环境微生物学题库

微生物学

一、名称解释

1、芽孢：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、壁厚、含水量低、抗屈性强的休眠构造。

2、耐受性定律：每种生物对环境因素都有一个耐受范围，任何环境因素超过某种生物的耐受限度(上限或下限)，都会影响该种生物的生存。

3、基因：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。

4、水体富营养化：是指氮、磷等营养物质大量进入水体，使藻类和浮游生物旺盛繁殖，从而破坏水体生态平衡的现象。湖泊、内海、港湾、河口等缓流水体易发生富营养化。

5、菌落：将细菌接种在固体培养基上,在合适的条件下进行培养,细菌就迅速地开始生长,形成一个由无数细菌组成的子细胞群体。

7、胁迫：是指一种显著偏离生物适宜生长范围的环境因素水平，它可引发生物功能变化。

8、生物固氮:是指将氮气还原为氨的生物过程。

9、菌株：是指任何一个独立分离的单细胞（或单个病毒粒子）繁殖而成的纯种群体及其后代。

10、非遗传型变异：是指由于遗传物质结构发生改变而导致微生物某些性状的改变。

11、基因重组：具有不同性状的生物个体的遗传基因从一个生物体转移至另一个生物体内，使遗传基因重新组合后形成新的遗传型个体的过程。

12、阿利规律：种群密度适宜时，种群生长最快；密度太低或太高都会限制种群生长。

生长因子：通常指那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。分为维生素、氨基酸与嘌呤与嘧啶三大类。

13、活性污泥:是活性污泥法净化有机废水的主体，它是微生物及其吸附物组成的生物絮体。

14、消毒:指杀死或消除所有病原微生物的方法，可达到防止传染病传播的目的。

15、糖酵解:又称EMP途径，是细胞将葡萄糖转化为丙酮酸的代谢途径。

最小因子定律:任何因子的存在量低于某种生物的最小量时，这种因子即成为决定该物种生存或分布的根本因素。

16、蓝细菌:又名蓝藻或蓝绿藻，是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素和藻蓝素（但不形成叶绿体）、能进行产氧性光合作用的大型原核微生物。

17、灭菌:指杀死物品中所有微生物的方法，分为干热灭菌和湿热灭菌。

18、驯化:面对胁迫，生物会产生适应性变化，使生长恢复到正常状态。这种在环境压力定向作用下发生的生物生态幅的变化，成为驯化。

19、微生物:是指肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。

二、填空

1、微生物呼吸场所的细胞器是___线粒体__。

2、加大接种量可控制少量污染菌的繁殖是利用微生物间的__拮抗___关系。

3、根据最终电子受体性质的不同，有机物的生物氧化可分为_呼吸、厌氧呼吸和发酵________。

4、碳源对微生物的功能是为微生物合成细胞物质提供各种含碳物质和为微生物生命活动提供能量__。

5、在革兰氏染色中，一般使用的染料是_结晶紫染色液、碘液和番红染色液___。___

6、人类通过微生物生产的食品有___酸奶、啤酒等_______

7、革兰氏阳性菌细胞壁的主要成分为__肽聚糖________。

8、侵染寄主细胞后不引起细胞裂解的噬菌体称为_温和噬菌体__。

9、具有特定结构和功能的亚细胞结构为___细胞器_____。

10、代谢调节可发生在__转录水平、翻译水平和蛋白质__水平。

11、微生物分类中基本的分类单位是___种_______。

12、蓝藻的营养类型为__光能自养型______。

13、病毒的主要成分是____核酸和蛋白质____。

14、根据利用碳源不同，微生物可分为____自养型和异养型__。

15、葡萄糖经EMP途径后生成___丙酮酸_______。

三、简答题

1、简述土壤的自净作用。

土壤-植物系统是陆地生态系统的基本结构和功能单元。它能通过物理、化学和生物的作用，消除污染，回复生态平衡，即土壤自净。土壤自净作用主要包括：1、植物根系的吸收、转化、降解和合成作用；2、土壤真菌、真菌、放线菌、原生动物的降解、转化和固定作用；3、土壤有机胶体、无机胶体及其复合体的吸附、配合和沉淀作用；4、土壤离子交换作用；5土壤和植物的机械阻留作用；6、土壤气体扩散作用。

