā)酵

基質(zhì)氧化后的中間產(chǎn)物

脫氫酶

脫羧酶

還原酶等

CO2,CO,CH4,RCOOH,ROH,NH3,胺化物，H2S,PO43-等

最少

15微生物活動(dòng)所需的能量是怎樣獲得的？

微生物的能量來源有呼吸作用和光合作用兩個(gè)途徑。化能營養(yǎng)型微生物主要從營養(yǎng)基質(zhì)的氧化分解中獲得化學(xué)能，其中化能異養(yǎng)型微生物通過呼吸作用氧化各種有機(jī)物獲得能量，化能自養(yǎng)型微生物通過呼吸作用氧化各種無機(jī)物獲得能量；光能營養(yǎng)型微生物則通過光合磷酸化將光能轉(zhuǎn)變維化學(xué)能。

16試扼要討論細(xì)菌生長與溫度和氫離子濃度的關(guān)系。為什么常以4℃左右的溫度作為保存菌種的適宜溫度？

高溫可以殺死微生物，只要加熱超過微生物致死的最高溫度，微生物很快就會(huì)死亡。溫度愈高，死亡愈快。此外，細(xì)胞內(nèi)所含水分愈少，微生物的致死溫度愈高。

高溫之所以能殺死微生物，主要是因?yàn)槲⑸锛?xì)胞的基本組成是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)遇熱會(huì)凝固變性。而啟動(dòng)一切生命活動(dòng)的生物催化劑--酶，其主要成分也是蛋白質(zhì)，也具有不耐熱性。

濕熱比干熱容易殺死微生物，原因是蛋白質(zhì)的含水量越多，加熱時(shí)愈容易凝固，而且濕熱所用的水蒸氣的傳導(dǎo)力與穿透力都比較強(qiáng)，更容易破壞蛋白質(zhì)。

微生物在其最低生長溫度下代謝活動(dòng)減弱，處于休眠狀態(tài)，維持生命而不發(fā)育。因此常以4℃左右的溫度作為保存菌種的適宜溫度。

各種細(xì)菌都有它們所適宜的氫離子濃度。在酸性太強(qiáng)或堿性太弱的環(huán)境里，它們一般不能生活。大多數(shù)細(xì)菌適宜于繁殖的pH范圍在6～8之間，而pH在4～10之間也能生存。

第七章微生物的生長和遺傳變異

1.微生物是怎樣繁殖的？

微生物生長到一定階段，便以二分裂的方式形成兩個(gè)子細(xì)胞，子細(xì)胞又重復(fù)以上過程，這就是繁殖。

2.怎樣利用微生物的生長曲線來控制污水生物處理的構(gòu)筑物的運(yùn)行？

針對微生物的間歇培養(yǎng)，在污水生物處理過程中，為避免緩慢期的出現(xiàn)，可考慮采用處于對數(shù)生長期或代謝旺盛的污泥進(jìn)行接種，另外增加接種量及采用同類型反應(yīng)器的污泥接種可達(dá)到縮短緩慢期的效果。

如果維持微生物在生長率上升階段（對數(shù)期）生長，則此時(shí)微生物繁殖很快，活力很強(qiáng)，處理污水的能力必然較高；但處理效果并不一定最好，因?yàn)槲⑸锘盍?qiáng)大就不易凝聚和沉淀，并且要使微生物生長在對數(shù)期，則需有充分的食料，即污水中的有機(jī)物必須有較高的濃度，在這種情形下，相對地說，處理過的污水所含有機(jī)物濃度就要較高，所以利用此階段進(jìn)行污水的生物處理實(shí)際上難以得到較好的出水。

穩(wěn)定期的微生物生長速率下降，細(xì)胞內(nèi)開始積累貯藏物和異染顆粒、肝糖等，芽孢微生物也在此階段形成芽孢，處于穩(wěn)定期的污泥代謝活性和絮凝沉降性能均較好，傳統(tǒng)活性污泥法普遍運(yùn)行在這一范圍。

衰老期階段只出現(xiàn)在某些特殊的水處理場合，如延時(shí)曝氣及污泥消化。

3.生物膜的主要成分是什么？

生物膜是一種不可逆的黏附于固體表面的，被微生物胞外多聚物包裹的有組織的微生物群體。生物膜中水份含量可高達(dá)97％。除了水和微生物外，生物膜還可含有微生物分泌的大分子多聚物（主要是多聚糖）、吸附的營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物及微生物裂解產(chǎn)物等。

