环境微生物复习资料

一、基本知识点

1.病毒的遗传物质

核酸

2.细菌的特殊结构

芽孢、鞭毛、荚膜、黏液层、衣鞘及光合作用层片等。

3.放线菌的菌丝类型

①营养（基内）菌丝、②气生菌丝、③孢子丝

4.原生动物的基本特征

原生动物是动物中最原始、最低等、结构最简单的单细胞动物。没有细胞壁，有细胞质膜、细胞质、有分化的细胞器，其细胞核具有核膜，属于真核微生物。

5.霉菌的代表性种类、菌丝组成、在污染净化中的应用等

①毛霉属、根霉属、青霉属、曲霉属、镰刀霉属、木霉属、交链孢霉属、白地霉属

②霉菌有营养菌丝和气生菌丝。

③镰刀霉分解无机氰化物的能力强，对废水中的氰化物去除率达90%以上。有的霉菌还可以处理含硝基化合物的废水。

6.微生物遗传的基本概念：基因、遗传密码、基因突变

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。

遗传密码是存在于mRNA链上、由相邻的3个核苷酸组成，代表一个氨基酸的核苷酸序列，即三联密码子。

基因突变即微生物的DNA被某种因素引起碱基的缺失、置换或插入，改变了基因内部原有的碱基排列顺序，从而引起其后代表现型的改变。

7.微生物的营养与呼吸类型

营养类型：无机营养型和有机营养型或光能营养型和化能营养型

呼吸类型：好氧呼吸和无氧呼吸

8.污水净化过程中指示生物种类的变化

可作为指示生物的生物种类很多，包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等。

污化系统将污染水体划属为不同的污染带类型。分为多污带、α中污带、β中污带、寡污带。……（污化系统不同区段的主要生物特征）

9.细菌数量的检测方法

平板法菌落计数法

细菌菌落总数是指1mL水样在营养琼脂培养基中，于37℃培养24h后生长出来的细菌菌落总数。

10.生物膜各层次的生物组成

成熟的生物膜一般分为三层，从水体到载体表面依次分为外表层、中间层和内层。外表层一般为好氧层，中间层为微好氧层，而内层为兼性厌氧或厌氧层，外表层的微生物一般为好氧菌，因而称为好氧层。内层因厌氧菌大量繁殖而称为厌氧层

11.水华生物的种类（p264）

蓝细菌、藻类、异养细菌水中的氮/磷的比例影响藻类种群的变化：如果氮不过量、磷过量时，蓝细菌占优势，发挥主导作用，因为部分蓝细菌能固氮，因而能优势生长。即使氮磷都丰富时，蓝细菌也能与藻类竞争。

12.微生物四大类群的生理特性区分（pH值适应性、DO耐受性等）

13.革兰氏染色的鉴别目标

阳性：紫色；

阴性：无色。

14.硝化作用、反硝化作用的本质

硝化作用是指NH3氧化成NO2-，然后再氧化成NO3-的过程

反硝化作用：兼性厌氧的硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原成氮气

15.发酵与有氧呼吸的区别

有氧呼吸底物脱氢后电子经过呼吸链产能，能量来源主要是氧化磷酸化，而发酵是电子不经过电子传递链，直接交给代谢中间物，如丙酮酸，主要靠底物水平磷酸化产能。

16.土壤微生物的种类与数量特征(p243)

土壤微生物种类丰富、数量多、代谢潜力巨大，是微生物的大本营，包括细菌、放线菌、真菌、藻类、原生动物等。

在任何土质中都以细菌量最多，放线菌次之，真菌再次之，藻类、原生动物和微型后生动物等由多到少依次排列。（细菌>放线菌>霉菌>酵母菌>藻类>原生动物）

17.微生物培养方式与活性污泥处理污水的联系

活性污泥处理污水需要连续曝气培养活性污泥。（不好总结，具体看书P305）

18.牛奶的常用灭菌法

一般地说，市场上供应的牛奶采用两种消毒方法。

一种是巴氏消毒，即鲜牛奶先冷却，然后把鲜牛奶加热到65℃，经过30分钟；或者加热到72℃～76℃，持续15分钟。巴氏消毒奶是一种“低温杀菌牛奶”，其优点是牛奶中的营养成分基本没有发生变化，缺点是仅仅杀灭了牛奶中的病毒，而不是杀灭所有的微生物。

