環(huán)境生物技術(shù)復(fù)習(xí)2

第二章環(huán)境生物技術(shù)的

生物學(xué)基礎(chǔ)微生物（病毒）古生菌（Archaea）細(xì)菌（Bacteria）真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、單細(xì)胞藻類、原生動(dòng)物等非細(xì)胞型細(xì)胞型原核微生物真核微生物（Eukarya）細(xì)菌又稱真細(xì)菌（eubacteria），包括普通細(xì)菌、放線菌、支原體、立克次氏體和衣原體等古生菌在進(jìn)化譜系上與真細(xì)菌及真核生物相互并列，且與后者關(guān)系更近，而其細(xì)胞構(gòu)造卻與真細(xì)菌較為接近，同屬于原核生物。Eubacteria（真細(xì)菌）Archaebacteria

（古細(xì)菌）微生物的命名法

StaphylococcusaureusRosenbach

Staphylococcus（屬名）葡萄球菌

aureus（種名）金黃色的Rosenbach（命名人）EscherichiacoliEscherich

Escherichia（埃希氏桿菌屬）coli（大腸菌，原意是從結(jié)腸colon分離出來的）

Escherich(最早分離人）

原核微生物第一節(jié)普通細(xì)菌（Eubacteria）一、一般形態(tài)及細(xì)胞結(jié)構(gòu)（一）個(gè)體形態(tài)和排列球狀桿狀螺旋狀基本形態(tài)1、球狀

細(xì)胞個(gè)體呈球形或橢圓形，不同種的球菌在細(xì)胞分裂時(shí)會(huì)形成不同的空間排列方式，常被作為分類依據(jù)。金黃色葡萄球菌2、桿狀

細(xì)胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細(xì)（直徑）比較穩(wěn)定，而長度則常因培養(yǎng)時(shí)間、培養(yǎng)條件不同而有較大變化。

桿狀細(xì)菌的排列方式常因生長階段和培養(yǎng)條件而發(fā)生變化，一般不作為分類依據(jù)。3、螺旋狀弧菌螺旋菌螺旋體菌弧菌：菌體只有一個(gè)彎曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗號(hào)，鞭毛偏端生。(寄生性弧菌-----蛭弧菌)霍亂弧菌螺旋體菌：菌體柔軟，用于運(yùn)動(dòng)的類似鞭毛的軸絲位于細(xì)胞外鞘內(nèi)。梅毒密螺旋體1、細(xì)胞壁1）概念：

細(xì)胞壁（cellwall）是位于細(xì)胞表面，內(nèi)側(cè)緊貼細(xì)胞膜的一層較為堅(jiān)韌，略具彈性的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。2）細(xì)胞壁的功能：（1）固定細(xì)胞外形和提高機(jī)械強(qiáng)度；（2）為細(xì)胞的生長、分裂和鞭毛運(yùn)動(dòng)所必需；（3）滲透屏障，阻攔酶蛋白和某些抗生素等大分子物質(zhì)（分子量大于800）進(jìn)入細(xì)胞，保護(hù)細(xì)胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物質(zhì)的損傷；（4）細(xì)菌特定的抗原性、致病性以及對(duì)抗生素和噬菌體的敏感性的物質(zhì)基礎(chǔ)；革蘭氏染色的意義（1）細(xì)菌分類，將致病菌的范圍縮??；（2）選擇藥物，細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的差異導(dǎo)致其對(duì)抗菌素等藥物的敏感度不同；（3）致病性，大多數(shù)革蘭氏陽性菌致病物質(zhì)是外毒素，而陰性菌是內(nèi)毒素。2、細(xì)胞膜1）概念：

細(xì)胞質(zhì)膜（cytoplasmicmembrane），又稱質(zhì)膜（plasmamembrane）、細(xì)胞膜（cellmembrane）或內(nèi)膜（innermembrane），是緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)、包圍著細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟、脆弱、富有彈性的半透性薄膜，厚約7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白質(zhì)（占50%～70%）組成。The

cellmembrane

isa

biologicalmembrane

thatseparatesthe

interior

ofallcellsfromtheoutsideenvironment.[1]