4.請說明生物膜的形成過程和相應(yīng)的特征。

生物膜的形成是一種動(dòng)態(tài)的演變過程，首先是微生物黏附于表面，然后在表面形成微生物菌落，不同類型的菌落由細(xì)胞外多聚物包裹，生物膜成熟。

在黏附階段，一些特殊基因的轉(zhuǎn)錄是活躍的，如銅綠假單胞菌algC、algD、algU、LacZ等基因，因?yàn)檫@些基因是細(xì)胞外多聚糖合成所必需的。

在形成微生物菌落階段，胞外多糖（EPS）合成增加，微生物對抗生素的抗性有所提高。

在生物膜成熟階段，隨著微生物的生長繁殖，生物膜逐漸變厚，形成成熟的生物膜。生物膜的組織結(jié)構(gòu)呈不均質(zhì)性。

5.試區(qū)別遺傳與變異性。

所謂微生物的遺傳性是指在一定的環(huán)境條件下，微生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、代謝、繁殖和對異物的敏感等形狀相對穩(wěn)定，并能代代相傳，子代與親代之間表現(xiàn)出相似性的現(xiàn)象。任何一種生物的親代和子代以及個(gè)體之間，在形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理機(jī)能方面都有所差異，這一現(xiàn)象叫做變異。遺傳和變異是生物最基本的屬性，遺傳保證了種的存在和延續(xù)；而變異則推動(dòng)了種的進(jìn)化和發(fā)展。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，有些變異了的形態(tài)或性狀，又會(huì)以相對穩(wěn)定的形式遺傳下去，但是并非一切變異都具有遺傳性。

6.怎樣利用微生物的變異，進(jìn)行工業(yè)廢水的生物處理？

定向培育即通過有計(jì)劃、有目的地控制微生物地生長條件，使微生物遺傳性向人類需要的方向發(fā)展。在污水生物處理中，這種定向培育過程稱為馴化。在工業(yè)廢水生物處理中，常利用微生物對營養(yǎng)要求、溫度、pH值以及耐毒能力的變異，改善處理方法。另外利用生活污水活性污泥接種，加速培養(yǎng)工業(yè)廢水活性污泥的方法，也利用了微生物的變異特性。

7.試以大腸桿菌降解乳糖來說明操縱子學(xué)說。

大腸桿菌中降解乳糖的酶由3個(gè)蛋白質(zhì)Z、Y和A所組成，受結(jié)構(gòu)基因z、y及a控制，當(dāng)培養(yǎng)基中不存在乳糖時(shí)，調(diào)節(jié)基因I的阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因就不能表達(dá)出來，當(dāng)培養(yǎng)基中除乳糖外無其他碳源時(shí)，乳糖是誘導(dǎo)物，與調(diào)節(jié)基因I的阻遏蛋白結(jié)合，使阻遏蛋白喪失與操縱基因結(jié)合的能力，此時(shí)操縱基因"開動(dòng)"，結(jié)構(gòu)基因z、y及a合成蛋白質(zhì)Z、Y和A，從而形成分解乳糖的酶，培養(yǎng)基中乳糖就被大腸桿菌分解利用，當(dāng)乳糖全部被利用后，阻遏蛋白就與操縱基因結(jié)合，操縱基因"關(guān)閉"，酶的合成停止。（P143）

8.簡述蛋白質(zhì)合成過程三種RNA的功能。

信使RNA：是以DNA的一條單鏈為模板，在RNA聚合酶的催化下，按堿基互補(bǔ)原則合成的。由于傳達(dá)了DNA遺傳信息，故稱信使RNA。

轉(zhuǎn)移RNA：存在于細(xì)胞質(zhì)中，在蛋白質(zhì)合成過程中起轉(zhuǎn)移氨基酸的作用。

核糖體RNA：主要成分是核糖體核酸（rRNA）和蛋白質(zhì)。一個(gè)核糖體包含有大小兩個(gè)亞基，它是蛋白質(zhì)合成的主要場所。

9.基因重組有幾種形式，各有什么特點(diǎn)？

基因重組有轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)三種形式。

轉(zhuǎn)化是供體細(xì)胞研碎物中的DNA片段直接吸收進(jìn)入活的受體細(xì)胞的基因重組方式。受體細(xì)胞獲得了供體細(xì)胞的部分遺傳性狀。

