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环境工程微生物复习 绪论 环境工程微生物复习 绪论 1.原核微生物原核微生物：包括细菌、古菌、放线菌、蓝细菌、支原体、衣原体、立克次氏 体、螺旋体。 2.真核微生物真核微生物：包括藻类、真菌（酵母菌、霉菌、伞菌） 、原生动物、微型后生 动物。 3.微生物的特点微生物的特点：1）微生物个体极小 2）种类繁多、分布广 4）繁殖快 5）易变 异。 第一章 病毒第一章 病毒 1.病毒定义病毒定义： 病毒是没有细胞结构， 专性寄生在活的敏感宿主体内的超微小生物。 它们只具有简单的独特结构，可通过细菌过滤器。 2.病毒特点病毒特点：1）形体极其微小，必须在电子显微镜下才能观察；2）没有合成蛋 白质的机构核糖体；3）没有合成细胞物质和繁殖必备的酶系统，不具备独 立代谢能力；4）必须专性寄生在活的敏感宿主细胞内；5）依靠宿主细胞细胞合 成病毒的化学组成和繁殖新个体。 3.病毒的化学组成病毒的化学组成：有核酸和蛋白质，个体大的病毒除含蛋白质和核酸外，还含 类脂质和多糖。 4.病毒的结构病毒的结构： 病毒没有细胞结构， 却有其自身独特的结构。 整个病毒分两部分： 蛋白质衣壳和核酸内芯， 两者构成核衣壳。 完整的具有感染力的病毒叫病毒粒子。 病毒粒子有两种：一种是不具被膜（亦称囊膜）的裸露病毒粒子；另一种是在核 衣壳外面有被膜所构成的病毒粒子。 5.毒性噬菌体毒性噬菌体：指侵入宿主细胞后，随即引起宿主细胞裂解的噬菌体 6.温和噬菌体温和噬菌体：指侵入细胞后，其核酸附着并整合在宿主染色体上，和宿主细胞 的核酸同步复制，宿主细胞不裂解而继续生长，这种不引起宿主细胞裂解的噬菌 体称作温和噬菌体。 7.溶原细胞：溶原细胞：指含有温和噬菌体核酸的宿主细胞。 8.原噬菌体：原噬菌体：指在溶原细胞内的温和噬菌体核酸，又称为前噬菌体。 9.溶原性细菌：溶原性细菌：指在核染色体上整合有原噬菌体的细菌。可进行正常生长繁殖, 而不被裂解。 10.病毒的测定：病毒的测定：1）病毒颗粒计数法；2）间接计数法；3）病毒感染效价测定法。 第二章 原核微生物第二章 原核微生物 1.细菌细菌：是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水 生性较强的原核微生物。 2.细胞壁的化学组成细胞壁的化学组成：肽聚糖、蛋白质、脂类。 3.细胞壁的生理功能细胞壁的生理功能：a、保护原生质体免受渗透压引起破裂的作用；b、维持细 菌形态；c、细胞壁是多孔结构的分子筛，阻挡某些分子进入和保留蛋白质在间 质；d、细胞壁为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。 4.细胞质膜细胞质膜：紧贴在细胞壁的内侧而包围细胞的一层柔软而富有弹性的薄膜。 5.细胞质膜的生理功能细胞质膜的生理功能：a.维持渗透压的梯度和溶质的转移；b.细胞质膜上有合 成细胞壁和形成横膈膜组分的酶，故在膜的外表面合成细胞壁；c.膜内陷形成的 中间体含有细胞色素，参与呼吸作用。d.细胞在细胞之抹上进行物质代谢和能量 代谢。 e 细胞质膜上有鞭毛基粒，鞭毛由此长出，即为鞭毛提供附着点。 6.细菌有哪几种形态？各举一种细菌为代表。 答：细菌有四种形态：球状、杆状、螺旋状和丝状球状、杆状、螺旋状和丝状。分别叫球菌、杆菌、螺旋球菌、杆菌、螺旋 菌和丝状菌菌和丝状菌。1】球菌：有单球菌(脲微球菌)，双球菌（肺炎链球菌） 。2】杆菌： 有单杆菌，其中有长杆菌和短杆菌（或近似球形） 。3】螺旋菌：呈螺旋卷曲状， 厌氧污泥中有紫硫螺旋菌、红螺旋菌属和绿螺旋菌属。4】丝状菌：分布在水生 环境，潮湿土壤和活性污泥中。丝状体是丝状菌分类的特征。 7.细菌的一般结构细菌的一般结构：细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、细胞核质。 8.细菌有特殊结构特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、粘液层、菌胶团、衣鞘及光合作用层片。 9.荚膜的功能荚膜的功能： （1）保护功能（抗干燥、抗吞食） ； （2）贮藏物质（可作为细菌 的碳源） ； （3）在水处理中，荚膜能吸附废水中的有机物、无机固体物及胶体物， 把它们吸附在细胞表面，有利于对其的吸收降解。 10.细胞壁的作用细胞壁的作用：固定细胞外形、为鞭毛提供支点、协助鞭毛运动、保护细胞 免受外力的损伤、为正常细胞分裂所必需、控制物质进出、阻拦有害物质进入细 胞、与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关。 11.细胞膜的作用：细胞膜的作用： （1）控制内外物质的交换（吸收营养和排泄废物） ； （2）膜上 有许多重要的酶（蛋白质） ，是氧化和供能的场所，如：渗透酶、氧化磷酸化酶 等； （3）细胞壁合成的场所； （4）鞭毛的附着点。 12.菌胶团菌胶团：多个细菌个体排列在一起，由公共荚膜包藏形成一定形状的细菌集 团； 菌胶团的形成对于水处理有十分主要的意义，它是废水生物处理中常见的结 构。 13.革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁结构革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁结构有什么异同？