2、简述Monod方程的表达式及含义。

μ=μmax·S/（Ks+S）；μ为生长速率常数，μmax指最大比生长速率常数，S为限制性基质的浓度，Ks为称作半饱和常数。此式为比生长速率常数与限制性基质浓度之间关系的经验方程。

3、简述革兰氏染色的操作步骤及原理。

原理：革兰氏染色反应与细胞壁的结构与组成有关。经过结晶紫和碘液复染，菌体内形成深紫色的结晶紫-碘复合物，对于革兰氏阴性细菌，这种复合物可用酒精从细胞内浸出，而阳性菌不容易浸出。因为阳性菌在用酒精脱色时细胞壁肽聚糖层脱色，网孔缩小以至关闭，组织“结晶紫-碘”复合物外逸，从而保留初染的紫色，而阴性菌用酒精脱色后，可引起脂质物质溶解，细胞壁透性增大，复合物溶出，菌体呈现番红复染的红色。

步骤：1涂片，用灭菌过的接种环挑取少许菌体，放在载玻片一段的水滴中，涂成均匀的薄层2初染，滴加结晶紫染色液，染色1min，然后水洗至无紫色

3媒染，用碘液冲去残余水后吸干，然后用碘液媒染1min，水洗

4脱色，用95%的酒精脱色30s左右，立即水洗

5复染，滴加番红染色，染色3-5min，水洗后吸干

6镜检，低倍镜找到标本后，再用油镜观察染色后的细菌4、从哪些方面可以综合评价水体富营养化。

水体富营养化的测定评价方法较多，如测定光合强度与呼吸强度之比，测定藻类生产潜力，测定光合作用产氧能力，测定水体透明度，测定氮，磷，含量。测定叶绿素a含量等。这里有两类最主要的方法。（一）光合强度与呼吸强度之比光合作用是之水体中藻类的合成作用（简写P），呼吸作用是指藻类的分解作用（简写为R）。P/R是评价水体是否健康的重要指标。在贫营养胡中，光合作用于呼吸作用打到平衡，P/R=1。指水体健康。在富营养化湖中，P/R变化较大：水体氮，磷较多，日照充足时，藻类光合作用较强，呼吸作用较弱。P/R>1，指水体健康状况不良；水体氮，磷减少，日照不足时，光合作用较弱，呼吸作用较强，P/R<1，指水体健康状况改善。（二）藻类生产潜力：在水样中接种特定藻类，置于一定光照度（4000-6000lx）和温度（20摄氏度）下培养，直至该藻生长稳定，然后测定藻体干重（或细胞数），算出1L培养物的干重即为该水样的藻类生产潜力。用作接种物的藻类通常是该水域中最占优势的藻类。

5、按照基质呼吸线，怎样评定有机污染物的好氧生物降解性？

基质呼吸线也称基质耗氧线，是指微生物分解基质的耗氧量随时间的变化曲线。为了评价基质的可生物降解性，需将基质呼吸线与内源呼吸线进行比较。内源呼吸线是在无外源基质的条件下，微生物内源呼吸耗氧量随时间的变化曲线。由于在内源呼吸中微生物耗氧速率恒定不变，因此内源呼吸线通常为直线。将基质呼吸线与内源呼吸线进行比较，可得出3中情况。

一是基质呼吸线位于内源呼吸线之上，说明该基质可被微生物降解。基质呼吸斜率越大，说明降解越快。二是基质呼吸线与内源呼吸线几乎重叠，说明该基质不能被微生物降解。因为微生物只有内源呼吸，没有基质利用。

三是基质呼吸线位于内源呼吸线以下，说明该基质不仅不能被微生物降解，畏怯队微生物具有毒性，致使内源呼吸减弱。

6、简述限制性底物浓度对优势菌群的选择作用。可结合r对策和k对策的图分析。

当限制性底物浓度低于临界浓度Sc时，K对策者生长速率大于r对策者，取得竞争优势；当限制性底物浓度高于临界浓度Sc后，r对策者生长速率大于K对策者，取得竞争优势。以K对策者为优势菌群，可保持反应器处理效能的温度；反之，以r对策者为优势菌群，则可提高反应器对冲击负荷的适应能力。