細(xì)胞的接合是遺傳物質(zhì)通過細(xì)胞與細(xì)胞的直接接觸而進(jìn)行的轉(zhuǎn)移和重組。

遺傳物質(zhì)通過噬菌體的攜帶而轉(zhuǎn)移的基因重組稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。

基因重組的3種形式中，微生物的接合必需兩個(gè)細(xì)胞直接接觸，而轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)導(dǎo)無需細(xì)胞直接接觸，轉(zhuǎn)化沒有噬菌體作媒介，轉(zhuǎn)導(dǎo)必須通過噬菌體轉(zhuǎn)移遺傳物質(zhì)。

10.試述質(zhì)粒與"超級微生物"。

選擇一株既可降解16烷以上的烷烴，又可生活在污水環(huán)境中的銅綠假單胞菌PAO作為各種各種質(zhì)粒的受體細(xì)胞（含質(zhì)粒A），分別將能降解芳烴（質(zhì)粒B）、萜烴（質(zhì)粒C）和多環(huán)芳烴（質(zhì)粒D）的質(zhì)粒，用遺傳工程方法人工轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞，此時(shí)該銅綠假單胞菌便成為帶有多種質(zhì)粒的"超級微生物"。

11.什么叫基因突變，可分為幾類？

由于某些原因，引起生物體內(nèi)的DNA鏈上的堿基的缺失、置換或插入，改變了基因內(nèi)部原有的堿基排列順序（基因型的改變），引起表現(xiàn)型突然發(fā)生了可遺傳的變化。當(dāng)后代突然表現(xiàn)出和親代顯然不同的可遺傳的表現(xiàn)型時(shí)，這樣的變異稱為基因突變。

根據(jù)突變發(fā)生過程是否受人為誘變劑影響可分為自發(fā)突變和誘發(fā)突變兩種。

凡是在沒有特設(shè)的誘變條件下，由外界環(huán)境的自然作用如輻射或微生物體內(nèi)的生理和生化變化而發(fā)生的基因突變稱為自發(fā)突變。

人為地利用物理化學(xué)因素，引起細(xì)胞DNA分子中堿基對發(fā)生變化叫誘變。

12.什么叫遺傳工程在污水生物處理中如何利用

遺傳工程是按照人們預(yù)先設(shè)計(jì)地生物藍(lán)圖，通過對遺傳物質(zhì)地直接操縱，進(jìn)行改組、重建，實(shí)現(xiàn)對遺傳性狀定向改造地技術(shù)。它包括細(xì)胞水平和基因水平兩個(gè)水平的研究。

在污水生物處理中，可利用遺傳工程，將微生物中所含的具有降解各種難降解物質(zhì)的質(zhì)粒剪切后，連接到受體細(xì)胞中，使之用以處理污水中難降解的物質(zhì)。

第八章微生物的生態(tài)

1.什么是生態(tài)系統(tǒng)？

生物群落及其生存環(huán)境共同組成的動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)就是生態(tài)系統(tǒng)。它是生物群落和它們所生活的非生物環(huán)境結(jié)合起來的一個(gè)整體。

2.生態(tài)系統(tǒng)的主要特性是什么？

生態(tài)系統(tǒng)的主要特性包括以下幾點(diǎn)：

（1）

生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

（2）

生態(tài)系統(tǒng)的能量流

（3）

生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞

（4）

生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力

（5）

生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)演替

3.微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用有哪些？

微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的主要作用在于：

（1）

有機(jī)物的主要分解者

微生物是有機(jī)物的主要分解者。它們能夠分解生物圈內(nèi)的動(dòng)物、植物和微生物殘骸等復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)，并最后將其轉(zhuǎn)化成最簡單的無機(jī)物，再供初級生產(chǎn)者利用。

（2）

物質(zhì)循環(huán)中的重要成員

微生物再自然界中參與了碳、氮、磷、氧、硫、鐵和氫等物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和循環(huán)作用，大部分元素及化核武的循環(huán)過程都受到微生物的作用。

（3）

生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者

光能自養(yǎng)和化能自養(yǎng)微生物是生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者，它們具有初級生產(chǎn)者所具有的兩個(gè)明顯特征，即可直接利用太陽能、無機(jī)物的化學(xué)能作為能量來源，另一方面其積累下來的能量又可以在食物鏈、食物網(wǎng)中流動(dòng)。