各有哪些化学组 成 化学组 成？答：细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两大类，两者的化学组成和 结构不同。革兰氏阳性菌的细胞壁厚，其厚度为 2080nm，结构较简单，含肽 聚糖（包括三种成分：D-氨基酸、胞壁酸和二氨基庚二酸） 、磷壁酸（质） 、少量 蛋白质和脂肪。革兰氏阴性菌的细胞壁较薄，厚度为 10nm，其结构较复杂，为 外壁层和内壁层，外壁层又分三层：最外层是脂多糖，中间是磷脂层，内层为脂 蛋白。内壁层含肽聚糖，不含磷壁酸。两者的细胞壁的化学组成也不停：革兰氏 阴性菌含极少肽聚糖，独含脂多糖，不含磷壁酸。两者的不同还表现在各种成分 的含量不同。尤其是脂肪的含量最明显，革兰氏阳性菌含脂肪量为 1%4%，革 兰氏阴性菌含脂肪量为 11%22%细胞壁结构。 14.古菌包括哪几种？它们与细菌有什么不同？生活习性各是什么？ 答：古菌分为五大群：产甲烷古菌，古生硫酸盐还原菌，极端嗜盐菌，无细胞 壁古生菌和极端嗜热硫代谢均。与细菌的不同： （生活习性生活习性）大多数古菌生活在 极端环境，如盐分高的湖泊水中，极热、极酸和绝对对厌氧的环境。有特殊的代 谢途径，有的古菌还有热稳定性酶和其他特殊酶。繁殖速度较慢，进化速度也比 细菌慢。 15.在pH为6、pH为7和pH为7.5的溶液中细菌各带什么电荷？在pH为1.5的溶液中 细菌带什么电荷？为什么？ 答：细菌体含有50%以上的蛋白质，蛋白质由20种氨基酸按一定的排列顺序 有肽腱连接组成。氨基酸是两性电解质，在碱性溶液中表现出带负电荷，在酸性 溶液中表现出带正电荷，在某一定pH溶液中，按激素啊所带的正电荷和负电荷 相等时的pH成为该氨基酸的等电点【由氨基酸构成的蛋白质也是两性电解质， 也呈现一定的等电点。细菌细胞壁表面含表面蛋白，所以，细菌也具有两性电解 质的性质，它们也有各自的等电点。根据细菌在不同的pH中对一定燃料的着染 性，根据细菌对阴、阳离子的亲和性，根据细菌在不同的pH的电场中的泳动方 向，都可用相应的方法侧的细菌的等电点】。当细菌的培养液的pH若比细菌的 等电点高，细菌的游离氨基电力受抑制，游离羧基电离，细菌则带负电荷；否则 ，游离氨基电离，游离羧基电离受抑制，细菌则带正电。已知细菌的等电点的pH 为25，pH为6、pH为7和pH为7.5的溶液属于偏碱性、中性和偏酸性，都高于细 菌的等电点。所以细菌表面总是带负电荷。而在pH=1.5的溶液中细菌则带正电。 16.革兰氏染色法的机制：(1) 革兰氏染色与等电点的关系：G+菌的等电点低于 G-菌，所带负电荷更多，因此，它与结晶紫的结合力较大，不易被乙醇脱色。(2) 革兰氏染色与细胞壁的关系：G+的细胞壁脂类少，肽聚糖多，G-则相反，故乙 醇容易进入G-细胞，进行脱色。 17.革兰氏染色的步骤：1）在无菌操作条件下，用接种环挑取少量细菌于干净的 载玻片上涂布均匀，固定。2）用草酸铵结晶紫染色1min，水洗去掉浮色（初染 ）。3）用碘碘化钾溶液媒染1min，倾去多余溶液（媒染）。4）用中型脱色剂 如乙醇或丙酮酸脱色，革兰氏阳性菌不被褪色而呈紫色，革兰氏阴性菌被褪色而 成无色（脱色）。5）用蕃红染液复染1min，格兰仕阳性菌仍呈紫色，革兰氏阴 性菌则呈现红色。革兰氏阳性菌和格兰仕阴性菌即被区分开（复染）。 18.细菌菌落细菌菌落：由一个细菌繁殖起来的，有无数细菌组成具有一定形态特征的细 菌集团。 19.芽孢的功能芽孢的功能：（1）菌种鉴别的依据（芽孢的位置、形状、大小等）；（2） 抵抗不良环境的休眠体。 20.芽孢的特点芽孢的特点：（1）壁厚，紧密结实；（2）含水量少（40%）； （3）含有 DPA（2，6吡啶二羧酸），可达干重的15%；（4）含有耐热性酶。 21.判定鞭毛的存在判定鞭毛的存在：a、媒染法；b、在暗视野中，利用活体悬滴法；c、根据细 菌在培养基平板上形成的菌落形态。（有鞭毛菌的菌落：大、薄、不规则、边缘 极不圆整；无鞭毛菌的菌落：外形圆整、边缘光滑、厚度较大。） 22.培养基培养基：人工配制的供给微生物营养物质的基质。固体培养基(加入约1.5%的 琼脂)；半固体培养基(加入0.30.5%的琼脂)；液体培养基。 23.菌落特征菌落特征主要有：大小、形状、光泽、颜色、质地软硬、透明度等。 24.细菌表面电荷和等电点 ：细菌表面带负电荷；由细菌表面的蛋白质（两性电 解质）的等电点和外界的pH值所决定。 25.细菌染色原理及染色方法细菌染色原理及染色方法；1）染色原理：通过染色，可增加菌体与背景的反 差，在显微镜下可清楚地看见菌体的形态。常用的染料是碱性染料（由于细菌表 面经常带负电)。特殊的染色方法：如鞭毛染色、负染色法等。2）染色方法：染 色方法分两大类：简单染色和复合染色。 26.细菌的物理化学性质与污（废）水生物处理的关系细菌的物理化学性质与污（废）水生物处理的关系：污（废）水生物处理的 工作主体是活性污泥中的细菌，细菌的物理化学性质直接关系到污（废）水的处 理效果。如细胞质的多相胶体性质决定细菌在曝气池中吸收污（废）水中的有机 污染物的种类、数量和速度；细菌表面解离层的S型或R型决定其悬液的稳定性 ，即决定其在沉淀池中的沉淀效果；比表面积的大小决定其吸附性；细菌的带电 性与它吸附、吸收污水有机污染物的能力，与载体结合能力，絮凝沉淀性能有关 ；密度和质量与沉淀效果有关。 27.放线菌放线菌：在固体培养基上呈辐射状生长而得名的细菌。 28.