环境工程微生物重点及答案.doc

第一章 非细胞结构的超微生物1、病毒的特点形体微小（nm级别）,在电子显微镜下可观察到,可通过细菌滤器无细胞结构,是一类分子生物主要成分为核酸和蛋白质两种每一种病毒只含有一种核酸,DNA或RNA体内无产能的酶系统和蛋白质合成系统 在宿主体内,通过核酸复制和核酸蛋白质装配来增殖,无个体生长和二均分裂的细胞繁殖方式在宿主体内活细胞专性寄生在离体条件下,以无生命的化学大分子状态存在,可形成结晶病毒对一般的抗菌素不敏感,但对干扰素敏感2、 噬菌斑 将噬菌体的敏感细菌接种在琼脂固体培养基上生长形成许多个菌落，当接种稀释适度的噬菌体悬液后引起点性感染，在感染点上进行反复的感染过程，宿主细菌菌落就一个个的裂解成一个个空斑，这些空斑就叫噬菌斑。3、 噬菌体的分类及其原因？毒（烈）性噬菌体：侵入宿主细胞后，随即引起宿主细胞裂解的噬菌体称作毒性噬菌体。温和噬菌体：当它侵入宿主细胞后，其核酸附着并整合在宿主染色体上，和宿主的核酸同步复制，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较温和噬菌体。4、噬菌体侵染细菌的过程？入侵过程：吸附、侵入、复制、粒子成熟（装配）、寄主细胞裂解（释放）5、 溶源性细胞溶源性细胞：含有原噬菌体的宿主细胞为溶源性细胞，溶源性细胞有遗传性，子代也为溶源，溶源性细胞的其他特点：（1）易被诱发裂解（2）具有免疫性。即噬菌体可侵染非溶源性宿主细胞，不侵染溶源性细胞。（3）溶源性细胞可以复愈。有时原噬菌体自行消失。（4）溶源细胞的其他性状可发生改变，这种转换成为溶源性转换。6、紫外线破坏病毒的机理？紫外辐射：灭活部位是病毒的核酸，使核酸中的嘧啶环受到影响。第二章 原核微生物1、 细菌的一般结构有哪些？ 细菌为单细胞结构，所有的细菌均有如下结构：细胞壁、细胞膜、细胞质及其内含物、拟核。部分细菌有特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、粘液层、衣鞘及光合作用等。2、 革兰氏染色的步骤？第一步：结晶紫使菌体着上紫色第二步：碘和结晶紫形成脂溶性大分子复合物，分子大，能被细胞壁阻留在细胞内。第三步：酒精脱色，细胞壁成分和构造不同，出现不同的反应。G菌：细胞壁厚，肽聚糖网状分子形成一种透性障，当乙醇脱色时，肽聚糖脱水而孔障缩小，故保留结晶紫-碘复合物在细胞膜上。呈紫色。G菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，其脂含量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，沙黄复染后呈红色。3、 叙述细菌细胞膜的结构及其功能。1）控制细胞内、外的物质（营养物质和代谢废物）的运送和交换。2）维持细胞内正常渗透压的屏障作用。3）合成细胞壁各种组分（脂多糖、肽聚糖、壁磷酸）和荚膜等大分子的场所。4）进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地。5）传递信息。4、叙述细菌细胞壁上的附属结构及其功能第三章 真核微生物原生动物的一般特征（一）原生动物的概念、细胞结构及功能（1）是动物中最原始、最低等、结构最简单的单细胞动物。（2）为单细胞，没有细胞壁，有细胞质膜、细胞质，有分化的细胞器，细胞核有核膜，故为真核生物。（3）存在于海洋、湖水、河水、池水、土壤。与高等动物或人体内寄生或共生。活性污泥法废水处理中原生动物吞食细菌，对污水净化起到一定作用。（二）原生动物的营养类型 1、全动性营养:以其他生物（如细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、藻类、比自身 小的原生动物和有机颗粒）为食。 