（4）

物質(zhì)和能量的蓄存者

微生物和動(dòng)物、植物一樣也是由物質(zhì)組成和由能量維持的生命有機(jī)體。在土壤、水體中有大量的微生物，蓄存著大量的物質(zhì)和能量。

（5）

地球生物演化中的先鋒物種

微生物是最早出現(xiàn)的生物體，并進(jìn)化成后來的動(dòng)、植物。藻類的產(chǎn)氧作用，改變大氣圈中的化學(xué)組成，為后來動(dòng)、植物的出現(xiàn)打下基礎(chǔ)。

4.試比較空氣、水、土壤中微生物分布的特征。

空氣中微生物的地域分布差異很大，城市上空中的微生物密度大大高于農(nóng)村，無植被地表上空中的微生物密度高于有植被覆蓋的地表上空，陸地上空高于海洋上空。室內(nèi)空氣又高于室外空氣。

在水體中，特別是低營養(yǎng)濃度水體中，微生物傾向于生長在固體表面和顆粒物上。在較深水體（如湖泊）中具有垂直層次分布的特點(diǎn)。

在土壤中，有機(jī)質(zhì)含量豐富的黑土、草甸土、磷質(zhì)石灰土、某些森林土或其他植被茂盛的土壤中微生物數(shù)量較多，而西北干旱地區(qū)的栗鈣土、鹽堿土及華中、華南地區(qū)的紅壤土、磚紅壤土中微生物數(shù)量較少。在不同深層土壤中，微生物數(shù)量按表層向里的次序減少，種類也因土壤的深度和層位而異，且分布極不均勻。

5.研究極端環(huán)境有什么重要意義？

能在極端環(huán)境中生存的微生物是極端環(huán)境微生物。這些微生物對極端環(huán)境的適應(yīng)適長期自然選擇的結(jié)果，也是自然界生物進(jìn)化的重要?jiǎng)右蛑?。極端環(huán)境微生物細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸、脂肪等分子結(jié)構(gòu)、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能、酶的特性、代謝途徑等許多方面，都有區(qū)別于其他普通環(huán)境微生物的特點(diǎn)。研究這些特點(diǎn)，可以指導(dǎo)普通環(huán)境下的生產(chǎn)。

6.各種極端環(huán)境中的代表微生物有哪些有哪些已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注

極端環(huán)境中的代表微生物有以下幾種：

（1）高溫環(huán)境中的微生物

（a）極端嗜鹽熱菌：最適生長溫度為65～70℃，最低生長溫度在40℃以上，最高生長溫度在70℃以上。

（b）兼性嗜熱菌：最高生長溫度在50～60℃之間，但在室溫下仍有生長與繁殖能力，只是生長緩慢。

（c）耐熱細(xì)菌：最高生長溫度在45～50℃之間，在室溫中生長較中溫性細(xì)菌差而較兼性嗜熱菌好。

（2）高鹽環(huán)境中的微生物

（3）高酸、高堿環(huán)境中的微生物

（4）高壓環(huán)境中的微生物

目前，極端嗜鹽細(xì)菌和嗜鹽微藻這兩類微生物引起了人們的高度重視。

7.試區(qū)別微生物的拮抗關(guān)系和互生關(guān)系及其在污水生物處理中的應(yīng)用。

拮抗關(guān)系：一種微生物可以產(chǎn)生不利于另一種微生物生存的代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物能改變微生物的生長環(huán)境條件，如改變pH值等，造成某些微生物不適合生長的環(huán)境。此外，一種微生物還可以另一種微生物為食料。微生物之間的這種關(guān)系稱為拮抗或?qū)龟P(guān)系。

在污水生物處理系統(tǒng)中，動(dòng)物性營養(yǎng)的原生動(dòng)物主要以細(xì)菌和真菌為食料，它們能吃掉一部分細(xì)菌等微生物和一些有機(jī)顆粒，并促使生物的凝聚作用，從而使出水更加澄清。這是由于拮抗作用而產(chǎn)生的有利的一面。但對污水凈化起主要作用的是細(xì)菌，如果細(xì)菌被吃掉過多或活性污泥的結(jié)構(gòu)被破壞過大，就會(huì)產(chǎn)生不利影響。

兩種不同的生物，當(dāng)其生活在一起時(shí)，可以由一方為另一方提供或創(chuàng)造有利的生活條件，這種關(guān)系稱為互生關(guān)系。