Thecellmembraneisselectivelypermeable

toionsandorganicmoleculesandcontrolsthemovementofsubstancesinandoutofcells.2）細(xì)胞膜的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)模型（1）磷脂親水的極性端疏水的非極性端3）細(xì)胞膜的生理功能：①選擇性地控制細(xì)胞內(nèi)、外的營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的運(yùn)送；②是維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓的屏障；③合成細(xì)胞壁和糖被的各種組分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、莢膜多糖等）的重要基地；④膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代謝的酶系，

是細(xì)胞的產(chǎn)能場所；⑤是鞭毛基體的著生部位和鞭毛旋轉(zhuǎn)的供能部位；細(xì)胞質(zhì)的主要成分為核糖體、貯藏物、多種酶類和中間代謝物、質(zhì)粒、各種營養(yǎng)物和大分子的單體等，少數(shù)細(xì)菌還有類囊體、羧酶體、氣泡或伴孢晶體等。3、細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物1）概念：

細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）是細(xì)胞質(zhì)膜包圍的除核區(qū)外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱。含水量約80%。②多糖類貯藏物在真細(xì)菌中以糖原為多糖原粒較小，不染色需用電鏡觀察，用碘液染成褐色，可在光學(xué)顯微鏡下看到。糖原粒淀粉粒有的細(xì)菌積累淀粉粒，用碘液染成深蘭色。4、特殊的休眠構(gòu)造——芽孢1）概念

某些細(xì)菌在其生長發(fā)育后期，在細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)圓形或橢圓形、厚壁、含水量極低、抗逆性極強(qiáng)的休眠體，稱為芽孢（endospore或spore，偶譯“內(nèi)生孢子”）。2）細(xì)菌芽孢的特點(diǎn)整個(gè)生物界中抗逆性最強(qiáng)的生命體，是否能消滅芽孢是衡量各種消毒滅菌手段的最重要的指標(biāo)。芽孢是細(xì)菌的休眠體，在適宜的條件下可以重新轉(zhuǎn)變成為營養(yǎng)態(tài)細(xì)胞；產(chǎn)芽孢細(xì)菌的保藏多用其芽孢。產(chǎn)芽孢的細(xì)菌多為桿菌，也有一些球菌。芽孢的有無、形態(tài)、大小和著生位置是細(xì)菌分類和鑒定中的重要指標(biāo)。芽孢與營養(yǎng)細(xì)胞相比化學(xué)組成存在較大差異，容易在光學(xué)顯微鏡下觀察。（相差顯微鏡直接觀察；芽孢染色）一、概念在形態(tài)上具有分枝狀菌絲、菌落形態(tài)與霉菌相似，以孢子進(jìn)行繁殖?！敖橛诩?xì)菌與絲狀真菌之間又接近細(xì)菌的一類絲狀原核生物”近代生物學(xué)技術(shù)放線菌實(shí)際上是屬于細(xì)菌范疇內(nèi)的原核微生物，只不過其細(xì)胞形態(tài)為分枝狀菌絲。第二節(jié)放線菌二、形態(tài)與結(jié)構(gòu)單細(xì)胞，大多由分枝發(fā)達(dá)的菌絲組成；菌絲直徑與桿菌類似，約1mm；細(xì)胞壁組成與細(xì)菌類似，革蘭氏染色陽性（少數(shù)陰性）；細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與細(xì)菌基本相同，按形態(tài)和功能可分為營養(yǎng)、氣生和孢子絲三種。1、營養(yǎng)菌絲匍匐生長于培養(yǎng)基內(nèi)，吸收營養(yǎng)，也稱基內(nèi)菌絲。一般無隔膜，直徑0.2-0.8mm，長度差別很大，有的可產(chǎn)生色素。2、氣生菌絲營養(yǎng)菌絲發(fā)育到一定階段，伸向空間形成氣生菌絲，疊生于營養(yǎng)菌絲上，可覆蓋整個(gè)菌落表面。在光學(xué)顯微鏡下觀察，顏色較深，直徑較粗（1-1.4mm），有的產(chǎn)色素。3、孢子絲氣生菌絲發(fā)育到一定階段，其上可分化出形成孢子的菌絲，即孢子絲，又稱產(chǎn)孢絲或繁殖菌絲。其形狀和排列方式因種而異，常被作為對(duì)放線菌進(jìn)行分類的依據(jù)。孢子在適宜的條件下萌發(fā)，長出1-3個(gè)芽管三、生長與繁殖營養(yǎng)菌絲氣生菌絲繁殖菌絲（孢子絲）孢子絲釋放孢子繁殖方式無性孢子菌絲斷裂凝聚孢子橫隔孢子孢囊孢子分生孢子厚壁孢子存在多種孢子形成方式常見于液體培養(yǎng)中，工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)抗生素時(shí)都以此法大量繁殖放線菌細(xì)菌的芽孢是休眠體，而放線菌的孢子是繁殖體第三節(jié)

藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacteria）1、概念也稱藍(lán)藻或藍(lán)綠藻（blue-greenalgae），是一類含有葉綠素a、能以水作為供氫體和電子供體、通過光合作用將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能、同化CO2為有機(jī)物質(zhì)的光合細(xì)菌。以前曾歸于藻類，因?yàn)樗透叩戎参镆粯泳哂泄夂蜕?---葉綠素a，能進(jìn)行產(chǎn)氧型光合作用。2、特性1）分布極廣；2）形態(tài)差異極大，有球狀、桿狀和絲狀等形態(tài)；3）細(xì)胞中含有葉綠素a，進(jìn)行產(chǎn)氧型光合作用；4）具有原核生物的典型細(xì)胞結(jié)構(gòu)：細(xì)胞核無核膜，也不進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞壁含胞壁酸和二氨基庚二酸，革蘭氏染色陰性。5）營養(yǎng)極為簡單，不需要維生素，以硝酸鹽或氨作為氮源，多數(shù)能固氮，其異形細(xì)胞（heterocyst）是進(jìn)行固氮的場所。6）分泌粘液層、莢膜或形成鞘衣，因此具有強(qiáng)的抗干旱能力。7）無鞭毛，但能在固體表面滑行，進(jìn)行光趨避運(yùn)動(dòng)。8）許多種類細(xì)胞質(zhì)中有氣泡，使菌體漂浮，保持在光線最充足的地方，以利光合作用。第四節(jié)古生菌（Archaea）一、概念的提出1977年，CarlWoese以16SrRNA序列比較為依據(jù)，提出的獨(dú)立于真細(xì)菌和真核生物之外的生命的第三種形式。

在分類地位上與真細(xì)菌和真核生物并列為三域（Domain），并且在進(jìn)化譜系上更接近真核生物。

在細(xì)胞構(gòu)造上與真細(xì)菌較為接近，同屬原核生物。

多生活于一些生存條件十分惡劣的極端環(huán)境中，例如高溫、高鹽、高酸等。

原名：古細(xì)菌（Archaebacteria）；后改名：古生菌（Archaea）二、細(xì)胞形態(tài)在顯微鏡下，古生菌與細(xì)菌具有類似的個(gè)體形態(tài)。三、細(xì)胞結(jié)構(gòu)在細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能上，古生菌既有類似真細(xì)菌之處，也有類似真核生物之處，還具有一些自己獨(dú)特的特點(diǎn)。β-1,3糖苷鍵不被溶菌酶水解

真核微生物細(xì)胞核具有核膜；能進(jìn)行有絲分裂；細(xì)胞質(zhì)中存在線粒體或同時(shí)存在葉綠體等細(xì)胞器；真核微生物的特征：具有上述特征的微小生物真菌單細(xì)胞藻類原生動(dòng)物霉菌酵母菌覃菌（蘑菇）絲狀真菌單細(xì)胞真菌大型真菌真核微生物一、霉菌（一）概念