2、植物性营养少数含有光合色素，吸收CO2和无机盐进行光合作用。 3、腐生性营养腐生性营养是指某些无色鞭毛虫和寄生的原生动物，借助体表的原生质膜吸收环境和寄主中的可溶性的有机物为营养。（三）原生动物的繁殖无性和有性繁殖，无性生殖为二分裂法。环境条件差时出现有性生殖。第四章 微生物的生理1、培养基按组成物的性质分，有哪几类？ 合成培养基(synthetic media) 指由化学成分完全了解的物质配制而成的培养基。 优点：成分精确，重复性好； 缺点：配制复杂，成本较高。 天然培养基 (complex media) 指用化学成分并不十分清楚或化学成分不恒定的天然有机物质配制而成的培养基。 优点：营养丰富，配制方便，成本低； 缺点：成分难以确定，无法应用于精细实验中。 半合成培养基(semi-synthetic media) 指一类主要用已知化学成分的试剂配制，同时又添加某些未知成分的天然物质制备而成的培养基。 优点：配制方便，成本较低。 2、 叙述营养物质进入微生物细胞的方式？比较项目单纯扩散促进扩散主动运输基团转位能量消耗不需要不需要需要需要被运输分子无特异性有特异性有特异性有特异性物质运输方向由浓到稀由浓到稀由稀到浓由稀到浓运输后物质的结构无变化无变化无变化无变化运输速度慢快快快胞内外浓度相等相等胞内浓度高胞内浓度高特异载体蛋白无有有有 单纯扩散(simple diffusion) 是指杂乱运动的、水溶性的溶质分子通过细胞膜中含水的小孔从高浓度区向低浓度区进行物理扩散的进出细胞的过程。脂溶性物质被磷脂层溶解而进入细胞。营养物质：水、O2、CO2特点： a 没有载体的协助b 无需能量c 沿浓度梯度扩散，扩散速度慢 促进扩散(facilitated diffusion) 指利用渗透酶(载体蛋白)将营养物质从细胞膜的外表面运送到内表面并释放的过程。营养物质：氨基酸、单糖、维生素、无机盐、金属离子等特点：a 需要渗透酶b 不消耗代谢能量c 沿浓度梯度 主动运输(active transport ) 指营养物质从低浓度向高浓度移动且消耗能量的运输方式。营养物质：氨基酸、糖、无机离子(K、Na、H)、硫酸盐、磷酸盐、有机酸等特点： a 需要渗透酶，对底物有特异性 b 消耗能量c 底物进入细胞时，其化学结构没有发生改变d 可以进行逆浓度运输基团转位(group translocation) 是一种主要存在于厌氧菌和兼性厌氧菌的需要代谢能量的运输方式，存在于某些原核生物中。主要运输的物质：糖特点：a 需要消耗能量 b 底物化学结构发生改变(一般呈磷酸化的形式)c 需载体蛋白，对底物有特异性d 逆浓度3、名词解释（1）底物水平磷酸化：在底物氧化过程中脱下的电子或氢不经过电子传递链传递，而是生成含高自由能的中间体，这一中间体将高能键()交给ADP，使其磷酸化形成ATP。这种能量转换方式主要存在于发酵作用中。（2）氧化磷酸化：底物在氧化过程中通过位于线粒体内膜上的电子传递链将电子传递给氧或其它氧化型物质，并形成ATP。这种能量转换方式主要存在于有氧呼吸和无氧呼吸中。（3）光合磷酸化：光引起叶绿素、菌绿素或菌紫素逐出电子，通过电子传递产生ATP的过程。主要存在于光合作用中。4、计算1mol葡萄糖完全氧化共产生ATP的数目1mol 葡萄糖2mol 丙酮酸（15ATP/mol）+糖酵解（8mol）=38mol 第五章 微生物的生长繁殖与生存因子1、重金属的杀菌机理。 其与酶的SH结合，使酶失活； 与菌体蛋白结合，使之变性或沉淀。2、兼性厌氧菌既能在有氧条件，又能在无氧条件下生长的原因。