在污水生物處理過程中，普遍存在著互生關(guān)系。例如，石油煉油廠的廢水中含有硫、硫化氫、氨、酚等。硫化氫對一般微生物是有毒的。但當(dāng)采用生物法去處理酚時(shí)，分解酚的細(xì)菌卻不會(huì)中毒。這一方面是因?yàn)榉纸夥拥募?xì)菌經(jīng)過馴化，能耐受一定限度的硫化氫，另一方面因?yàn)樘幚硐到y(tǒng)中的硫磺細(xì)菌能將硫化氫氧化分解成對一般細(xì)菌非但無毒，而且是營養(yǎng)元素的硫。

第九章大型水生植物

1.大型水生植物有哪幾種生活類型各種生活類型的特點(diǎn)是什么

大型水生植物可分為四種生活型：挺水、漂浮、浮液根生和沉水。

挺水植物是以根或地下莖生于水體底泥中，植物體上部挺出水面的類群。這類植物體型比較高大，為了支撐上部的植物體，往往具有龐大的根系，并能借助中空的莖或葉柄向根和根狀莖輸送氧氣。常見的種類有蘆葦、香蒲等。

漂浮植物指植物體完全漂浮于水面上的植物類群，為了適應(yīng)水上漂浮生活，它們的根系大多退化成懸垂?fàn)?，葉或莖具有發(fā)達(dá)的通氣組織，一些種類還發(fā)育出專門的貯氣結(jié)構(gòu)（如鳳眼蓮膨大成葫蘆狀的葉柄），這些為整個(gè)植株漂浮在水面上提供了保障。

浮葉根生植物指根或莖扎于底泥中，葉漂浮于水面的類群。這些植物為了適應(yīng)風(fēng)浪，通常具有柔韌細(xì)長的葉柄或莖，常見的種類有菱、杏菜等。

沉水植物是指之物體完全沉于水氣界面以下，根扎于底泥中或漂浮在水中的類群，這類植物是嚴(yán)格意義上完全適應(yīng)水生的高等植物類群。相比其他類群，由于沉沒于水中，陽光的吸收和氣體的交換是影響其生長的最大限制因素，其次還有水流的沖擊。因此該類植物體的通氣組織特別發(fā)達(dá)，氣腔大而多，有利于氣體交換；葉片也多細(xì)裂成絲狀或條帶狀，以增加吸收陽光的表面積，也減少被水流沖破的風(fēng)險(xiǎn)；植物體呈綠色或褐色，以吸收射入水中較微弱的光線，常見的種類有狐尾藻、眼子菜等。

2.大型水生植物的生態(tài)分布特征是什么？

大型水生植物主要生長在水流比較平緩的水體，如湖泊或水流平緩的河灣地帶，也有個(gè)別種類可以適應(yīng)瀑布、激流等湍急的水體，如飛瀑草。它們可生長的水深范圍約在10m以內(nèi)，在四種生活型中，挺水植物、浮葉植物和沉水植物在水中的分布主要是受水深的限制，從岸邊向深水區(qū)分布的位置依次為：挺水-浮葉-沉水。而漂浮植物在水中分布主要是受風(fēng)浪的影響，通常生長在水面比較平靜的湖灣，或由挺水植物、浮葉植物群落圍成的穩(wěn)定水面中。

3.我國常見的能形成單種群落的代表性挺水植物有哪些？

蘆葦、香蒲、菖蒲和菰是在我國南北常見的挺水植物，它們?yōu)槎嗄晟叽髥滩荩嘁愿鶢钋o進(jìn)行旺盛地營養(yǎng)繁殖，經(jīng)常在岸邊形成密集的單種群落，構(gòu)成挺水植物帶。

4.我國常見的能形成水生植物帶的代表性植物有哪些？

常見的能形成水生植物帶的代表性植物，在挺水植物中有蘆葦、香蒲、菖蒲和菰等，它們經(jīng)常在岸邊形成密集的單種群落，構(gòu)成挺水植物帶；在浮葉根生植物中有菱、杏菜、金銀蓮花等，在春天時(shí)萌發(fā)，往往可在池塘、湖泊挺水植物帶的遠(yuǎn)岸一側(cè)形成成片的浮葉根生植物帶；在漂浮植物中有鳳眼蓮、浮萍和滿江紅等，在春夏季，它們的快速生長往往可以完全覆蓋一些靜水水體的水面，在水面形成密集的"綠色墊層"；在沉水植物中有黑藻、金魚藻、苦菜和狐尾藻等，它們茂盛生長時(shí)，密集的枝葉葉在水下形成"水下森林"或"水底草坪"的景觀。