菌丝体菌丝体：营养菌丝、气生菌丝、孢子丝。 29.可用什么培养技术判断细菌的呼吸类型和能否运动判断细菌的呼吸类型和能否运动？如何判断？ 答：用穿刺接种技术将细菌接种在含0.3%0.5%的琼脂半固体培养基中培养， 细菌可呈现出各种生长状态。 根据细菌的生长状态判断细菌的呼吸类型和鞭毛有 无，能否运动。判断细菌呼吸类型：如果细菌在培养基的表面及穿刺线的上部 生长者为好氧菌。沿着穿刺线自上而下生长者为兼性厌氧菌或兼性好氧菌。如果 只在穿刺线的下部生长者为厌氧菌。判断细菌能否运动：如果只沿着穿刺线 生长者为没有鞭毛，不运动的细菌；如果不但沿着穿刺线生长而且穿透培养基扩 散生长着为有鞭毛运动的细菌。 第三章 真核生物第三章 真核生物 1、何谓原生动物？它有哪些细胞器和营养方式？ 答：原生动物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。原生动物为 单细胞，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（较高级类型有两个和），故属真核微生物。 营养方式营养方式：全动性营养、植物性营养和腐生性营养三种方式。 2.微型后生动物的指示作用微型后生动物的指示作用1、轮虫是水体寡污带和污水生物处理效果好的指 示生物。2、线虫是污水净化程度差的指示生物。3、寡毛类动物：红斑顠体虫： 能够蚕食活性污泥；颤蚓、水丝蚓：是水体底泥污染的指示生物，能够富集重金 属 4、浮游甲壳生物它们是河流污染和水体自净的指示生物 3.原生动物在正常的环境条件下都各自保持自己的形态特征，但当环境条件变化， 超过其适应能力时，都可使原生动物不能正常生活而形成胞囊。所以在水体自净 和污水生物处理中，一旦形成胞囊，就可判断污水处理不正常。 4.胞囊的形成过程： 先是虫体变圆， 鞭毛、 纤毛或伪足等细胞器缩入体内或消失， 细胞水分陆续有伸缩泡排除，虫体缩小，最后伸缩泡消失，分泌一种胶状物质于 体表，尔后凝固形成胞壳。胞壳有两层，外层较厚，表面凸起，内层薄而透明。 胞囊很轻易随灰尘漂浮或被其他动物带至地方， 胞囊遇到适宜环境其胞壳破裂回 复虫体原型。 5.常见的浮游甲壳动物有剑水蚤和水蚤剑水蚤和水蚤。 水蚤的血液含血红素，血红素溶于血浆，肌肉、卵巢和肠壁等细胞中也含血 红素。血红素的含量常随环境中溶解氧量的高低而变化。水体中含氧量低，水蚤 的血红素含量高；水蚤的含氧量高，水蚤的血红素含量低。由于在污染水体中的 溶解氧低，清水中氧的含量高，所以，在污染水体中的水蚤颜色比在清水中的红 些，这就是水蚤常呈不同颜色的原因，是适应环境的表现。可以利用水蚤的这个 特点，判断水体的清洁程度 6.绿藻是藻类生理生化研究的材料及宇宙航行的供氧体，有的可制藻胶。绿藻在 水体自净中起净化和指示生物的作用。 7.按酶在细胞的不同部位可把酶分为胞外酶、胞内酶和表面酶。按催化反应类型 可分为水解酶类、 氧化还原酶类、 异构酶类、 转移酶类、 裂解酶类和合成酶类。按 酶作用底物的不同可分为淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、核糖核酸酶。 8.酵母菌的细胞结构酵母菌的细胞结构：有细胞壁、细胞质膜、细胞核、细胞质及内含物。酵母菌 的细胞组分含葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质及脂类。发酵型和氧化型酵母。 9.霉菌有营养菌丝和气生菌丝。霉菌的菌落霉菌的菌落呈圆形绒毛状、絮状或蜘蛛网状。比 其他微生物的菌落都答，长得很快可蔓延至整个平板。霉菌菌落疏松，与培养基 结合不紧， 用接种环很容易挑取。 放线菌的菌落放线菌的菌落是由一个分生孢子或一段营养菌 丝生长繁殖引起许多菌丝互相缠绕而成， 质地紧密， 表面呈绒状或紧密干燥多皱。 菌丝潜入培养基，整个菌落像是潜入培养集中，不易被挑取。有的菌落成白色粉 末状，质地松散，易被挑取。 第四章 微生物生理第四章 微生物生理 1.酶酶是由细胞产生的、能在体内或体外起催化作用的一类具有活性中心和特殊构 象的生物大分子，包括蛋白质类酶和核酸类酶。 2.酶的活性中心酶的活性中心是指酶的活性部位，是酶蛋白分子中直接参与和底物结合，并与 酶的催化作用直接有关的部位。 3.酶的分类酶的分类：根据酶所催化的反应类型，把酶划分为6类。水解酶、氧化-还原酶、 转移酶、裂解酶、异构酶、合成酶。 4.酶的活性中心有二个功能部位：结合部位和催化部位。 5.酶的催化特性酶的催化特性：1）一般催化剂的共性；2）具有高度专一性；3）催化反应条 件温和；4）酶对环境条件极为敏感；5）酶的催化效率极高。 6.影响酶促反应速度的因素影响酶促反应速度的因素：A.酶浓度（或质量）B.底物浓度C. pH的影响D. 温 度的影响E. 激活剂的影响。F.抑制剂的影响。 7.微生物需要的营养物质微生物需要的营养物质有水、碳素营养源、氮素营养源、无机盐及生长因子。 8.培养基：培养基：根据各种微生物的营养要求，将谁、碳源、氮源、无机盐和生长因子 等物质按一定的比例配制而成的，用以培养微生物的基质。根据实验目的和用途 不同，培养基可分为：基础培养基、选择培养基、鉴别培养基和富集培养基。按 物质的不同，培养基可分为合成培养基、天然培养基和符合培养基。 9.选择培养基选择培养基就是用以抑制非目的微生物的生长并使所要分离的微生物生长繁 殖的培养基。麦康盖培养基、乳糖发酵培养基。