7、厌氧微生物培养中创建无氧环境的方法有哪些？

1、物理法除氧

（1）煮沸法

（2）表面封闭法

（3）抽真空法

（4）无氧气体取代法

2、化学法除氧

（1）焦性没食子酸法

（2）特种催化剂法

（3）还原剂法

3、生物学法除氧

在密闭容器中放入好氧生物，如某些植物、发芽种子、好氧微生物等，通过它们的活动来消耗容器中的氧气，为厌氧微生物培养创造条件。

8、从对分子氧的要求来看，微生物可分几类？它们各有何特点？

好氧菌（具有完整呼吸链，以氧气为最终电子受体，能解除氧毒，对氧的上限浓度反应不敏感，能生长在氧分压等于或大于空气中氧分压的环境中）

微好氧菌（只能在较低氧分压下生长，呼吸能力有限，某些成分对氧气敏感）

耐氧菌（没有呼吸链，依靠发酵产能，缺乏过氧化氢酶，生长不需要氧气，氧气对它们无害）

厌氧菌（没有呼吸链，依靠发酵、厌氧呼吸或光合磷酸化产能。不能解除氧毒，对氧气敏感。短时接触空气，生长受抑制，甚至致死）

兼性厌氧菌（在有氧和无氧条件下均能生长，但有氧生长更好。有氧时进行呼吸，无氧时进行发酵或无氧呼吸，能解除氧毒）

9、简述微生物的四种基本营养类型

（1）光能自养型：以光能作为能源，CO2或碳酸盐作为碳源，水货还原态无机物作为供氢体，如藻类、蓝细菌和光合菌。

（2）光能异养型：以光能作为能源，CO2或碳酸盐作为碳源，简单有机物作为供氢体，如红微菌。

（3）化能自养型：以还原态无机物作为能源，CO2或碳酸盐作为碳源，可在无机环境中生长，如硝化细菌、硫化细菌、铁细菌和氢细菌。

（4）化能异养型：以有机物作为能源、碳源和供氢体，如绝大多数细菌和放线菌、几乎全部真菌和原生动物。

10、无菌操作技术在微生物学实验中有何意义，如何实现？

做到三重保护，1、无菌操作本身保证样品的真实性，避免对样品的污染；2、无菌操作同时也包括了对操作者的要求，因此也保护了操作者本身的安全；3、无菌操作一般都是在特定的生物安全柜进行，这样也利用了生物安全柜的特性，保证操作中形成的气溶胶不会扩散到环境中，因此也是对环境的保护。微生物实验中，操作的目的在于防止待接种细菌被杂菌污染。只有在培养基、实验器皿等处于无菌的前提下，才能保证菌种不被污染。接种细菌时，应注意以下几项：

（1）在超净工作台上操作，工作台在使用前要紫外消毒，酒精消毒等

（2）应在酒精灯火焰前操作

（3) 取菌种前灼烧接种针或接种环（要烧红）

（4）烧红的接种针（环）稍事冷却再取菌种，以免烧死菌种

（5）接种后应尽快塞上棉塞

11、试述pH对微生物影响的机理

pH是影响微生物生存和发展的另一重要环境因素：①引起细胞膜电荷的变化,影响微生物对养分的吸收②引起酶活性的改变,影响代谢反应③引起养分可给性的改变,影响微生物利用④引起有害物质毒性的改变,加重对微生物的损害。

能够在低pH下生长的微生物称为嗜酸微生物,如硫氧化硫杆菌;能够在高pH下生长的微生物称为嗜碱微生物，如硝化杆菌。

12、为什么微生物不直接吸收硫化物？

（1）硫化物具有毒性。在细胞内，硫化物与细胞色素等酶组分中的金属反应，产生金属硫化物，抑制酶活性。

（2）硫酸盐适合生物利用。一方面，硫酸盐是环境中的有效硫源，易于获得；另一方面，细胞内的硫酸盐还原易于控制，硫化物边产生边同化，可保护细胞免受毒害。

13、葡萄糖效应的作用机制？

环境中同事存在两种基质（A和B），基质A会阻止基质B的代谢。基质A分解长生的中间产物阻遏了催化基质B转化的酶的合成。当细胞以葡萄糖为基质进行生长时，各种与葡萄糖代谢无关的酶的合成均受抑制。