另一种是超高温灭菌，即采用134℃～135℃的高温，瞬间消毒原奶4秒钟，使得牛奶中的有害细菌和微生物包括其芽孢全部被杀灭。超高温灭菌牛奶，也叫常温奶，包装多为利乐砖、利乐枕、还有无菌塑料包，UHT就是超高温灭菌的英文缩写。

19.氧化塘中微生物种群的关系

氧化塘中，藻类和细菌保持互生关系

竞争、互生、共生、偏害、捕食、寄生

(这个也不清楚怎么答，具体看书P195或P300)

二、基本规律和原理

1.G+菌和G-菌细胞壁结构和组成上有何差别，如何判断革兰氏染色阴阳性。

结构：G＋菌细胞壁厚，但仅1层，G－菌细胞壁薄，有2层。

组成：G＋菌细胞壁含有肽聚糖且含量高、磷壁酸;G－菌细胞壁薄含有肽聚糖但含量低，不含磷酸壁，但含有脂多糖、膜蛋白等。

判断：G＋菌不被褪色呈紫色，G－菌被褪色呈无色

叙述革兰氏染色的步骤和原理

步骤：

1)涂片固定；

2)用草酸铵结晶紫染1分钟；(初染)

3)自来水冲洗；

4)用碘液覆盖涂面染约1 分钟；(媒染)

5)水洗，用吸水纸吸取水分；

6)甲95%酒精数滴，并轻轻摇动进行脱色，20分钟后水洗，吸取水分；（脱色）

7)番红染色液（稀）染1分钟后，自来水冲洗。干燥，镜检。

原理：

通过结晶紫初染和碘液媒染后，在细胞壁内形成了不溶于水的结晶紫与碘的复合物，革兰氏阳性菌由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次较多且交联致密，故遇乙醇或丙酮脱色处理时，因失水反而使网孔缩小，再加上它不含类脂，故乙醇处理不会出现缝隙，，因此能把结晶紫与碘复合物牢牢留在壁内，使其仍呈紫色；而革兰氏阴性菌因其细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄且交联度差，在遇脱色剂后，以类脂为主的外膜迅速溶解，薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出，因此通过乙醇脱色后仍呈无色，再经沙黄等红色染料复染，就使革兰氏阴性菌呈红色。

染色的差异主要是由于阴性与阳性细菌细胞壁的差异所引起的。

2.各介绍一种所知道的病毒、细菌、放线菌、真菌、原生动物和后生动物，说明它们之间的联系和区别。

3.微生物呼吸的本质、类型和特点

本质是生物氧化。分有氧和无氧呼吸。

有氧呼吸特点是底物按常规方式脱氢，经完整的呼吸链（电子传递体系）传递氢，同时底物氧化释放出的电子也经过呼吸链传递给O2，O2得到电子被还原，与脱下的H结合成H2O，并释放能量（ATP）

无氧呼吸特点是底物按常规脱氢后，经部分电子传递体系递氢，最终由氧化态的无机物受氢。

4.微生物与生物的关系

微生物与生物环境之间关系可归纳为共生、互生、寄生、拮抗和捕食五类

5.微生物菌胶团形成的原因，在污水处理中的主要功能和应用

所谓菌胶团就是由各种细菌及细菌所分泌的黏液物质（多糖、多肽类物质）组成的絮凝体状团粒。只有在菌胶团发育良好的条件下，活性污泥的絮凝、吸附、沉降等性能才能得到正常的发挥。菌胶团的作用是吸附污水呈悬浮态、胶体态和溶解态的有机物，将其转化分解为简单有机物或无机盐类，同时利用分解后的部分产物作为碳源和氮源，合成新生细胞物质。

6.微生物脱氮的机制

微生物脱氮主要是通过细菌的硝化作用和反硝化作用来实现的

(1) 硝化作用硝化作用是指NH3氧化成NO2-，然后再氧化成NO3-的过程。硝化细菌虽然几乎存在于所有的污水生物处理系统中，但是一般情况下，其含量很少。

(2) 反硝化作用活性污泥中大多数微生物，只要在一定环境条件下，都进行反硝化作用。

7.聚磷菌的定义和种类，放磷和吸磷的生化机制

聚磷菌是传统活性污泥工艺中一类特殊的细菌，在好氧状态下能超量地将污水中的磷吸入体内，使体内的含磷量超过一般细菌体内的含磷量的数倍，这类细菌被广泛地用于生物除磷。分为兼性厌氧的反硝化聚磷菌和好氧聚磷菌。