l 好氧条件：氧化酶活性强，细胞色素及电子传递体系的其它组分正常存在；l 无氧条件：氧化酶无活性，细胞色素和电子传递体系的其它组分减少或全部丧失。3、紫外线辐射杀菌的作用机理是什么？ 微生物细胞中的核酸、蛋白质等对紫外辐射有特别强的吸收能力，可引起DNA链上的两个邻近的胸腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚体(T=T)，使DNA不能复制，导致死亡。4、抗生素是如何杀菌和抑菌的？ 抑制细胞壁的合成，如青霉素； 抑制革兰氏阳性菌中肽聚糖的合成，破坏细胞壁的形成。 革兰氏阴性菌的肽聚糖含量低，只受到部分损伤。 人和动物没有细胞壁，不含肽聚糖，不受青霉素的影响。 破坏细胞膜功能，如多粘菌素；多粘菌素中的游离氨基与革兰氏阴性菌细胞质膜中的磷酸根（PO43-)结合，损伤细胞质膜。 抑制蛋白质合成，如氯霉素，四环素、链霉素等；同时能与核糖核蛋白结合，抑制微生物蛋白质的合成，还能与酶组成中的金属结合，抑制酶的活性。 干扰核酸代谢，如利福霉素、新生霉素、丝裂霉素、灰黄霉素。与DNA分子双链之间互补的碱基形成交联，影响DNA双链的分开，从而破坏DNA的复制。放线菌素D只与DNA双链结合，阻碍遗传信息的转录和RNA的合成，但不阻止单链DNA的合成，因此，放线菌素D不能抑制单链DNA和单链RNA的病毒。5、获得纯种菌的方法是？利用平板划线接种法，通过在平板上划线，将混杂的细菌在琼脂平板表面充分的分散开，使单个细菌能固定在一点上生长繁殖，形成单个菌落，再将单个菌落进行纯培养便可以获得纯种菌。第六章 微生物的遗传和变异1、PCR技术的原理及操作步骤？原理: PCR技术是一种具有选择性的体外扩增DNA或RNA片段的方法。首先将待扩增DNA模板加热变性，解旋，两链分开成两条单链，然后，在退火温度条件下引物同模板杂交，用两引物ssDNA与两条变性DNA的两端序列实现特异性复性结合。步骤：1、加热变性2、退火3、延伸4、将扩增产物琼脂糖凝胶电泳2、基因工程（名词）基因工程是指在基因水平上的遗传工程，又叫基因剪接或核酸体外重组。3、基因工程的操作步骤（1）先从共体细胞中选择获取带有目的基因的DNA片段（2）将目的DNA的片段和质粒在体外整合（3）将重组体转入受体细胞（4）重组体克隆的筛选与鉴定（5）外源基因表达产物的分离与提纯4、遗传密码的特性？（1）连续的（2）兼并性（3）兼并密码子中，不同生物往往偏向使用其中的一种，这种经常被使用的密码子称为偏爱密码子。（4）密码子的专一性。氨基酸主要由前2个碱基决定，第3个碱基的改变，不致引起氨基酸的改变。（5）64个密码子中，3个不编码任何氨基酸，是肽链合成的终止密码子。UAG、UAA、UGA。（6）密码子的通用性5、叙述乳糖操纵子模型。（1）没有乳糖时，阻遏蛋白有活性，RNA聚合酶不能与启动基因结合，不能达到结构基因，不能转录。（2）有乳糖时，阻遏蛋白没有活性。（3）乳糖操纵子是一个自我调节的系统，乳糖存在时产生一系列的酶，反之，则没有酶的产生。第七章 微生物生态1、什么是AGP？如何测定AGP？AGP：藻类生产的潜在能力 把特定的藻类接种在天然水或废水中，在一定的光照度和温度条件下培养，使藻类增长到稳定期为止，通过测干重或细胞数来测定其增长量方法： 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。2、水体自净（名词）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后得到净化，水质恢复到污染前的水平和状态。3、水体富营养化水体富营养化是指水体中氮、磷等元素含量过高而引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖的现象。