霉菌（mold）是一些“絲狀真菌”的統(tǒng)稱，不是分類學(xué)上的名詞。霉菌菌體均由分枝或不分枝的菌絲（hypha）構(gòu)成。許多菌絲交織在一起，稱為菌絲體（mycelium）。菌絲功能營養(yǎng)菌絲氣生菌絲繁殖菌絲霉菌菌絲直徑約為2~10mm，比一般細(xì)菌和放線菌菌絲大幾到幾十倍。2、菌絲的特化1）菌環(huán)：菌絲交織成套狀2）菌網(wǎng)：菌絲交織成網(wǎng)狀捕蟲菌目（Zoopagales）在長期的自然進(jìn)化中形成的特化結(jié)構(gòu)，特化菌絲構(gòu)成巧妙的網(wǎng)，可以捕捉小型原生動(dòng)物或無脊椎動(dòng)物，捕獲物死后，菌絲伸入體內(nèi)吸收營養(yǎng)。3）附枝：匍匐菌絲、假根（類似樹根，吸收營養(yǎng)），功能是固著和吸收營養(yǎng)。4）附著枝：若干寄生真菌由菌絲細(xì)胞生出1-2個(gè)細(xì)胞的短枝，以將菌絲附著于宿主上，這種特殊的結(jié)構(gòu)即附著枝。3、細(xì)胞結(jié)構(gòu)（四）菌落由粗而長的分枝狀菌絲組成，菌落疏松，呈絨毛狀、絮狀或蜘蛛網(wǎng)狀，比細(xì)菌菌落大幾倍到幾十倍，有的沒有固定大小。各種霉菌，在一定培養(yǎng)基上形成的菌落大小、形狀、顏色等相對(duì)穩(wěn)定，所以菌落特征也為分類依據(jù)之一。（五）霉菌繁殖方式及生活史霉菌的繁殖方式無性孢子有性孢子菌絲斷片1）無性孢子繁殖1、繁殖方式

不經(jīng)兩性細(xì)胞配合，只是營養(yǎng)細(xì)胞的分裂或營養(yǎng)菌絲的分化（切割）而形成新個(gè)體的過程。無性孢子有：厚垣孢子、節(jié)孢子、分生孢子、孢囊孢子等。二、酵母菌（一）概念酵母菌（yeast）是一群單細(xì)胞的真核微生物。這個(gè)術(shù)語也是無分類學(xué)意義的普通名稱，通常用于以芽殖或裂殖來進(jìn)行無性繁殖單細(xì)胞真菌，以與霉菌區(qū)分開。有些可產(chǎn)生子囊孢子進(jìn)行有性繁殖。（二）分布及與人類的關(guān)系1、多分布在含糖的偏酸性環(huán)境，也稱為“糖菌”。如水果、蔬菜、葉子、樹皮等處，及葡萄園和果園土壤中等。2、重要的微生物資源；3、重要的科研模式微生物；啤酒酵母（Saccharomycescerevisae）第一個(gè)完成全基因組序列測(cè)定的真核生物（1997）4、有些酵母菌具有危害性；酵母菌是人類的第一種“家養(yǎng)微生物”有些酵母菌能引起皮膚、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾病（三）形態(tài)結(jié)構(gòu)卵圓、圓、圓柱、梨形等單細(xì)胞，其細(xì)胞直徑一般比細(xì)菌粗10倍左右。有的酵母菌子代細(xì)胞連在一起成為鏈狀，稱為假絲酵母。（五）繁殖方式和生活史1、無性繁殖1）芽殖