14、为什么利用微生物可以进行污染物的净化机理？

首先，微生物具有在环境中分布广、数量多的特点，能与进入到环境中的污染物进行充分接触；其次，微生物的营养类型和代谢类型多种多样，能利用多种污染物作为自己的物质或能量来源，使之转化为对环境无害或性质较为稳定的物质类型，从而达到净化目的。

15、何为酶活性调节和酶合成调节？

酶活性调节主要通过“调节酶”实施，具有直接快速的特点，为细调。调节酶可以被激活，也可以被抑制。通常，把基质对酶的影响称为前馈，一般是激活作用；把产物对酶的影响称为反馈，一般是抑制作用。

酶合成调节发生在基因转录水平，是阻止酶的过量合成，具有间接缓慢的特点，为粗调。

16、简述大地女神假说

地球上原来没有生物。在漫长的演化过程中，地球强大的孕育力造就了生物，并为生物进化提供了巨大的舞台，使生物从无到有，从简单到复杂，逐渐走向繁荣。但是，这个舞台最初并不适合人类生存，是其他生物艰苦卓绝的铺垫工作，为人类在地球上登台亮相创造了条件。在生物进化的历史长河中，种种生命活动极大的改善了地球环境，为生物的进一步发展提供了更好的机会。地球与生物是一个密不可分的系统，这个系统犹如一个“超级生物”，在进化过程中形成了自我调节能力。地球孕育生命，并通过生命活动逐渐改变了地球环境，使之越来越有利于生物的生存和发展。

17、细菌生长曲线可分哪几个生长阶段，各有何特征？

a.根据繁殖速度的不同，可将生长曲线大致分为四个阶段：停滞期、对数期（或指数期）、稳定期（或静止期）、衰亡期。

b.每个阶段的特点为：停滞期：分裂迟缓，代谢旺盛；对数期：细菌数以几何倍数增加，代时稳定；

稳定期：细菌总数保持动态平衡，某些代谢产物得到积累；衰亡期：细菌数目出现负增长，某些细胞出现畸形。

18、简述活性污泥丝状菌膨胀的成因和机理。

活性污泥丝状膨胀的成因有环境因素和微生物因素。主导因素是丝状微生物过度生长，环境因素促进丝状微生物过度生长。主要因素包括温度、溶解氧、可溶性有机物及其种类、有机物浓度（或有机负荷）。活性污泥丝状膨胀的机理可用表面积与容积比假说解释。在单位体积中，呈丝状扩展生长的丝状细菌的表面积与容积之比较絮凝性菌胶团细菌大，对有限制性的营养和环境条件优势占优势，絮凝性菌胶团细菌处于劣势，丝状细菌就能大量生长繁殖成优势菌，从而引起活性污泥丝状膨胀。丝状细菌和絮凝性菌胶团优势的竞争主要表现：对溶解氧的竞争、对可溶性有机物的竞争、对氮、磷的竞争；对有机物冲击负荷影响。19、微生物能量释放的三种类型及特点。

呼吸、厌氧呼吸、发酵

（1）呼吸：以氧分子为最终电子受体，有机物氧化彻底，能量释放完全

（2）厌氧呼吸：没有氧分参加反应，电子和质子的最终受体为无机氧化物等外源电子受体；有机物的氧化彻底，；但释放的能量低于有氧呼吸

（3）发酵：不需氧分子，有机物氧化不彻底，能量释放不完全

20、微生物生长测定常用哪几种方法？试比较优缺点。

1、直接计数法优点：操作简便、计数直观缺点不能区分死活细胞及相似杂质

2、稀释平板计数法优点：对设备要求不高缺点计数不完全，操作繁琐

3、称重法优点：简单可靠缺点只适合含菌量高且杂质少的样品

4、含氮量测定法优点：测定准确缺点不能区分死活细胞及相似杂质

21、概述氮素循环的基本过程。

生物与大气之间存在着活跃的氮素交流。固氮微生物从空气中获得氮气，经过生物固氮作用将氮气转化为氨，再合成植物体成分，经过食物链传递，转化为动物体成分。动植物死亡后，体内含氮有机物被微生物分解而释放氨。氨可被硝化微生物氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。硝酸盐等再被反硝化微生物还原为氮气而返回大气。氨和亚硝酸盐也可被厌氧氨氧化微生物转化为氮气而返回大气。这样构成氮素循环。

