水处理生物学复习资料(完整版)

绪论1.微生物具有个体微小、结构简单、进化地位低、种类多、分布广、繁殖快、易变异等特点。

2.生物的六界系统：原核生物界、原生生物界、植物界、动物界、真菌界、病毒界。

微生物涵盖了原核生物（细菌、放线菌、螺旋体、支原体、立克次氏体、衣原体）、真核生物（藻类、原生动物、真菌、微型后生动物）、非细胞生物（病毒和亚病毒）3.微生物命名方法采用瑞典博物学家林奈创立的双命名法，即微生物学名=属名+种名4.史前期（约8000年前—1676），各国劳动人民，①未见细菌等微生物的个体；②凭实践经验利用微生物是有益活动（如酿酒、发面、制酱、娘醋、沤肥、轮作、治病等）；初创期（1676—1861年），列文虎克，①自制单式显微镜，观察到细菌等微生物的个体；②出于个人爱好对一些微生物进行形态描述；奠基期（1861—1897年），巴斯德，①微生物学开始建立；②创立了一整套独特的微生物学基本研究方法；③开始运用“实践——理论——实践”的思想方法开展研究；④建立了许多应用性分支学科；⑤进入寻找人类动物病原菌的黄金时期；发展期（1897—1953年），e.buchner，①对无细胞酵母菌“酒化酶”进行生化研究；②发现微生物的代谢统一性；③普通微生物学开始形成；④开展广泛寻找微生物的有益代谢产物；⑤青霉素的发现推动了微生物工业化培养技术的猛进；成熟期（1953—至今）j.watson和f.crick，①广泛运用分子生物学理论好现代研究方法，深刻揭示微生物的各种生命活动规律；②以基因工程为主导，把传统的工业发酵提高到发酵工程新水平；③大量理论性、交叉性、应用性和实验性分支学科飞速发展；④微生物学的基础理论和独特实验技术推动了生命科学个领域飞速发展；⑤微生物基因组的研究促进了生物信息学时代的到来。

第一章原核微生物形态结构1.细胞的基本形态：球状、杆状、螺旋状；2.细菌的基本结构包括细胞壁和原生质体两部分；特殊结构一般指糖被、芽孢、鞭毛三种。

细胞壁的功能：（1）固定细胞外形和提高机械强度（2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需（3）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（分子量大于800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤（4）细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基础。

细胞膜的功能：（1）选择性的控制细胞内、外的营养物质和代谢产物的运送。

（2）是维持细胞内正常渗透压的屏障。

（3）合成细胞壁和糖被的各种组分（肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚膜多糖等）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谢的酶系，是细胞的产能场所（5）是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位。

细胞质主要成分:核糖体（是细胞合成蛋白质的机构）、贮藏物、多种藻类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子的单体等。

核区“细菌等原核生物负载遗传信息的主要物质基础。

鞭毛，具有运动功能。

芽孢：含水量极低、抗逆性极强的休眠体，整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。

芽孢是细菌的休眠体，在适宜的条件下可以重新转变成营养态细胞；产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。

产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。

芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。

荚膜具有保护作用，保护不受宿主白细胞的吞噬。

3.革兰氏染色原理：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。

G＋菌和G-菌组成和结构的差异：G+细菌细胞壁的特点是厚度大和化学组分简单，一般含有肽聚糖和磷壁酸。

G-细菌细胞壁的特点是厚度较G+细菌薄，层次较多，成分较复杂，肽聚糖层很薄，机械强度较G+细菌弱。

相同点：他们都含有肽聚糖。

不同点：G+细菌细胞壁肽聚糖含量很高，磷壁酸含量较高，类脂质一般没有，无蛋白质；G-细菌细胞壁肽聚糖含量很低，无磷壁酸，类脂质和蛋白质含量都较高。

4.细菌繁殖方式：主要为裂殖（二分裂、三分裂、复分裂），少数类型营芽殖；5.放线菌与人类的生产和生活关系极为密切，目前广泛应用的抗生素约70%是各种放线菌所产生。

一些种类的放线菌还能产生各种酶制剂（蛋白酶、淀粉酶、和纤维素酶等）、维生素（B12）和有机酸等，放线菌还可用于甾体转化、烃类发酵、石油脱蜡和污水处理等方面。

菌丝类型：放线菌菌丝可分为基内菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。

繁殖方式：放线菌主要通过形成无性孢子的方式进行繁殖，也可借菌体为裂片段繁殖。

6.蓝细菌与富营养化有关的蓝细菌种类：第二章真核微生物形态结构1.真菌真菌的特点：（1）不能进行光合作用（2）以产生大量孢子进行繁殖（3）一般具有发达的菌丝体（4）细胞壁多数含几丁质（5）营养方式为异养吸收型（6）陆生性较强真菌的分类：藻菌门、子囊菌门、担子菌门、半知菌门2.酵母菌酵母菌的细胞基本构造：具有真核生物的特征，有真核，还有其他具膜结构的细胞器，如线粒体，内质网膜等，成熟细胞中常含有较大的液泡。