5.我國常見的漂浮植物有哪些它們各有什么樣的特點(diǎn)

我國常見的漂浮植物有鳳眼蓮、浮萍和滿江紅三種。

鳳眼蓮果實(shí)成熟后掉落水底，來年種子可萌發(fā)生長。其無性繁殖能力也非常強(qiáng)，生長季節(jié)可考腋芽幾天內(nèi)發(fā)育出新植株來擴(kuò)大種群，是公認(rèn)的生長最快的植物之一。鳳眼蓮喜歡生長在溫暖向陽及富含養(yǎng)分的水域中，在25～35℃下生長最快，每年的九、十月份是生長旺季。

浮萍主要是通過類似于酵母出芽生殖的營養(yǎng)繁殖方式產(chǎn)生后代和擴(kuò)大種群。由于個(gè)體較小，對水的波動(dòng)非常敏感，水面的水平流速超過0.1m/s時(shí)，浮萍在水面上形成的墊層就能被攪動(dòng)吹散，因此浮萍多生長于水流相對平緩的溝渠、湖灣處。

滿江紅通常橫臥于水面上，莖比較短小并有數(shù)個(gè)分枝，葉極小，長1mm，上面紅紫色或藍(lán)綠色，無葉柄，每個(gè)葉片分裂成上下重疊的2個(gè)裂片，裂隙中有固氮藍(lán)藻共生其中，可將空氣中氮?dú)夤潭ǔ煽衫玫牡?，因此常被有目的地栽培在水池或稻田中起固氮增肥作用?/p>

6.我國常見的沉水植物有哪些它們各有什么樣的特點(diǎn)

黑藻、金魚藻、苦草和狐尾藻是在我國常見的沉水植物種類。

黑藻主要靠分枝進(jìn)行營養(yǎng)繁殖擴(kuò)大種群，常見于靜水中，不耐水流沖擊。

金魚藻與黑藻相似，主澳靠分枝進(jìn)行營養(yǎng)繁殖擴(kuò)大種群，常見于靜水中，莖葉易受水流沖擊而折斷。

苦草具有一定的抗水流沖擊能力，可在流水中生長。

狐尾藻多生于靜水中。

第十章微生物對污染物的分解與轉(zhuǎn)化

1.根據(jù)分解程度，有機(jī)物的生物分解有哪幾種類型各種類型的特點(diǎn)分別是什么

根據(jù)生物分解的程度和最終產(chǎn)物的不同，有機(jī)物的生物分解可分為生物去除（表觀分解）、初級分解、環(huán)境可接收的分解和完全分解（礦化）等不同的類型。各類生物分解的特點(diǎn)如下：

生物分解類型

特點(diǎn)

分解對象有機(jī)物的分析方法

生物去除

由于微生物細(xì)胞、活性污泥等的吸附作用使化學(xué)物質(zhì)濃度降低的一種現(xiàn)象。這里所說的"生物去除"不是真正意義上的分解，而是一種表觀現(xiàn)象，也可稱為"表觀生物分解"。

各種色譜分析

有機(jī)碳分析

初級分解

在分解過程中，化學(xué)物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而失去原化學(xué)物質(zhì)特征的分解

各種色譜分析

官能團(tuán)分析

毒性測試

環(huán)境可接收的分解

經(jīng)過生物分解，化學(xué)物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和毒性達(dá)到環(huán)境安全要求的程度

各種色譜分析

官能團(tuán)分析

毒性測試

完全分解

有機(jī)化合物被分解成穩(wěn)定無機(jī)物（CO2、H2O等）的分解

總有機(jī)碳分析

產(chǎn)生的CO2分析

2.試比較有機(jī)物的好氧分解和厭氧分解各有什么特點(diǎn)兩者有何不同

有機(jī)物的好氧生物分解是在有氧的條件下，借好氧微生物的作用來進(jìn)行的。有機(jī)物的厭氧生物分解是在無氧條件下，借厭氧微生物，主要是厭氧菌（包括兼性菌）的作用來進(jìn)行的。與厭氧生物分解相比，有機(jī)物的好氧分解往往具有分解速率快、分解程度徹底、能量利用率高、轉(zhuǎn)化為細(xì)胞的比例大（即細(xì)胞轉(zhuǎn)化率高）等特點(diǎn)。