主要的無性繁殖方式，成熟細(xì)胞長出一個(gè)小芽，到一定程度后脫離母體繼續(xù)長成新個(gè)體。2）裂殖

少數(shù)酵母菌可以象細(xì)菌一樣借細(xì)胞橫割分裂而繁殖，例如裂殖酵母。原核生物和真核生物遺傳和細(xì)胞組裝上的主要區(qū)別微生物的營養(yǎng)和生長微生物的營養(yǎng)微生物與其他動(dòng)物一樣，也是由C、H、O、N等元素構(gòu)成的，而這些元素最終也是來自外界的各種營養(yǎng)物質(zhì)。這些營養(yǎng)物質(zhì)可歸納為水、無機(jī)鹽、碳源、氮源和生長因子五類。碳源、氮源、生長因子的歸納：凡能為微生物提供所需C的營養(yǎng)物質(zhì)凡能為微生物提供所需N的營養(yǎng)物質(zhì)微生物生長不可缺少的微量有機(jī)物無機(jī)：CO2、NaHCO3；有機(jī)：糖類、脂肪酸、花生粉餅、石油等無機(jī)：N2、氨、銨鹽、硝酸鹽等；有機(jī)：尿素、牛肉膏、蛋白胨、氨基酸等。維生素、氨基酸、堿基、蛋白胨、動(dòng)植物提取液等糖類尤其是葡萄糖銨鹽、硝酸鹽維生素用于構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)和代謝產(chǎn)物。還可以是異養(yǎng)型微生物的主要能源物質(zhì)主要用于合成蛋白質(zhì)、核酸以及含N的代謝產(chǎn)物一般是酶和核酸的組成成分氫細(xì)菌具氫化酶，能從氫的氧化中獲取能量來同化二氧化碳：H2十1/2O2→H2O十能量化能自養(yǎng)（chemoautotroph）或稱化能無機(jī)營養(yǎng)（chemolithotroph）硝化細(xì)菌氧化氨（銨鹽）或亞硝酸獲得能量，同化二氧化碳。硫化細(xì)菌氧化還原態(tài)無機(jī)硫化物（H2S、S、S2O32－、SO32一等）獲得能量，同化二氧化碳。鐵細(xì)菌通過氧化Fe2＋為Fe3＋來獲取能量并同化二氧化碳：2Fe2+十1/2O2十2H＋→2Fe3+十H2O十能量化能異養(yǎng)（chemoheterotroph）或稱化能有機(jī)營養(yǎng)（chemoorganotroph）腐生性微生物——利用無生命的有機(jī)物（包括動(dòng)植物的殘?bào)w）；寄生性微生物——從活的有機(jī)體（寄主）中獲得營養(yǎng)物質(zhì)，離開寄主便不能生長和繁殖。StreakplatePourplateSpreadplateAwidevarietyoftechniquescanbeusedtostudymicrobialgrowthbyfollowingchangesinthetotalcellnumber,thepopulationofviablemicroorganisms,orthecellmass.SpreadplatePourplate微生物的生長研究方法：以細(xì)菌為例將少量同種細(xì)菌接種到容積恒定液體培養(yǎng)基中定期取樣、檢測(cè)培養(yǎng)基中細(xì)菌群體的生長情況置于適宜的條件下培養(yǎng)如何測(cè)定？1、測(cè)細(xì)菌的細(xì)胞數(shù)目2、測(cè)細(xì)菌的細(xì)胞總重量（干重或濕重）（一）以數(shù)量變化對(duì)微生物生長情況進(jìn)行測(cè)定1、培養(yǎng)平板計(jì)數(shù)法采用培養(yǎng)平板計(jì)數(shù)法要求操作熟練、準(zhǔn)確，否則難以得到正確的結(jié)果：樣品充分混勻；每支移液管及涂布棒只能接觸一個(gè)稀釋度的菌液；同一稀釋度三個(gè)以上重復(fù),取平均值；每個(gè)平板上的菌落數(shù)目合適，便于準(zhǔn)確計(jì)數(shù)；一個(gè)菌落可能是多個(gè)細(xì)胞一起形成，所以在科研中一般用菌落形成單位（colonyformingunits，CFU）來表示，而不是直接表示為細(xì)胞數(shù)。2、膜過濾培養(yǎng)法當(dāng)樣品中菌數(shù)很低時(shí)，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣品通過膜過濾器，然后將將膜轉(zhuǎn)到相應(yīng)的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，對(duì)形成的菌落進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。3、Themostprobablenumbermethod（液體稀釋法）主要適用于只能進(jìn)行液體培養(yǎng)的微生物，或采用液體鑒別培養(yǎng)基進(jìn)行直接鑒定并計(jì)數(shù)的微生物。對(duì)未知樣品進(jìn)行十倍稀釋，然后根據(jù)估算取三個(gè)連續(xù)的稀釋度平行接種多支試管，對(duì)這些平行試管的微生物生長情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，長菌的為陽性，未長菌的為陰性，然后根據(jù)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)計(jì)算出樣品中的微生物數(shù)目。一條典型的生長曲線至少可以分為