配制选择培养基时可加入染料、 胆汁盐、金属盐类、酸、碱或抗生素等其中的一种。 10.起鉴别和区分不同细菌作用的培养基叫鉴别培养基鉴别培养基。常用的鉴别培养基远滕 氏培养基、醋酸铅锌培养基、伊红-美蓝（EMB）培养基等。 11.细胞膜以四种方式控制物质的运送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。 12.微生物的生物氧化：是指发生在活细胞内一系列产能代谢的总称。 13.ATP的生成方式的生成方式：（1）氧化磷酸化（2）底物水平磷酸化（3）光合磷酸化。 14.发酵发酵是指在无氧条件下，底物脱氢后所产生的还原力H不经过呼吸链传递而 直接交给某一内源氧化性中间代谢产物， 以实现底物水平磷酸化产能的一类低效 产能反应。 15.发酵过程发酵过程：葡萄糖为起始底物，先行糖酵解（EMP途径）（产生丙酮酸） 按各种发酵类型继续发酵生成各种最终产物。 16.好氧呼吸的产能效率好氧呼吸的产能效率：1mol丙酮酸在TCA循环中，可产生4mol NADH2， 1 mol NADH2通过电子传递体系重新氧化成为NAD，同时可生成3mol ATP，则 4molNADH2被氧化生成12molATP。 可生成1mol GTP， 1mol GTP转变成1mol ATP； 可生成1mol FADH2，1mol FADH2转变成2mol ATP；则：1mol丙酮酸在TCA循 环中共生产12+1+2=15mol ATP。 1mol葡 萄糖可在EMP途径形成2mol丙酮酸， 则在TCA循环中可形成： 215=30molATP， 由于葡萄糖的好氧呼吸包括两部分，TCA已知产生30mol ATP。EMP途径在发酵 时净剩2molATP，在发酵过程中，可产生2mol NADH2，则可换算成：23 6molATP 因此， 1mol葡萄糖可产生：30+2+638molATP。 17.电子传递体系电子传递体系： 有氧呼吸中传递电子的一系列偶联反应。 组成： NAD或NADP、 FAD或FMN、辅酶Q、细胞色素a、a3、b、c、c1等。 18.水体自净水体自净是指水体接纳了一定量的有机污染物后，在物理、化学和水生生物 等因素的综合作用下得到净化，水质恢复到污染前的水平和状态。 19.水体自净过程水体自净过程： 有机污染物排入水体后被水体稀释，有机和无机固体沉入 河底； 好氧细菌把有机物分解为简单有机物和无机物，DO急速下降，此时 鱼类绝迹， 厌氧菌大量繁殖， 对有机物进行厌氧分解。 有机物被完全无机化， 生成CO2、H2O、PO43、NH3和H2S(NO3和SO42-)； 细菌死亡，DO上 升，水质变清，高等水生动物重新出现，水体恢复到污染前的状态和功能，自净 过程完成。 20.水体自净的指标水体自净的指标：(1) P/H 指数：反映了水污染和自净程度；(2) 氧浓度昼夜 变化幅度和氧垂曲线。 21.污化指示生物污化指示生物包括细菌、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蚯蚓、软体动物和水生昆虫。 22.指示作用指示作用：（1）多污带：水呈暗灰色，很浑浊，含有大量有机物，BOD高， 溶解氧极低， 为厌氧状态。 水生生物的种类很少， 水面上有气泡， 鱼类绝迹。 （2） 中污带：水为灰色，溶解氧少，为半厌氧状态，有机物减少，BOD下降，水 面上有泡沫和浮泥，有NH3、氨基酸及H2S,生物种类比多污带稍多。细菌数量较 多，每毫升水约有几千万个。有藻类、原生动物，底泥已部分无机化（3）中 污带：有机物较少，BOD和悬浮物含量低，溶解氧浓度升高，细菌数量减少， 每毫升水有几万个。藻类大量繁殖，水生植物出现。（4）寡污带：标志着河流 自净过程已完成，有机物全部无机化，BOD和悬浮物含量极低， H2S消失，细 菌极少，水的浑浊度低，溶解氧恢复到正常含量。 23.水体有机污染指标水体有机污染指标：(1) BIP指数；(2) 细菌菌落总数(CFU)；(3) 总大肠菌群 数。 24.评价水体富营养化的方法评价水体富营养化的方法： 观察蓝藻等指示生物；： 测定生物的现存 量； 测定原始生产力； 测定透明度； 测定氮和磷等导致富营养化的物 质。 25.纤维素的分解途径（过程）纤维素的分解途径（过程）：首先必须经过微生物胞外酶（水解酶）的作用， 使之水解成可溶性的较简单的葡萄糖后，才能被微生物吸收分解。 葡 萄 糖 纤 维 素 纤 维 二 糖 氧 化 酶 、 脱 氢 酶 、 脱 羧 酶 细 胞 色 素 bcc1aa3、 细 胞 色 素 氧 化 酶 H2O ATP 循 环 好 氧 分 解 丙 酮 丁 醇 乙 酸 CO2 H2O 丁 酸 乙 酸 CO2 H2 葡 萄 糖 厌 氧 发 酵 CO2 厌 氧 分 解 丙 酮 丁 醇 发 酵 丁 酸 发 酵 26. 半纤维素单糖糖醛酸 聚糖酶 H2O 经EMP途径 各种发酵产物 好氧分解 厌氧分解 H2O ATP 循环 CO2 27. 枯草芽孢杆菌 麦芽糖 丁酸乙酸CO2H2 丙酮丁醇乙酸CO2H2 厌 氧 发 酵 葡萄糖 丁酸发酵 丙酮丁醇发酵 糊精酶 淀粉 根霉、曲霉 糊精 麦芽糖苷酶 好氧分解 乙醇CO2 酵母菌 葡萄糖 葡萄糖苷酶 循环 乙醇发酵 CO2 H2O ATP 28.活性污泥的性质活性污泥的性质：絮状， 绒粒大小0.020.2mm， 比表面积20100cm2/mL； 颜色各异，生活污水一般为黄褐色，工业污水则与水质有关； 含水率99 左右， 密度1.0021.006； 具有沉降性能和生物活性及吸附和氧化有机物的能 力； 有自我繁殖的能力； 呈弱酸性(约6.7) ，具一定的缓冲能力。 