22、试分析生物修复的优点和局限性。

利：a费用省b副作用少c残留浓度低d应用于特殊场合e水土兼治

弊：a必须存在特定的微生物菌群b这些微生物必须有一定的降解活力，并能使污染物浓度达到环保标准c这些微生物必须不产生毒性产物d污染场地必须不含微生物抑制剂，否则需要预处理e污染场地必须有足够的营养物质、氧气或其他电子受体，并有适宜的温度湿度

23、细胞膜的主要功能有哪些？

1、是分隔细胞与环境的屏障、保持细胞内部条件相对稳定。

2、是选择性渗透的通道，允许特定物质进出细胞，限制其他物质进出细胞。

3、是细菌能量代谢的重要部位，呼吸作用和光合作用的许多反应均在细胞膜上进行。

4、是细菌鞭毛的着生部位，鞭毛的基粒着生在细胞膜上。

5、是细菌受体分子分布的部位，可对环境信号作出相应。

24、发光微生物是如今微生物研究中的热点，简述在环境工程中利用发光微生物检测污染物毒性的原理。

发光细菌的发光强度是菌体健康状况的一种反映。在正常状况下，这类细菌在对数生长期的发光能力很强。然而，在环境不良或存在有毒物质时，其发光能力减弱，衰减程度与毒物毒性及其浓度成一定的比例关系。通过灵敏的光电测定装置，检测发光细菌受毒物作用时的发光强度变化，可以评价待测物质毒性的大小。

四、论述题

1、从宏观、微观及重点三方面说明环境科学所研究的内容。

宏观上：环境科学研究人类社会经济发展与环境之间的相互作用和影响微观上：环境科学研究环境中的物质，尤其是污染物在生物体内的迁移、转化和积累规律重点：环境科学研究与人类健康直接相关的生活环境和生产环境，因污染所致的环境质量变化规律及其综合整治技术和方法

2、请画出恒化器中稀释率与微生物生长之间的关系图，并对曲线作出解释。

D指稀释率，F指新鲜培养基输入速率，V指恒化器内培养液总体积。假设新鲜培养基输入时恒化器neu没

有细菌生长，那培养液中原有的细菌就会随培养液输出而流失。流失速率为（-dx/dt）流=FX/V=DX，对于培养基，通畅认为细菌处于对数生长期，遵循对数生长规律dX/dt=uX。在恒化器中，单位时间内细菌浓度变化（净生长速率）等于繁殖所致的细菌浓度升高（生长速率）与流失所致的细菌浓度下降（流失速度）之差，即净生长速率=生长速率-流失速率，表示为（dX/dt）净=uX-DX。（1）如果u>D,则（dX/dt）净>0，细菌浓度不断升高；（2）u

在一定条件，细菌浓度增加与基质消耗成正比，dS/dt=-1/Y*dX/dT 在连续培养基中，浓度为S的限制性基质以一定的速率输入恒化器，经过细菌利用，大部分基质被消化，剩余基质以浓度S输出恒化器，恒化器内基质浓度变化为基质浓度变化=基质流入量-基质消耗量-基质流失量。如同细菌浓度变化，恒化器基质浓度变化也有三种状况，只有当ds/dt=0时，恒化器基质浓度才能保持稳定。

3、水体富营养化的成因及影响因素。

成因：大多数人认为，氮、磷等营养物质浓度升高，是藻类大量繁殖的主要诱因。其中又以磷类为关键因素。影响藻类生长的物理、化学和生物因素极为复杂，很难预测藻类发展趋势，也很难确定富营养化表征参数。