4、土壤自净土壤自净是指土壤对施入其中一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解能力，通过各种物理、生化过程自动分解污染物，使土壤恢复到原有水平的净化过程。5、生态系统生态系统 是在一定时间和空间范围内，由生物与它们的环境通过能量流动和物质循环所组成的一个自然体。6、氧垂曲线河流受到污染后，河水中DO含量的变化情况用一条曲线来表示，曲线呈下垂状，叫做氧垂曲线。第八章 微生物在环境物质循环中的作用1、何谓氨化作用、消化作用、反硝化作用、固氮作用？它们各有哪些微生物作用？脱氨作用：有机氮化合物在氨化微生物的脱氨基作用下产生氨的过程称为氨化作用。如：生芽孢杆菌消化作用：在有氧条件下，氨经亚硝酸菌和硝酸菌的作用转化为硝酸的过程。如：亚硝化细菌，硝化细菌，G，为好氧菌反硝化作用：反硝化细菌将硝酸盐还原为氮气的过程。如：施氏假单胞菌，脱氮假单胞菌，荧光假单胞菌，紫色色杆菌，脱氮色杆菌等固氮作用：在固氮微生物的固氮酶催化作用下，把分子氮转化为氨，进而合成有机氮化合物的过程。固氮微生物：根瘤菌、圆褐固氮菌、光合细菌等。2、叙述淀粉的好氧分解和厌氧分解过程。有哪些微生物和酶参与？好氧条件下：淀粉先水解成葡萄糖，进而酵解成丙酮酸，经三羧酸循环完全氧化成二氧化碳和水厌氧条件下：淀粉厌氧条件下水解生成葡萄糖 再由乙醇发酵产生乙醇和二氧化碳或者在专性厌氧菌作用下经丙酮丁醇发酵和丁酸发酵产生丙酮丁酸乙酸二氧化碳和水降解淀粉的微生物途径中：枯草芽孢杆菌、根霉、曲霉途径中：根霉、曲霉、酵母菌途径中：丙酮丁醇梭状芽孢杆菌、丁醇梭状芽孢杆菌途径中：丁酸梭状芽孢杆菌参与催化淀粉降解的酶(1)-淀粉酶 是一种内切酶，能够水解淀粉分子内部的-1,4-糖苷键，其产物的构型均为-构型，故称为-淀粉酶。经过该酶的作用，淀粉液的粘度下降，因而又称为液化型淀粉酶。 (2)-淀粉酶 是一种外切酶，由于该酶的作用部位是-位的糖苷键，故称为-淀粉酶。 (3)糖化淀粉酶 作用产物有两种：如果被作用的底物是直链淀粉，则产物为葡萄糖（该酶由此得名）；如果被水解的底物是支链淀粉，其产物是葡萄糖和带有-1,6-糖苷键的支链寡糖。 (4)淀粉酶 作用于支链淀粉中直链和支链交接处的-1,6-糖苷键。 3、何谓硫化作用？有哪些硫化细菌？硫化作用 在有氧条件下，通过硫细菌的作用将还原态无机硫化物氧化为硫酸的过程。硫化细菌和硫磺细菌参与硫化作用。 氧化硫硫杆菌 氧化元素硫能力强、迅速，专性自养菌。 氧化亚铁硫杆菌 可氧化硫酸亚铁、硫代硫酸盐同时获得能量4、叙述汞循环 自然界中汞循环如下图所示，含汞工业废物随废水排放到水体中；大气中的汞由于雨水冲刷带到土壤和水体中，再由土壤细菌和水体底泥中的脱硫弧菌及其他细菌转化为甲基汞。甲基汞由于化学作用转化为单质汞，他有水体释放到大气后被大气中的H2O2氧化为Hg2+ 在随雨水到水体，在化学作用条件下转化为CH3Hg+;通过为生物转化为（CH3）2Hg。（CH3）2Hg被鱼食用，再转移到鸟的体内。第九章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理1、活性污泥的组成如何？（1）好氧活性污泥的组成：具有活性的微生物群体(Ma)；微生物自身氧化的残留物(Me)；原污水挟入的不能为微生物降解的惰性有机物质(Mi)；原污水挟入的无机物质(Mii)（2）厌氧活性污泥的组成：将大分子水解为小分子的水解菌。将小分子的单糖、氨基酸等发酵为氢和乙酸的发酵细菌。氢营养型和乙酸营养型的古菌。利用H2和CO2合成CH4的古菌。厌氧的原生动物2、控制活性污泥丝状膨胀的对策？1、控制溶解氧2、控制有机负荷BOD5污泥负荷在0.2-0.3kg/(kgMLSSd)为宜。