29.原生动物及微型后生动物的作用原生动物及微型后生动物的作用：1、指示作用：2、净化作用3、促进絮凝和 沉淀作用。 微生物出现的先后次序是微生物出现的先后次序是：细菌植物性鞭毛虫肉足类(变形虫) 动物性鞭毛虫游泳型纤毛虫固着型纤毛虫轮虫。 （甲烷）发酵的理论（甲烷）发酵的理论及 其微生物群落。 ：答：第一阶段第一阶段：水解和发酵性细菌群将复杂有机物水解发酵。 微生物群落是水解发酵性细菌群，有专性厌氧的，有兼性厌氧的。第二阶段第二阶段：产 氢和产乙酸细菌群把第一阶段的产物进一步分解为乙酸和氢气。 微生物群落是产 氢，产乙酸细菌，只有少数被分离出来。第三阶段第三阶段：将第一阶段发酵的三碳以上 的有机酸， 长链脂肪酸， 芳香族酸及醇等分解为乙酸和氢气的细菌和硫酸还原菌。 微生物群落是两组生理不同的专性厌氧的产甲烷菌群。第四阶段第四阶段：为同型产乙酸 阶段，是同型产乙酸细菌将氢气和二氧化碳转化为乙酸的过程。 30.丝状膨胀（活性污泥丝状膨胀）丝状膨胀（活性污泥丝状膨胀） ：在单位体积中，呈丝状扩展生长的丝状细菌 的比表面积大于菌胶团细菌的，对有限的营养条件和环境条件的竞争占优势，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。 31.复杂污染物的厌氧降解过程复杂污染物的厌氧降解过程可以分为四个阶段水解阶段、发酵阶段（又称酸 化阶段） 、 产乙酸阶段、产甲烷阶段。生物脱氮主要通过氨化作用、硝化作用和 反硝化作用来完成。脱氮：氨化细菌将有机氮化合物分解，转化为氨氮，硝化菌 和亚硝化菌协同将氨氮转化为硝酸盐，厌氧菌反硝化细菌将 NO3-转化为 N2。 32.生物除磷生物除磷：利用好氧微生物中聚磷菌在好氧条件下对污水中溶解性磷酸盐过 量吸收作用，然后沉淀分离而除磷。厌氧环境中：污水中的有机物在厌氧发酵产 酸菌的作用下转化为乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态下，将体 内积聚的聚磷分解，分解产生的能量一部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷 菌主动吸收乙酸苷转化为 PHB(聚-羟基丁酸)的形态储藏于体内。 环境工程微生物复习 绪论 环境工程微生物复习 绪论 4.原核微生物原核微生物：包括细菌、古菌、放线菌、蓝细菌、支原体、衣原体、立克次氏 体、螺旋体。 5.真核微生物真核微生物：包括藻类、真菌（酵母菌、霉菌、伞菌） 、原生动物、微型后生 动物。 6.微生物的特点微生物的特点：1）微生物个体极小 2）种类繁多、分布广 4）繁殖快 5）易变 异。 第一章 病毒第一章 病毒 11.病毒定义病毒定义：病毒是没有细胞结构，专性寄生在活的敏感宿主体内的超微小生 物。它们只具有简单的独特结构，可通过细菌过滤器。 12.病毒特点病毒特点：1）形体极其微小，必须在电子显微镜下才能观察；2）没有合成 蛋白质的机构核糖体；3）没有合成细胞物质和繁殖必备的酶系统，不具备 独立代谢能力；4）必须专性寄生在活的敏感宿主细胞内；5）依靠宿主细胞细胞 合成病毒的化学组成和繁殖新个体。 13.病毒的化学组成病毒的化学组成：有核酸和蛋白质，个体大的病毒除含蛋白质和核酸外，还 含类脂质和多糖。 14.病毒的结构病毒的结构：病毒没有细胞结构，却有其自身独特的结构。整个病毒分两部 分：蛋白质衣壳和核酸内芯，两者构成核衣壳。完整的具有感染力的病毒叫病毒 粒子。病毒粒子有两种：一种是不具被膜（亦称囊膜）的裸露病毒粒子；另一种 是在核衣壳外面有被膜所构成的病毒粒子。 15.毒性噬菌体毒性噬菌体：指侵入宿主细胞后，随即引起宿主细胞裂解的噬菌体 16.温和噬菌体温和噬菌体：指侵入细胞后，其核酸附着并整合在宿主染色体上，和宿主细 胞的核酸同步复制，宿主细胞不裂解而继续生长，这种不引起宿主细胞裂解的噬 菌体称作温和噬菌体。 17.溶原细胞：溶原细胞：指含有温和噬菌体核酸的宿主细胞。 18.原噬菌体：原噬菌体：指在溶原细胞内的温和噬菌体核酸，又称为前噬菌体。 19.溶原性细菌：溶原性细菌：指在核染色体上整合有原噬菌体的细菌。可进行正常生长繁殖, 而不被裂解。 20.病毒的测定：病毒的测定：1）病毒颗粒计数法；2）间接计数法；3）病毒感染效价测定法。 第二章 原核微生物第二章 原核微生物 7.细菌细菌：是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水 生性较强的原核微生物。 8.细胞壁的化学组成细胞壁的化学组成：肽聚糖、蛋白质、脂类。 9.细胞壁的生理功能细胞壁的生理功能：a、保护原生质体免受渗透压引起破裂的作用；b、维持细 菌形态；c、细胞壁是多孔结构的分子筛，阻挡某些分子进入和保留蛋白质在间 质；d、细胞壁为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。 10.细胞质膜细胞质膜：紧贴在细胞壁的内侧而包围细胞的一层柔软而富有弹性的薄膜。 11.细胞质膜的生理功能细胞质膜的生理功能：a.维持渗透压的梯度和溶质的转移；b.细胞质膜上有合 成细胞壁和形成横膈膜组分的酶，故在膜的外表面合成细胞壁；c.膜内陷形成的 中间体含有细胞色素，参与呼吸作用。d.