吸磷：好氧条件下，聚磷菌利用废水中的BOD5氧化分解所释放的能量来摄取废水中的磷，一部分磷被用来合成ATP，另外绝大部分的磷则被合成为聚磷酸盐而贮存在细胞体内。放磷：在厌氧条件下，聚磷菌能分解体内的聚磷酸盐而产生ATP，并利用ATP将废水中的有机物摄入细胞内，以聚b-羟基丁酸等有机颗粒的形式贮存于细胞内，同时还将分解聚磷酸盐所产生的磷酸排出体外

8.微生物培养基按不同用途或者状态的分类，配制培养基的原则和步骤

①按培养基组成物的性质分类：合成培养基、天然培养基、复合培养基

②按培养基的物理性状分类：液体培养基、半固体培养基、固体培养基

③按培养基对微生物的功能和用途分类：选择培养基、鉴别培养基、加富（富集）培养基

配制的原则：①目的的明确，②营养协调，③理化适宜，④经济节约

配制步骤：原料称量、溶解（加琼脂）→过滤→定容→调pH→分装→加棉塞、包扎→灭菌→摆斜面→无菌检查

9.PCR的概念，主要原理和操作步骤

PCR即DNA聚合酶链反应，是DNA不需通过克隆而在体外扩增，短时间内合成大量DNA 片段的技术。

原理：PCR扩增时在加入一对引物的同时加入一个特异性的荧光探针，该探针为一寡核苷酸，两端分别标记一个报告荧光基团和一个淬灭荧光基团。探针完整时，报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收；刚开始时, 探针结合在DNA任意一条单链上；PCR扩增时，Taq 酶的5'端－3'端外切酶活性将探针酶切降解，使报告荧光基团和淬灭荧光基团分离，从而荧光监测系统可接收到荧光信号，即每扩增一条DNA链，就有一个荧光分子形成，实现了荧光信号的累积与PCR产物形成完全同步。

步骤：加热变性→退火→延伸→将扩增产物进行琼脂糖凝胶电泳观察

10.好氧生物膜中微生物的种类组成和作用

在生物膜法废水处理设施中，成熟的生物膜一般分为三层，从水体到载体表面依次分为外表层、中间层和内层。由于溶解氧的扩散阻力和微生物对溶解氧的利用，外表层一般为好氧层，中间层为微好氧层，而内层为兼性厌氧或厌氧层，由于自然选择的结果，不同的层面生长着不同类型的微生物，并表现出跟活性污泥不同的特点。外表层的微生物一般为好氧菌，因而称为好氧层。内层因厌氧菌大量繁殖而称为厌氧层。生物膜中微生物群落包括病毒、细菌、真菌、藻类、原生动物以及蚊蝇的幼虫等后生生物，同活性污泥相比，生物膜中微生物的种类和数量更丰富，微生物的生态位更明显。

11.基因工程的分集，基因工程菌构建的一般步骤及目前基因工程菌在应用中的主要问题P228~P229上面，P230(L4~L6)