遲緩期，對(duì)數(shù)期，穩(wěn)定期和衰亡期等四個(gè)生長時(shí)期微生物的生長時(shí)間細(xì)菌數(shù)目的對(duì)數(shù)增長不明顯快速增長活菌數(shù)目達(dá)到最大（K值）活菌數(shù)目急劇減少代謝活躍體積增大大量合成初級(jí)代謝產(chǎn)物細(xì)胞分裂速率最快個(gè)體形態(tài)、生理特征較穩(wěn)定繁殖速率等于死亡速率細(xì)胞內(nèi)大量積累次級(jí)代謝產(chǎn)物，某些細(xì)菌可形成芽孢繁殖速率小于死亡速率菌體出現(xiàn)多種形態(tài)（畸形），細(xì)胞解體、釋放代謝產(chǎn)物生長曲線的實(shí)踐意義：生產(chǎn)上常用對(duì)數(shù)期的細(xì)菌作為菌種，以縮短生產(chǎn)周期。用連續(xù)培養(yǎng)法來有效延長穩(wěn)定期、提高代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量。Effectofoxygenconcentration–reductionpotentialEffectofoxygenconcentrationonthegrowthofvariousbacteriain

tubesofsolidmedium

微生物生態(tài)水中的病原微生物會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生重要影響b）水表微生物會(huì)受輻射等作用而被殺滅；c）原生動(dòng)物等的吞噬作用；d）由固形物吸附再沉積到水底；a）致病菌一般對(duì)營養(yǎng)要求苛刻，因此在一般的水中只能存活2-3天；飲用水的微生物指標(biāo)：總菌數(shù)：<100個(gè)/ml大腸桿菌<3個(gè)/L水體大量的有機(jī)物或無機(jī)物，特別是磷酸鹽和無機(jī)氮化合物水的富營養(yǎng)化藻類等過量生長，產(chǎn)生大量的有機(jī)物異養(yǎng)微生物氧化這些有機(jī)物，耗盡水中的氧，使厭氧菌開始大量生長和代謝分解含硫化合物，產(chǎn)生H2S，從而導(dǎo)致水有難聞的氣味，魚和好氧微生物大量死亡，水體出現(xiàn)大量沉淀物和異常顏色

上述過程又稱富營養(yǎng)化作用，它是水體受到污染并使水體自身的正常生態(tài)失去平衡的結(jié)果。“水花”或“水華”（waterbloom）：藻類（主要是微藻）的大量繁殖使水體出現(xiàn)顏色，并變得渾濁，許多藻類團(tuán)塊漂浮在水面上形成。赤潮或紅潮（redtides）：在海洋中，某些甲藻類大量繁殖也可也可以形成水花，從而使海水出現(xiàn)紅色或褐色。引起水體富營養(yǎng)化的藻類除通過消耗水中的氧氣危害養(yǎng)殖業(yè)外，很多藻類還能產(chǎn)生各種毒素，使動(dòng)物得病或死亡.因此由于富營養(yǎng)化作用致死的魚等水產(chǎn)品不能食用