细胞在细胞之抹上进行物质代谢和能量 代谢。 e 细胞质膜上有鞭毛基粒，鞭毛由此长出，即为鞭毛提供附着点。 12.细菌有哪几种形态？各举一种细菌为代表。 答：细菌有四种形态：球状、杆状、螺旋状和丝状球状、杆状、螺旋状和丝状。分别叫球菌、杆菌、螺旋 菌和丝状菌 球菌、杆菌、螺旋 菌和丝状菌。1】球菌：有单球菌(脲微球菌)，双球菌（肺炎链球菌） 。2】杆菌： 有单杆菌，其中有长杆菌和短杆菌（或近似球形） 。3】螺旋菌：呈螺旋卷曲状， 厌氧污泥中有紫硫螺旋菌、红螺旋菌属和绿螺旋菌属。4】丝状菌：分布在水生 环境，潮湿土壤和活性污泥中。丝状体是丝状菌分类的特征。 7.细菌的一般结构细菌的一般结构：细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、细胞核质。 8.细菌有特殊结构特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、粘液层、菌胶团、衣鞘及光合作用层片。 9.荚膜的功能荚膜的功能： （1）保护功能（抗干燥、抗吞食） ； （2）贮藏物质（可作为细菌 的碳源） ； （3）在水处理中，荚膜能吸附废水中的有机物、无机固体物及胶体物， 把它们吸附在细胞表面，有利于对其的吸收降解。 10.细胞壁的作用细胞壁的作用：固定细胞外形、为鞭毛提供支点、协助鞭毛运动、保护细胞 免受外力的损伤、为正常细胞分裂所必需、控制物质进出、阻拦有害物质进入细 胞、与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性密切相关。 11.细胞膜的作用：细胞膜的作用： （1）控制内外物质的交换（吸收营养和排泄废物） ； （2）膜上 有许多重要的酶（蛋白质） ，是氧化和供能的场所，如：渗透酶、氧化磷酸化酶 等； （3）细胞壁合成的场所； （4）鞭毛的附着点。 12.菌胶团菌胶团：多个细菌个体排列在一起，由公共荚膜包藏形成一定形状的细菌集 团； 菌胶团的形成对于水处理有十分主要的意义，它是废水生物处理中常见的结 构。 13.革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁结构革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁结构有什么异同？各有哪些化学组 成 化学组 成？答：细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两大类，两者的化学组成和 结构不同。革兰氏阳性菌的细胞壁厚，其厚度为 2080nm，结构较简单，含肽 聚糖（包括三种成分：D-氨基酸、胞壁酸和二氨基庚二酸） 、磷壁酸（质） 、少量 蛋白质和脂肪。革兰氏阴性菌的细胞壁较薄，厚度为 10nm，其结构较复杂，为 外壁层和内壁层，外壁层又分三层：最外层是脂多糖，中间是磷脂层，内层为脂 蛋白。内壁层含肽聚糖，不含磷壁酸。两者的细胞壁的化学组成也不停：革兰氏 阴性菌含极少肽聚糖，独含脂多糖，不含磷壁酸。两者的不同还表现在各种成分 的含量不同。尤其是脂肪的含量最明显，革兰氏阳性菌含脂肪量为 1%4%，革 兰氏阴性菌含脂肪量为 11%22%细胞壁结构。 14.古菌包括哪几种？它们与细菌有什么不同？生活习性各是什么？ 答：古菌分为五大群：产甲烷古菌，古生硫酸盐还原菌，极端嗜盐菌，无细胞 壁古生菌和极端嗜热硫代谢均。与细菌的不同： （生活习性生活习性）大多数古菌生活在 极端环境，如盐分高的湖泊水中，极热、极酸和绝对对厌氧的环境。有特殊的代 谢途径，有的古菌还有热稳定性酶和其他特殊酶。繁殖速度较慢，进化速度也比 细菌慢。 15.在pH为6、pH为7和pH为7.5的溶液中细菌各带什么电荷？在pH为1.5的溶液中 细菌带什么电荷？为什么？ 答：细菌体含有50%以上的蛋白质，蛋白质由20种氨基酸按一定的排列顺序 有肽腱连接组成。氨基酸是两性电解质，在碱性溶液中表现出带负电荷，在酸性 溶液中表现出带正电荷，在某一定pH溶液中，按激素啊所带的正电荷和负电荷 相等时的pH成为该氨基酸的等电点【由氨基酸构成的蛋白质也是两性电解质， 也呈现一定的等电点。细菌细胞壁表面含表面蛋白，所以，细菌也具有两性电解 质的性质，它们也有各自的等电点。根据细菌在不同的pH中对一定燃料的着染 性，根据细菌对阴、阳离子的亲和性，根据细菌在不同的pH的电场中的泳动方 向，都可用相应的方法侧的细菌的等电点】。当细菌的培养液的pH若比细菌的 等电点高，细菌的游离氨基电力受抑制，游离羧基电离，细菌则带负电荷；否则 ，游离氨基电离，游离羧基电离受抑制，细菌则带正电。已知细菌的等电点的pH 为25，pH为6、pH为7和pH为7.5的溶液属于偏碱性、中性和偏酸性，都高于细 菌的等电点。所以细菌表面总是带负电荷。而在pH=1.5的溶液中细菌则带正电。 16.革兰氏染色法的机制：(1) 革兰氏染色与等电点的关系：G+菌的等电点低于 G-菌，所带负电荷更多，因此，它与结晶紫的结合力较大，不易被乙醇脱色。(2) 革兰氏染色与细胞壁的关系：G+的细胞壁脂类少，肽聚糖多，G-则相反，故乙 醇容易进入G-细胞，进行脱色。 17.革兰氏染色的步骤：1）在无菌操作条件下，用接种环挑取少量细菌于干净的 载玻片上涂布均匀，固定。2）用草酸铵结晶紫染色1min，水洗去掉浮色（初染 ）。3）用碘碘化钾溶液媒染1min，倾去多余溶液（媒染）。