12. 生长曲线的概念，分哪几个阶段，画图解释微生物生长曲线各个时期的特征；

（这个具体是四个阶段还是六个阶段？具体以哪张图为准？）

分为停滞期（适应期）、加速期、对数期、减速期、静止期和衰亡期

停滞期（适应期）：细菌适应新环境，合成所需要的新的酶，细胞体积和重量增加，准备

细胞分对数期（指数期）：细菌生长速度达到最大，数量以几何级数增加，细菌数目增长率倍率的对数裂，细菌总数不变甚至减少。与时间成正比。

对数期：细菌生长速率增至最大，细菌数以几何级数增加。对数期的细菌得到丰富的营养，细胞代谢活力最强，生长速率快。

稳定期（静止期）：细菌总数达到最大，新生数与死亡数大致相等，保持动态平衡。

衰亡期：由于营养物质被耗尽，并且在代谢的过程中产生有毒的代谢废物，细菌死亡率增加，活菌数减少，最终细菌数将以对数速率急剧下降。

13.结合水体自净曲线，论述水体自净过程中水体中各种生物、污染物和监测指标之间的变化关系。

废水或污染物一旦进入水体后，就开始了自净过程。该过程由弱到强，直到趋于恒定，使水质逐渐恢复到正常水平。全过程的特征是：

1）进入水体中的污染物，在连续的自净过程中，总的趋势是浓度逐渐下降。

2）大多数有毒污染物经各种物理、化学和生物作用，转变为低毒或无毒化合物。

3）重金属一类污染物，从溶解状态被吸附或转变为不溶性化合物，沉淀后进入底泥。

4）复杂的有机物，如碳水化合物，脂肪和蛋白质等，不论在溶解氧富裕或缺氧条件下，都能被微生物利用和分解。先降解为较简单的有机物，再进一步分解为二氧化碳和水。

5）不稳定的污染物在自净过程中转变为稳定的化合物。如氨转变为亚硝酸盐，再氧化为硝酸盐。

6）在自净过程的初期，水中溶解氧数量急剧下降，到达最低点后又缓慢上升，逐渐恢复到正常水平。

7）进入水体的大量污染物，如果是有毒的，则生物不能栖息，如不逃避就要死亡，水中生物种类和个体数量就要随之大量减少。随着自净过程的进行，有毒物质浓度或数量下降，生物种类和个体数量也逐渐随之回升，最终趋于正常的生物分布。进入水体的大量污染物中，如果含有机物过高，那么微生物就可以利用丰富的有机物为食料而迅速的繁殖，溶解氧随之减少。随着自净过程的进行，使纤毛虫之类的原生动物有条件取食于细菌，则细菌数量又随之减少；而纤毛虫又被轮虫、甲壳类吞食，使后者成为优势种群。有机物分解所生成的大量无机营养成分，如氮、磷等，使藻类生长旺盛，藻类旺盛又使鱼、贝类动物随之繁殖起来。

14.介绍活性污泥中微生物的组成及各类微生物的相互关系；描述污染物的降解过程。

好氧活性污泥上生长着各种微生物，如：酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物和某些微型后生动物（轮虫和线虫等）。他们的关系是：共生、相互制约、竞争的关系。

降解过程：好氧化性污泥绒粒吸附和生物降解有机物的过程像“接力赛”，其过程分3 步：第1 步在有氧的条件下，活性污泥绒粒中的絮凝性微生物吸附污水中的有机物。第2 步是

活性污泥绒粒中的水解性细菌水解大分子有机物为小分子有机物，同时，微生物合成自身细胞。污水中的溶解性有机物直接被细菌吸收，在细菌体内氧化分解，其中间代谢产物被另一群细菌吸收，进而无机化。第 3 步是原生动物和微型后生动物吸收或吞食未分解彻底的有机物及游离细菌。

15. 水样中的大肠菌群数量的实验方案设计。

1、水样稀释

以无菌操作移取1ml水样到装有9ml无菌水的无菌试管中，混匀，使水样进行稀释。

2、乳糖初发酵试验

取5只灭菌试管分别加入5ml3倍乳糖培养基，再以无菌操作分别加入10ml水样，混匀并贴好标签。取5只灭菌试管分别加入9ml1倍乳糖培养基，再以无菌操作分别加入1ml水样，混匀并贴好标签。再另取5只灭菌试管分别加入9ml1倍乳糖培养基，再以无菌操作分别加入1ml经稀释后的水样，混匀并贴好标签。并另取1只无菌试管入9ml1倍乳糖培养基，再以无菌操作加入1ml无菌水，作为实验对照组。完成以上操作后，将所有试管放置37℃恒温培养箱中培养24h-48h。如所有乳糖胆盐发酵管都不产气，则可报告为大肠菌群阴性，如有产生者，则按下列程序进行。

3、分离培养

将产气的发酵管分别转种在伊红美蓝琼脂平板上，置37℃温箱内，培养24h，然后取出，观察菌落形态并做复发酵试验。

4.乳糖胆盐复发酵试验

在上述平板上，挑取可疑大肠菌群菌落1—2个接种到乳糖胆盐发酵管，置37℃的恒温箱内培养24h观察产气情况。

凡复发酵管变色产气，即报告为大肠菌群阳性。

5.报告

根据证实为大肠菌群阳性的管数，查MPN检索表，报告每100mL（g）水样中大肠菌群的MPN 值。；