特点：①个体一般以单细胞状态存在；②多数营出芽繁殖；③能发酵糖类产能；④细胞壁常含甘露聚糖⑤常生活在含糖量较高、酸度较大的水生环境中。

繁殖方式：（1）无性繁殖：芽殖、裂殖、产生掷孢子等无性孢子。

（2）有性繁殖：产生子囊及子囊孢子。

3.霉菌菌丝结构：分为营养菌丝与气生菌丝繁殖方式：分为无性繁殖和有性繁殖。

无性繁殖是许多霉菌的主要繁殖方式，产生孢囊孢子、分生孢子、节孢子和厚垣孢子等无性孢子。

4.藻类藻类的分类：甲藻门金藻门黄藻门硅藻门裸藻门绿藻门褐藻门红藻门蓝藻门轮藻门。

5.原生动物营养类型：动物性营养腐生性营养植物性营养分类：污水生物处理中常见的原生动物有三类：肉足类、鞭毛类、纤毛类。

第三章病毒1. 定义：病毒是一类超显微、非细胞的、没有代谢能力的绝对细胞内寄生性生物。

特点：（1）病毒式一类非细胞生物。

（2）病毒具有化学大分子的属性。

（3）病毒不具备独立代谢能力。

分类：噬菌体、动物病毒、植物病毒等。

化学组成：病毒的基本化学组成是核酸和蛋白质，有些病毒还含有脂类、糖类、聚胺类化合物和无机阳离子等。

形态构造：病毒的基本结构是包围着病毒核酸的蛋白质衣壳，有些动物病毒的衣壳外面还有一层薄膜，称囊膜。

繁殖过程：：分为吸附、侵入与脱壳、复制与合成、装配与释放四个步骤。

溶原性：有一些噬菌体侵入宿主细胞后，其核酸整合到宿主细胞的核酸上同步复制，并随宿主细胞分裂而带到子代宿主细胞内，宿主细胞不裂解。

溶源性细胞的特点：（1）具有遗传的、产生前噬菌的能力（2）裂解（自然诱发）（3）免疫性（4）复愈（5）获得新的特性——溶源性转变（6）局限性转导。

第四章微生物的营养1.微生物的营养功能：（1）作为结构物质，参与细胞组成（2）构成酶的活性成分（3）运输功能（4）提供生命活动所需的能量微生物六大营养素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水。

水的功能：（1）溶剂作用（2）参与生化反应（3）运输物质的载体（4）维持和调节机体的温度（5）化合作用中的还原剂碳源的种类：有机碳源（糖类、蛋白质、脂肪、有机酸等）与无机碳源（CO2）氮源的种类：有机氮源（蛋白质、蛋白胨、氨基酸等）与无机氮源（NH4Cl NH4NO3）大量元素：P 、S、K、Mg、Na、Fe等微量元素：Cu、Zn、Mn、Ni、Co、Mo、Sn、Se 等。

生长因子种类：生长因子广义上包括维生素、氨基酸和碱基三大类，狭义上一般指维生素。

四大营养类型：光能自养型、光能异养型、化能自养型、化能异养型。

培养基的种类：按对培养基成分的了解来分：（1）天然培养基（2）组合培养基（3）半组合培养基。

按培养基外观的物理状态来分：（1）固体培养基（2）半固体培养基（3）液体培养基（4）脱水培养基。

按培养基的功能来分：（1）种子培养基（2）发酵培养基（3）基础培养基（4）选择性培养基配置原则：（1）根据不同微生物的营养需要配制（2）注意各营养物的浓度配比要适当（3）调节适宜的pH值（4）根据培养微生物的目的配制（5）逐一加入，防止沉淀（6）经济节约，节省开支培养基的配制方法：适量水→加入各营养组分、无机盐→加入凝固剂→调节PH值→加入生长因子或指示剂等→高压蒸汽灭菌→冷却放置备用。

四种物质运输方式的特点:（1）单纯扩散：物理过程，非特异性，不耗能（2）促进扩散：载体蛋白与营养物发生可逆结合，有特异性，不耗能（3）主动运输：为主要方式，逆浓度梯度，有特异性，耗能（4）基团转位：逆浓度梯度，通过单向性磷酸化作用实现，有多种类参与，耗能第五章微生物的代谢酶的定义：催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体。

是生物催化剂，能通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。

绝大多数酶的化学本质是蛋白质。

具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。

酶的性质：（1）高催化效率（2）高度专一性（3）调节性（4）多样性（5）温和性（6）易变性；酶的分类：根据酶所催化的反应性质的不同，将酶分成六大类：氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、、同步异构酶类、裂解酶类、合成酶类；酶的组成：按照酶的化学组成可将酶分为单纯酶和结合酶两大类。

单纯酶分子中只有氨基酸残基组成的肽链，结合酶分子中则除了多肽链组成的蛋白质，还有非蛋白成分，如金属离子、铁卟啉或含B族维生素的小分子有机物。

1.生物氧化的过程：氧化的过程表现为物质失去电子，同时伴随着脱氢或加氧。

2.底物脱氢的四条主要途径：（1）EMP途径(2) HMP途径（3）ED途径（4）TCA 途径3.不同微生物产生A TP的方式：化能自养微生物和化能异养微生物通过氧化磷酸化产生ATP。

光能自养微生物和光能异养微生物通过光合磷酸化产生ATP。

4.呼吸链的功能：把氢或电子从低氧化还原电势的化合物逐级传递到高氧化还原电势的分子氧或其他无机、有机氧化物，使它们还原。

5.有氧呼吸的特点：基质脱氢后，脱下的氢（H）经过完整的呼吸链传递，最终被外源氧分子接受，产生水并放出A TP形式的能量。

这是一种递氢和受氢都必须在有氧条件下完成的氧化作用，是一种高效产能方式。

6.ACT循环的生理功能：(1)ACT循环是生物机体获取能量的主要方式。

(2)ACT是糖，脂肪和蛋白质三种主要有机物在体内彻底氧化的共同代谢途径。