4）用中型脱色剂 如乙醇或丙酮酸脱色，革兰氏阳性菌不被褪色而呈紫色，革兰氏阴性菌被褪色而 成无色（脱色）。5）用蕃红染液复染1min，格兰仕阳性菌仍呈紫色，革兰氏阴 性菌则呈现红色。革兰氏阳性菌和格兰仕阴性菌即被区分开（复染）。 18.细菌菌落细菌菌落：由一个细菌繁殖起来的，有无数细菌组成具有一定形态特征的细 菌集团。 19.芽孢的功能芽孢的功能：（1）菌种鉴别的依据（芽孢的位置、形状、大小等）；（2） 抵抗不良环境的休眠体。 20.芽孢的特点芽孢的特点：（1）壁厚，紧密结实；（2）含水量少（40%）； （3）含有 DPA（2，6吡啶二羧酸），可达干重的15%；（4）含有耐热性酶。 21.判定鞭毛的存在判定鞭毛的存在：a、媒染法；b、在暗视野中，利用活体悬滴法；c、根据细 菌在培养基平板上形成的菌落形态。（有鞭毛菌的菌落：大、薄、不规则、边缘 极不圆整；无鞭毛菌的菌落：外形圆整、边缘光滑、厚度较大。） 22.培养基培养基：人工配制的供给微生物营养物质的基质。固体培养基(加入约1.5%的 琼脂)；半固体培养基(加入0.30.5%的琼脂)；液体培养基。 23.菌落特征菌落特征主要有：大小、形状、光泽、颜色、质地软硬、透明度等。 24.细菌表面电荷和等电点 ：细菌表面带负电荷；由细菌表面的蛋白质（两性电 解质）的等电点和外界的pH值所决定。 25.细菌染色原理及染色方法细菌染色原理及染色方法；1）染色原理：通过染色，可增加菌体与背景的反 差，在显微镜下可清楚地看见菌体的形态。常用的染料是碱性染料（由于细菌表 面经常带负电)。特殊的染色方法：如鞭毛染色、负染色法等。2）染色方法：染 色方法分两大类：简单染色和复合染色。 26.细菌的物理化学性质与污（废）水生物处理的关系细菌的物理化学性质与污（废）水生物处理的关系：污（废）水生物处理的 工作主体是活性污泥中的细菌，细菌的物理化学性质直接关系到污（废）水的处 理效果。如细胞质的多相胶体性质决定细菌在曝气池中吸收污（废）水中的有机 污染物的种类、数量和速度；细菌表面解离层的S型或R型决定其悬液的稳定性 ，即决定其在沉淀池中的沉淀效果；比表面积的大小决定其吸附性；细菌的带电 性与它吸附、吸收污水有机污染物的能力，与载体结合能力，絮凝沉淀性能有关 ；密度和质量与沉淀效果有关。 27.放线菌放线菌：在固体培养基上呈辐射状生长而得名的细菌。 28.菌丝体菌丝体：营养菌丝、气生菌丝、孢子丝。 29.可用什么培养技术判断细菌的呼吸类型和能否运动判断细菌的呼吸类型和能否运动？如何判断？ 答：用穿刺接种技术将细菌接种在含0.3%0.5%的琼脂半固体培养基中培养， 细菌可呈现出各种生长状态。 根据细菌的生长状态判断细菌的呼吸类型和鞭毛有 无，能否运动。判断细菌呼吸类型：如果细菌在培养基的表面及穿刺线的上部 生长者为好氧菌。沿着穿刺线自上而下生长者为兼性厌氧菌或兼性好氧菌。如果 只在穿刺线的下部生长者为厌氧菌。判断细菌能否运动：如果只沿着穿刺线 生长者为没有鞭毛，不运动的细菌；如果不但沿着穿刺线生长而且穿透培养基扩 散生长着为有鞭毛运动的细菌。 第三章 真核生物第三章 真核生物 1、何谓原生动物？它有哪些细胞器和营养方式？ 答：原生动物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。原生动物为 单细胞，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（较高级类型有两个和），故属真核微生物。 营养方式营养方式：全动性营养、植物性营养和腐生性营养三种方式。 6.微型后生动物的指示作用微型后生动物的指示作用1、轮虫是水体寡污带和污水生物处理效果好的指 示生物。2、线虫是污水净化程度差的指示生物。3、寡毛类动物：红斑顠体虫： 能够蚕食活性污泥；颤蚓、水丝蚓：是水体底泥污染的指示生物，能够富集重金 属 4、浮游甲壳生物它们是河流污染和水体自净的指示生物 7.原生动物在正常的环境条件下都各自保持自己的形态特征，但当环境条件变化， 超过其适应能力时，都可使原生动物不能正常生活而形成胞囊。所以在水体自净 和污水生物处理中，一旦形成胞囊，就可判断污水处理不正常。 8.胞囊的形成过程： 先是虫体变圆， 鞭毛、 纤毛或伪足等细胞器缩入体内或消失， 细胞水分陆续有伸缩泡排除，虫体缩小，最后伸缩泡消失，分泌一种胶状物质于 体表，尔后凝固形成胞壳。胞壳有两层，外层较厚，表面凸起，内层薄而透明。 胞囊很轻易随灰尘漂浮或被其他动物带至地方， 胞囊遇到适宜环境其胞壳破裂回 复虫体原型。 9.常见的浮游甲壳动物有剑水蚤和水蚤剑水蚤和水蚤。 水蚤的血液含血红素，血红素溶于血浆，肌肉、卵巢和肠壁等细胞中也含血 红素。血红素的含量常随环境中溶解氧量的高低而变化。水体中含氧量低，水蚤 的血红素含量高；水蚤的含氧量高，水蚤的血红素含量低。由于在污染水体中的 溶解氧低，清水中氧的含量高，所以，在污染水体中的水蚤颜色比在清水中的红 些，这就是水蚤常呈不同颜色的原因，是适应环境的表现。可以利用水蚤的这个 特点，判断水体的清洁程度 9.绿藻是藻类生理生化研究的材料及宇宙航行的供氧体，有的可制藻胶。绿藻在 水体自净中起净化和指示生物的作用。 10.按酶在细胞的不同部位可把酶分为胞外酶、胞内酶和表面酶。 按催化反应类 型可分为水解酶类、氧化还原酶类、异构酶类、转移酶类、裂解酶类和合成酶类 。 按酶作用底物的不同可分为淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、核糖核酸 酶。 