3.有機(jī)物生物分解性試驗(yàn)的意義何在簡要概述生物分解性試驗(yàn)的方法體系

不同的化合物，具有不同的分子結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)也具有不同的生物分解性。正確評價(jià)有機(jī)物的生物分解難易程度，即生物分解性，對于評價(jià)有機(jī)污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及其生態(tài)與健康風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)測其在污水生物處理和生物凈化裝置中的去除效果等都具有重要的意義。

生物分解性試驗(yàn)分為"生物分解潛能試驗(yàn)"和"生物分解模擬試驗(yàn)"兩大類。

（1）

生物分解潛能試驗(yàn)

生物分解潛能試驗(yàn)的主要目的是評價(jià)有機(jī)物是否具有被生物分解的潛在性。根據(jù)評價(jià)目的的不同，生物分解潛能性試驗(yàn)又分為易生物分解試驗(yàn)和本質(zhì)性分解試驗(yàn)。

（a）

易生物分解試驗(yàn)

易生物分解試驗(yàn)的目的是評價(jià)有機(jī)物是否很容易地被生物完全分解，一般在不利于生物分解地條件下進(jìn)行。試驗(yàn)通常以受試化合物作為唯一碳源，接種地微生物濃度較低，利用總有機(jī)碳分析等非特異性方法進(jìn)行分解對象物質(zhì)地分析。

（b）

本質(zhì)性生物分解試驗(yàn)

本質(zhì)性生物分解試驗(yàn)地目的是評價(jià)有機(jī)物是否具有被生物分解的性質(zhì)。試驗(yàn)通常在最有利于受試化合物分解的條件下進(jìn)行。

（2）

生物分解模擬試驗(yàn)

生物分解模擬試驗(yàn)的目的是評價(jià)有機(jī)物在特定的環(huán)境條件下，如污水生物處理系統(tǒng)、河流、湖泊、河口、海洋和土壤中的生物分解性。

4.有機(jī)物生物分解性試驗(yàn)的一般步驟是什么？

5.有機(jī)物的生物分解性與其分子結(jié)構(gòu)之間一般有何關(guān)系？

有機(jī)物的生物分解性與其分子結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系，其規(guī)律如下：

（1）

增加A類取代基（即異源基團(tuán)）一般分解性變差，增加B類取代基，有時(shí)可以增加生物分解性。能使生物分解性降低的基團(tuán)稱異源基團(tuán)。

A類取代基：-Cl，-NO2,-SO3H,-Br,-CN,-CF3,-CH3,-NH2

B類取代基：-NH2,-OCH3,-OH,-COH,-C-O-

（2）

異源基團(tuán)數(shù)目增加，生物分解性越差。

（3）

異源基團(tuán)的位置對生物分解性產(chǎn)生顯著影響。

（4）

甲基分支越多，生物分解性越差。

（5）

對于脂肪族化合物，其分子量越大越不易生物分解。

（6）

芳香族化合物的生物分解性一般低于小分子的脂肪族化合物。

（7）

對于復(fù)環(huán)芳烴，其苯環(huán)越多越難生物分解。

（8）

好氧條件下的分解規(guī)律與厭氧條件下的分解規(guī)律有時(shí)不同。

6.概述微生物在碳循環(huán)中的作用。

有機(jī)物中的碳由于微生物的呼吸作用先被氧化分解成二氧化碳，然后通過光合作用成武植物性蛋白質(zhì)，碳水化合物和脂肪。動(dòng)物吃了植物產(chǎn)生動(dòng)物性蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪。動(dòng)物的排泄物又分解產(chǎn)生二氧化碳。動(dòng)植物通過呼吸也都產(chǎn)生二氧化碳，而它們死亡后的殘?bào)w又都是有機(jī)性物質(zhì)。這些物質(zhì)又開始分解，如此進(jìn)入了第二次循環(huán)。

7.概述微生物在氮循環(huán)中的作用。

有機(jī)物中的氮在微生物作用下先被轉(zhuǎn)化成氨，氨被氧化成為亞硝酸鹽及硝酸鹽。氨和硝酸鹽可被植物吸收變成植物性蛋白質(zhì)。動(dòng)物吃了植物產(chǎn)生動(dòng)物性蛋白質(zhì)，而動(dòng)物的排泄物又能被分解氧化成氨、亞硝酸鹽和硝酸鹽。動(dòng)植物死亡后的殘?bào)w又都是有機(jī)性物質(zhì)。由于反硝化作用硝酸鹽又可轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽和自由氮，而自由氮在氮固定作用下又可產(chǎn)生植物性蛋白質(zhì)。