土壤是固體無機(jī)物(巖石和礦物質(zhì))、有機(jī)物、水、空氣和生物組成的復(fù)合物，是微生物的合適生境。

土壤微生物種類多、數(shù)量多、代謝潛力巨大，是主要的微生物源，是微生物的大本營。土壤微生物生態(tài)1）土壤微生物的數(shù)量和分布主要受到營養(yǎng)物、含水量、氧、溫度、pH等因子的影響，并隨土壤類型的不同而有很大變化。2）土壤微生物的數(shù)量和分布受季節(jié)影響；3）微生物的數(shù)量也與于土層的深度有關(guān)，一般土壤表層微生物最多，隨著土層的加深，微生物的數(shù)量逐步減少。第四節(jié)微生物與生物環(huán)境間的相互關(guān)系自然環(huán)境中的微生物一般都不是單獨(dú)存在的個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)從低到高的組織層次種群（population）：具有相似特性和生活在一定空間內(nèi)的同種個(gè)體群，是組成群落的基本組分。群落（community）：在一定區(qū)域或一定生態(tài)環(huán)境內(nèi)，各種生物群體構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)單位，群落中各生物群體之間存在各種相互作用。一、互生

二種可以單獨(dú)生活的生物，當(dāng)它們生活在一起時(shí)，通過各自的代謝活動(dòng)而有利于對(duì)方，或偏利于一方的一種生活方式?！翱煞挚珊希媳确趾谩币唬┪⑸镩g的互生關(guān)系二、共生二種生物共居在一起，相互分工協(xié)作、相依為命，甚至形成在生理上表現(xiàn)出一定的分工，在組織和形態(tài)上產(chǎn)生了新的結(jié)構(gòu)的特殊的共生體?；セ莨采憾呔美采阂环降美?，但另一方并不受害一）微生物間的共生關(guān)系三、寄生一種小型生物生活在另一種相對(duì)較大型生物的體內(nèi)或體表，從中取得營養(yǎng)和進(jìn)行生長繁殖，同時(shí)使后者蒙受損害甚至被殺死的現(xiàn)象。寄生物（parasite）寄主或宿主（host）四、拮抗

某種生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物可抑制它種生物的生長發(fā)育甚至將后者殺死。第三節(jié)微生物在環(huán)境物質(zhì)循環(huán)中的作用有機(jī)污染物生物凈化天然物質(zhì)、人工合成物質(zhì)無機(jī)污染物生物凈化有機(jī)污染物的生物凈化機(jī)理

凈化本質(zhì)——微生物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物

依靠——好氧分解與厭氧分解

厭氧分解厭氧細(xì)菌原理：發(fā)酵、厭氧無機(jī)鹽呼吸好氧分解細(xì)菌是其中的主力軍原理：好氧有機(jī)物呼吸

碳循環(huán)

一、碳源污染物的轉(zhuǎn)化包括:

糖類、蛋白質(zhì)、脂類、石油和人工合成的有機(jī)化合物等。（一）糖類污染物提問：哪些糖類會(huì)成為污染物？難溶的多糖，且當(dāng)一些難溶解的多糖數(shù)量較大時(shí)才會(huì)使自凈時(shí)間大大增加，從而對(duì)環(huán)境造成污染。這類多糖主要是纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)、木質(zhì)素、淀粉。提問：為什么這些有機(jī)物難于生物降解？二、人工合成的難降解碳源污染物的轉(zhuǎn)化難———對(duì)于自然生態(tài)環(huán)境系統(tǒng),如果一種化合物滯留可達(dá)幾個(gè)月或幾年之久,或在人工生物處理系統(tǒng),幾小時(shí)或幾天之內(nèi)還未能被分解或消除種類：穩(wěn)定劑、表面活性劑、人工合成的聚合物、殺蟲劑、除草劑以及各種工藝流程中的廢品等。微生物缺乏相應(yīng)的水解酶蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素、胺類、腈化物、硝基化合物等。（一）蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化水中來源：生活污水、屠宰廢水、罐頭食品加工廢水、制革廢水等1．降解蛋白質(zhì)的微生物好氧細(xì)菌——鏈球菌和葡萄球菌好氧芽孢細(xì)菌——枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌兼性厭氧菌——變形桿菌、假單胞菌厭氧菌——腐敗梭狀芽孢桿菌、生孢梭狀芽孢桿菌此外，還有曲霉、毛霉和木霉等真菌以及鏈霉菌(放線菌)。氮循環(huán)3.典型含氮有機(jī)物的轉(zhuǎn)化氰化物、乙腈、丙腈、正丁腈、丙烯腈等腈類化合物及硝基化合物