影响因素：藻类的生长和繁殖与水体中的磷、氮含量成正相关，并受温度、光照、有机物、pH、毒物、捕食性生物等的制约。这些因素相互自由，共同影响水体富营养化进程。（1）营养物质：水体生物生长所需的营养元素有20~30种。从藻类组成（C106H263O110N16P）来看，除碳、氢、氧外，需要量最大的营养元素是氮和磷。氮和磷是制约藻类生长的限制因子。（2）季节和水温：藻类是中温微生物，在气温较高的夏季容易发生藻类徒长。夏季水体产生分层，上层水暖，相对密度较小，下层水冷，相对密度较大。若无风，上下水层不会互混。水层之间的藻类活动、营养状况及供氧特点均不相同。（3）光照：充足的光照是藻类快速繁殖的必要条件。在水体中，上层光照较好而成为富光区，藻类光合作用也相应较强，释放的氧气可使溶解氧量过饱和。上层藻类密度较大时，光线不易透过，下层即为弱光至无光区，此时藻类和其他异养菌主要进行呼吸作用，消耗大量溶解氧，致使下层水缺氧。（4）pH：藻类生长的pH范围为7.0~9.0，我国大多数湖泊的pH均在7.5~9.0，因而容易发生藻类过度增殖。（5）其他生物：水体中没有拮抗性生物（如捕食性生物和藻类病原菌）时，易导致藻类过度增殖。

4、硝化作用的生态影响。

在土壤中，硝化作用是一个重要的生物反应。它将铵盐转化成硝酸盐，使之由阳离子转变为阴离子。由于阳离子易被土壤颗粒吸附，阴离子不易被土壤颗粒吸附，硝化作用可加剧氮素流失。硝酸盐随土壤水进入地面水体，可污染地表水；随土壤水渗透到地下水体，可污染地下水。

5、营养物质进入微生物细胞的方式有哪几种？试论述其差别

细胞膜以四种方式控制物质的运送，即单纯扩散（被动扩散）、促进扩散、主动运送和基团移位（基团转位），其中尤以主动运送为最重要。

特点：单纯扩散：不需载体蛋白不需能量

促进扩散：需载体蛋白不需能量

主动运送：需载体蛋白需能量，运输前后溶质分子不变

基团移位：需载体蛋白需能量，运输前后溶质分子改变

6、微生物的哪些特点使其在环境污染治理过程中起着不可替代的作用？

1 清洁环保：一般化学试剂的加入本身就是对环境的再次污染，只是毒性减少了而已。反应后的产物也不太会被大自然吸收。而有些细菌处理了污染物后形成的物质可被其他生物利用。

2 可再生：微生物具有繁殖能力，一次投入，可维持很久，而化学试剂都是一次性的。3多功能：通过对微生物进行改造和筛选，有些微生物同时可以处理多种污染物。

7、什么是细菌的生长曲线？有什么特点？在环境工程中有什么应用？

A.细菌的生长曲线是将少量细菌接种到一恒定容积的新鲜液体培养基中，在适宜条件下进行培养，定时取样测定，以细菌数量或质量为纵坐标，培养时间为横坐标作图得到的曲线。

B.根据繁殖速度的不同，可将生长曲线大致分为四个阶段：停滞期、对数期(或指数期)、稳定期(或静止期)、衰亡期。

C.每个阶段的特点为：停滞期：分裂迟缓，代谢旺盛;对数期：细菌数以几何倍数增加，代时稳定;稳定期：细菌总数保持动态平衡，某些代谢产物得到积累;衰亡期：细菌数目出现负增长，某些细胞出现畸形。

D.生长曲线在环境工程中的应用主要体现在进行废水生物处理设计时，按照废水的水质状况、出水水质要求以及工艺特点有选择地利用微生物的不同生长阶段，以期达到最佳处理效果。例如：常规活性污泥法利用微生物的稳定生长期，高负荷活性污泥法利用对数生长期，延时曝气法利用微生物的衰亡期等等。

8、结合粪便污染指示菌的条件，谈谈指示菌的筛选条件。

作为粪便污染指示菌，应满足如下条件：1、该菌大量存在于人粪中，数量多于病原菌；2、该菌不存在于未被人粪污染的水体中，但易从被人粪污染的水体中检出；3、该菌在水体中不会自行繁殖；4、该菌在水体中的存活时间长于致病菌，对氯和臭氧等消毒剂以及其他不利因素的抵抗力强于致病菌；5、该菌检测方法简捷；6、该菌适用于淡水、海水等各种水体。