BOD5污泥负荷过高，如在0.38/(kgMLSSd)以上时，容易发生污泥丝状膨胀。3、改革工艺浮游球衣菌等丝状菌去除有机物的能力强，但在二沉池中使泥水分离困难；将活性污泥法改为生物膜法，如在曝气池中加填料改为生物接触氧化法，还可将二沉池的沉淀法改为气浮法，既可以提高有机物的处理效果，脱氮脱磷，还能有效地克服活性污泥丝状膨胀。3、活性污泥膨胀的机理是？（1）对溶解氧的竞争经研究，曝气池中溶解氧在2mg/L时，直径为500um的絮凝体中心点处的溶解氧只有0.1mg/L，絮凝体表面的微生物得到较多的溶解氧，内部微生物处于缺氧状态。如果曝气池溶解氧长期维持在较低水平，则明显有利于丝状细菌的优势生长。（2）对可溶性有机物的竞争低分子糖类和有机酸有利于丝状细菌生长，容易发生活性污泥的丝状膨胀。（3）对氮、磷的竞争理想比 BOD5：N：P=100：5：1如果氮、磷比例小于上述关系，在低氮、磷情况下，丝状菌具有较大的比表面积，有利于它对菌胶团细菌争夺氮和磷而优势生长。（4）有机物冲击负荷影响有机物冲击负荷影响是指流入生产装置的污（废）水中的有机物浓度、组成及流量发生急剧变化。供氧量不变，而溶解氧迅速被消耗，导致丝状菌对氧的竞争大于菌胶团细菌，出现污泥丝状膨胀。4、活性污泥法的基本流程？并叙述各部分在污水处理中的作用。活性污泥法的基本组成 曝气池：反应主体 二沉池： 1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。 回流系统： 1）维持曝气池的污泥浓度；2）改变回流比，改变曝气池的运行工况。 剩余污泥排放系统： 1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。 供氧系统： 提供足够的溶解氧。5、分析活性污泥法处理污水中微生物、BOD以及溶解氧之间的变化关系。第十章 污水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理1、人工湿地在人工建造的类似于沼泽的湿地内，放置一定高度的填料，在其上种植特定的水生物，在这些水生物发达根系的周围生长着丰富的多样的微生物群体。基质 水生植物和微生物3者与污水构成一个类似于天然沼泽地的特殊的生态系统。2、水消毒的方法？煮沸法 加氯法 臭氧消毒 过氧化氢消毒 紫外辐射消毒 微电解消毒3、污水为什么要进行脱氮除磷？水中氮 磷过多最大的危害是引起水体富营养化 蓝细菌，绿藻等大量繁殖 有的蓝细菌产生毒素 毒死鱼虾等水生生物和危害人体健康由于它们的死亡腐败引起水体缺氧 是水源水质恶化不但影响人类生活还严重影响工农业生产。4、何谓聚磷菌？ 是指能够吸收磷酸盐 并将磷酸盐聚集成多聚磷酸盐贮存在细胞内的一群微生物的统称第十一章 固体废物与废气的微生物处理及微生物群落 1、叙述好氧堆肥的机理及过程。 参与堆肥发酵的微生物有哪些？好氧堆肥是在通空气的条件下，好氧微生物分解大分子有机固体废物为小分子有机物，部分有机物被矿化成无机物；并放出大量的热量，是温度升高至50-65度，如果不通风，温度会升高到80-90度。这期间发酵微生物不断地分解有机物，吸收利用中间代谢产物合成自身细胞物质，生长繁殖；以其更大数量的微生物群体分解有机物，最终有机固体废物完全腐熟成稳定的腐殖质。过程：发热阶段 高温阶段 降温阶段 熟化阶段微生物：中温好氧的细菌和真菌，好热性的细菌 放线菌和真菌，嗜热高温细菌和放线菌2、卫生填埋的机理？第十二章 微生物新技术在环境工程中的应用微生物染料电池1、酶制剂剂型有几种？（一）酶制剂剂型（二）稀液体酶制剂（三）浓液体酶制剂（四）干燥粉状酶制剂（五）结晶酶（六）固定化酶2、酶和