8.試簡單說明下列各種微生物作用：

（1）氨化作用

（2）硝化作用

（3）硫化作用

（4）反硫化作用

（1）氨化作用：由有機(jī)氮化物轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮的過程。

（2）硝化作用：由氨氧化成硝酸的過程。

（3）硫化作用：將硫化氫氧化成單質(zhì)硫的過程。

（4）反硫化作用：在缺氧及有機(jī)物存在條件下，將硫酸鹽轉(zhuǎn)化成硫化氫的過程。

9.什么叫生物濃縮、生物積累和生物放大？

生物濃縮：當(dāng)吸收速率大于體內(nèi)分解速率與排泄速率之和時(shí)，化學(xué)物質(zhì)就會(huì)在體內(nèi)積累，這種現(xiàn)象稱"生物濃縮"作用。

生物積累：指同一生物個(gè)體在不同的生長發(fā)育階段，生物濃縮系數(shù)不斷增加的現(xiàn)象。

生物放大：指生態(tài)系統(tǒng)中，某種化學(xué)物質(zhì)的生物濃縮系數(shù)在同一食物鏈上，由低位營養(yǎng)級生物到高位營養(yǎng)級生物逐級增大的現(xiàn)象。

10.試分析微生物的污染物吸附作用對污水生物處理會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響（或效果）。

有機(jī)顆粒和膠體物質(zhì)的生物吸附是一個(gè)快速的物理過程。基于這種快速生物吸附現(xiàn)象開發(fā)出了一種新型污水生物處理工藝：A-B工藝。微生物細(xì)胞對溶解性污染物，特別是對疏水性有機(jī)污染物的吸附作用是污水生物處理系統(tǒng)中微量有機(jī)污染物去除的重要機(jī)理。但被吸附去除的有機(jī)物將積累在剩余污泥中，從而引起二次污染。在污水處理過程中，污水中的重金屬離子由于微生物細(xì)胞的吸附作用被濃縮到活性污泥，從而會(huì)影響活性污泥的資源化利用，特別是堆肥利用。

第十一章污水生物處理系統(tǒng)中的主要微生物

1.污水生物處理系統(tǒng)中的微生物有什么基本特點(diǎn)為什么說它們包含了一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)

各類處理系統(tǒng)中得微生物皆為混合培養(yǎng)微生物系統(tǒng)。從生態(tài)學(xué)得角度看，生物處理構(gòu)筑物中包含個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)。各類生物構(gòu)成一個(gè)食物網(wǎng)?？梢援嫵梢粋€(gè)食物金字塔。在這種食物網(wǎng)金字塔中具有不同層次的營養(yǎng)水平。

2.原生動(dòng)物在污水活性污泥法處理系統(tǒng)中的作用是什么？

原生動(dòng)物可以明顯改善出水水質(zhì)。利用污泥狀態(tài)和出水水質(zhì)與微生物種類的連帶關(guān)系，還可用原生動(dòng)物來指示活性污泥處理廠出水水質(zhì)。

3.活性污泥系統(tǒng)和生物膜系統(tǒng)中的微生物群落有何不同？

活性污泥提供了純水生生物的生長環(huán)境，而生物濾池中的生物生境既有水生的也有陸生生物的生長環(huán)境；既有水生的微生物，又有陸生的馴養(yǎng)動(dòng)物。生物濾池的食物鏈比活性污泥的多幾種營養(yǎng)水平。

4.活性污泥法處理系統(tǒng)運(yùn)行中經(jīng)常遇到的由微生物引起的主要問題有哪些這些問題各有什么樣的特征

活性污泥在運(yùn)行中最常見的故障是在二次沉淀池中泥水的分離問題。造成污泥沉降問題的原因是污泥膨脹、不絮凝、微小絮體、起泡沫和反硝化。

（1）絲狀菌引起的污泥膨脹

絲狀菌在絮體中大量生長以致影響沉降。

（2）非絲狀菌引起的污泥膨脹

與散凝作用有關(guān)，當(dāng)游離細(xì)菌產(chǎn)生菌膠團(tuán)基質(zhì)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致污泥膨脹，通常稱這種膨脹為菌膠團(tuán)膨脹或黏性膨脹。

（3）不凝聚

時(shí)一種微結(jié)構(gòu)絮體造成的現(xiàn)象。這是因?yàn)樾躞w變得不穩(wěn)定而碎裂，或者過度曝氣形成的紊流將絮體剪成碎塊而造成的運(yùn)行問題。也