水中來源：化工腈綸廢水、國防工業(yè)廢水、電鍍廢水等。危害：生物毒害、環(huán)境積累細(xì)菌——紫色桿菌、假單胞菌放線菌——諾卡氏菌真菌——氧化性酵母菌和霉菌中的赤霉菌(茄科病鐮刀霉)、木霉及擔(dān)子菌等A．降解這些物質(zhì)的微生物酶什么是酶？酶是一種生物催化劑，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)。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)。酶的活性中心以外的其它部位在維持酶的空間構(gòu)型、保持酶的活性中心和催化作用方面起作用。酶的活性中心按催化反應(yīng)類型分：

水解酶類氧化還原酶類轉(zhuǎn)移酶類異構(gòu)酶類裂解酶類合成酶類按細(xì)胞部位分：胞外酶胞內(nèi)酶表面酶按作用底物分：淀粉酶蛋白酶脂肪酶等酶的分類與命名加快反應(yīng)速度：反應(yīng)結(jié)束后，酶本身保持不變；專一性：一種酶只作用于一種物質(zhì)或一類物質(zhì)；作用條件溫和：在常溫、常壓和近中性的水溶液環(huán)境條件下進(jìn)行反應(yīng)；對(duì)環(huán)境條件敏感：高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿能使酶失活；催化效率極高：能降低反應(yīng)的能閾，從而降低反應(yīng)物所需的活化能。如過氧化氫酶的催化效率是鐵離子的1010倍。酶的催化特性

k1k3

E+SES

→E+P

k2Vmax[S]V=—————

Km為米氏常數(shù)Km+[S]米門公式

米門公式

米氏常數(shù)Km是表示反應(yīng)速度為最大速度一半時(shí)的底物濃度。Km值越小，表示酶與底物的反應(yīng)越完全；Km值越大，表示酶與底物的反應(yīng)越不完全。微生物的產(chǎn)能代謝能量供體——ATP微生物共同的、直接的能量供體幾乎都是高能化合物ATP。ATP被認(rèn)為是生物能量的轉(zhuǎn)移中心。

化能異養(yǎng)微生物通過對(duì)有機(jī)物的氧化產(chǎn)生能量而生成ATP；化能自養(yǎng)微生物利用無機(jī)物氧化產(chǎn)生能量而生成ATP；光能利用微生物通過太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能產(chǎn)生ATP。

ATP的生成方式

好氧微生物在無分子氧環(huán)境中不能進(jìn)行正常生命活動(dòng)。專性厭氧微生物在有氧環(huán)境下會(huì)受到抑制或死亡。它們廣泛存在于無氧環(huán)境中，在高濃度有機(jī)廢水處理中起重要的作用。兼性厭氧微生物在無氧、有氧環(huán)境中均可正常生長繁殖。微生物的三個(gè)生理群在好氧呼吸過程中，葡萄糖的氧化分解分兩個(gè)階段。1、葡萄糖經(jīng)EMP途徑形成丙酮酸；2、丙酮酸通過三羧酸（TCA）循環(huán)進(jìn)行有氧分解，被徹底氧化為CO2和H2O。好氧呼吸外源呼吸和內(nèi)性呼吸在正常情況下，微生物利用外界供給的能源進(jìn)行呼吸，為外源呼吸。外界沒有能源時(shí)，微生物會(huì)利用自身貯存的能源物質(zhì)進(jìn)行呼吸，為內(nèi)源呼吸。內(nèi)源呼吸和外源呼吸的比較微生物的合成代謝微生物的生長過程包括營養(yǎng)物質(zhì)的