11.酵母菌的细胞结构酵母菌的细胞结构：有细胞壁、细胞质膜、细胞核、细胞质及内含物。酵母 菌的细胞组分含葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质及脂类。发酵型和氧化型酵母。 9.霉菌有营养菌丝和气生菌丝。霉菌的菌落霉菌的菌落呈圆形绒毛状、絮状或蜘蛛网状。比 其他微生物的菌落都答，长得很快可蔓延至整个平板。霉菌菌落疏松，与培养基 结合不紧， 用接种环很容易挑取。 放线菌的菌落放线菌的菌落是由一个分生孢子或一段营养菌 丝生长繁殖引起许多菌丝互相缠绕而成， 质地紧密， 表面呈绒状或紧密干燥多皱。 菌丝潜入培养基，整个菌落像是潜入培养集中，不易被挑取。有的菌落成白色粉 末状，质地松散，易被挑取。 第四章 微生物生理第四章 微生物生理 1.酶酶是由细胞产生的、能在体内或体外起催化作用的一类具有活性中心和特殊构 象的生物大分子，包括蛋白质类酶和核酸类酶。 2.酶的活性中心酶的活性中心是指酶的活性部位，是酶蛋白分子中直接参与和底物结合，并与 酶的催化作用直接有关的部位。 3.酶的分类酶的分类：根据酶所催化的反应类型，把酶划分为6类。水解酶、氧化-还原酶、 转移酶、裂解酶、异构酶、合成酶。 4.酶的活性中心有二个功能部位：结合部位和催化部位。 5.酶的催化特性酶的催化特性：1）一般催化剂的共性；2）具有高度专一性；3）催化反应条 件温和；4）酶对环境条件极为敏感；5）酶的催化效率极高。 6.影响酶促反应速度的因素影响酶促反应速度的因素：A.酶浓度（或质量）B.底物浓度C. pH的影响D. 温 度的影响E. 激活剂的影响。F.抑制剂的影响。 7.微生物需要的营养物质微生物需要的营养物质有水、碳素营养源、氮素营养源、无机盐及生长因子。 8.培养基：培养基：根据各种微生物的营养要求，将谁、碳源、氮源、无机盐和生长因子 等物质按一定的比例配制而成的，用以培养微生物的基质。根据实验目的和用途 不同，培养基可分为：基础培养基、选择培养基、鉴别培养基和富集培养基。按 物质的不同，培养基可分为合成培养基、天然培养基和符合培养基。 9.选择培养基选择培养基就是用以抑制非目的微生物的生长并使所要分离的微生物生长繁 殖的培养基。麦康盖培养基、乳糖发酵培养基。配制选择培养基时可加入染料、 胆汁盐、金属盐类、酸、碱或抗生素等其中的一种。 10.起鉴别和区分不同细菌作用的培养基叫鉴别培养基鉴别培养基。常用的鉴别培养基远滕 氏培养基、醋酸铅锌培养基、伊红-美蓝（EMB）培养基等。 11.细胞膜以四种方式控制物质的运送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。 12.微生物的生物氧化：是指发生在活细胞内一系列产能代谢的总称。 13.ATP的生成方式的生成方式：（1）氧化磷酸化（2）底物水平磷酸化（3）光合磷酸化。 14.发酵发酵是指在无氧条件下，底物脱氢后所产生的还原力H不经过呼吸链传递而 直接交给某一内源氧化性中间代谢产物， 以实现底物水平磷酸化产能的一类低效 产能反应。 15.发酵过程发酵过程：葡萄糖为起始底物，先行糖酵解（EMP途径）（产生丙酮酸） 按各种发酵类型继续发酵生成各种最终产物。 16.好氧呼吸的产能效率好氧呼吸的产能效率：1mol丙酮酸在TCA循环中，可产生4mol NADH2， 1 mol NADH2通过电子传递体系重新氧化成为NAD，同时可生成3mol ATP，则 4molNADH2被氧化生成12molATP。 可生成1mol GTP， 1mol GTP转变成1mol ATP； 可生成1mol FADH2，1mol FADH2转变成2mol ATP；则：1mol丙酮酸在TCA循 环中共生产12+1+2=15mol ATP。 1mol葡 萄糖可在EMP途径形成2mol丙酮酸， 则在TCA循环中可形成： 215=30molATP， 由于葡萄糖的好氧呼吸包括两部分，TCA已知产生30mol ATP。EMP途径在发酵 时净剩2molATP，在发酵过程中，可产生2mol NADH2，则可换算成：23 6molATP 因此， 1mol葡萄糖可产生：30+2+638molATP。 33.电子传递体系电子传递体系： 有氧呼吸中传递电子的一系列偶联反应。 组成： NAD或NADP、 FAD或FMN、辅酶Q、细胞色素a、a3、b、c、c1等。 34.水体自净水体自净是指水体接纳了一定量的有机污染物后，在物理、化学和水生生物 等因素的综合作用下得到净化，水质恢复到污染前的水平和状态。 35.水体自净过程水体自净过程： 有机污染物排入水体后被水体稀释，有机和无机固体沉入 河底； 好氧细菌把有机物分解为简单有机物和无机物，DO急速下降，此时 鱼类绝迹， 厌氧菌大量繁殖， 对有机物进行厌氧分解。 有机物被完全无机化， 生成CO2、H2O、PO43、NH3和H2S(NO3和SO42-)； 细菌死亡，DO上 升，水质变清，高等水生动物重新出现，水体恢复到污染前的状态和功能，自净 过程完成。 36.水体自净的指标水体自净的指标：(1) P/H 指数：反映了水污染和自净程度；(2) 氧浓度昼夜 变化幅度和氧垂曲线。 37.污化指示生物污化指示生物包括细菌、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蚯蚓、软体动物和水生昆虫。 38.指示作用指示作用：（1）多污带