上海师范大学环境微生物环境微生物考点汇总.docx

70-75%+* 90%环境微生物学教学大纲（应化专业）绪论*微生物的概念微生物的概念：肉眼看不见的、具有生长繁殖、遗传变异能力和新陈代谢功能的一类个体微小、必须借助于显微镜才能观察到的生物。微生物的分类(简单划分、三域系统、六界系统)微生物的简单划分：按细胞结构的有无非细胞结构微生物、细胞结构微生物按细胞核膜、细胞器及有丝分裂等的有无原核微生物、真核微生物三域系统/三原界（域）:古菌域（古细菌原界）：仅有古细菌,包括产甲烷细菌,极端嗜热细菌和极端嗜盐细菌;细菌域（真细菌原界）：仅有真细菌,包括细菌和蓝藻;真核生物域（真核生物原界）：包括原生生物界,真菌界, 植物界和动物界.六界系统（我国王大耜教授提出的）：非细胞结构病毒界具细胞结构 原核细胞生物原核生物界（包括细菌域古菌域）具细胞结构 真核细胞生物 真核原生生物界、真菌界、动物界、植物界 （真核生物域） 细菌、古菌和真核生物的系统发育图 微生物的分类单位微生物的的分类单位从大到小依次为：界、门、纲、目、科、属、种*微生物的命名(双名法)双名法的规则：微生物的学名依属和种而命名，由两个拉丁字或希腊字或拉丁化了的其它文字组成，属名在前，为名词，开头字母大写，是该微生物的主要特征。种名在后，为形容词。例：灰色链霉菌 Streptomyces griseus粗糙链孢霉：Neurospora crassa原核微生物和真核微生物各自的含义、区别含义：原核：原核生物细胞有明显的核区，核区内只有一条双螺旋结构的脱氧核糖核酸（DNA）构成的染色体；原核生物细胞的核区没有核膜包围，称为原核。 真核：真核生物细胞内有一个明显的核，其染色体除含有双螺旋结构的脱氧核糖核酸（DNA）外还含有组蛋白，核由一层核膜包围，称为真核。区别：*微生物的特点(1) 个体极小 (2) 分布广、种类繁多 (3) 繁殖快 (4) 易变异第一章非细胞结构的超生物病毒病毒的一般特征1.个体极小，能通过细菌滤器，需借助电子显微镜观察；2.专性寄生，没有独立的代谢功能，只能在特定的宿主细胞内繁殖；3.没有细胞结构，大多数病毒只是蛋白质和核酸组成的大分子，且只含单种核酸（DNA或 RNA）；4.繁殖方式是依靠宿主的代谢体系进行“复制”；5.它对一般的抗生素不敏感，但对于干扰素敏感；6.只有在宿主体内才表现出生命的特征，在体外具有生物大分子的特征。*病毒的分类通常根据宿主将病毒分为三大类：动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬菌体）按照核酸分类：病毒的构型动物病毒的形态有：球形、卵圆形、砖形植物病毒的形态有：杆状、丝状和球状噬菌体病毒的形态有：蝌蚪状和丝状噬菌体、烟花草叶病毒、SARS的构型看PDF噬菌体烟草花叶病毒SARS*病毒的一般大小大小动物病毒：痘病毒(200350 nm) ( 200250 nm)口踢役病毒(1022nm)植物病毒：甜菜黄叶病毒(1250nm)南瓜花病毒(22nm)噬菌体病毒：大肠杆菌噬菌体T2、T4、T6头部：90 60nm尾部：10020nm大肠杆菌噬菌体f225nm最大病毒和最小病毒举例最大的病毒是天花病毒，最小的病毒是黄热病毒。病毒的化学组成病毒的主要化学组成有蛋白质、核酸、少数较大的病毒含脂类和多糖，如痘病毒。脂类中磷脂占5060 %，其余则为胆固醇；多糖常以糖脂、糖蛋白形式存在。病毒的结构及相关表述整个病毒体可以分成两部分：蛋白质部分、核酸部分病毒的三种结构： 衣壳粒以对称的方式，有规律地排列，构成病毒的蛋白质外壳，称蛋白质衣壳； 衣壳中包含病毒的核酸，即核髓； 有的病毒的核衣壳外还有被膜包围。核髓和衣壳合称核衣壳。完整的病毒颗粒称病毒粒子。1. 蛋白质衣壳蛋白质衣壳是由一定数量的衣壳粒（由一种或几种多肽链折叠而成的蛋白质亚单位）按一定排列组合构成的病毒外壳，称蛋白质衣壳。由于衣壳粒的排列组合不同，使病毒有三种对称性构型：立体对称型、螺旋对称型和复合对称型蛋白质衣壳的功能： 蛋白质是病毒的主要成分，它主要用于构成病毒的外壳。以保护病毒的核酸。 病毒蛋白质外壳决定病毒感染的特异性，与易感细胞表面存在的受体有特异亲和力，能促进病毒粒子的吸附。 病毒的蛋白质还决定其抗原性，会刺激机体产生相应的抗体。2.核酸内芯每种病毒只含有单一类型的核酸（DNA或RNA）。动物病毒有的是DNA型，有的是 RNA 型；植物病毒绝大多数属RNA型，少数为DNA型，噬菌体多数为DNA型，少数为RNA型。核酸内芯的功能：决定病毒的遗传、变异和对敏感宿主细胞的感染力。3.被膜有的病毒的核衣壳外有一层松散的被膜（囊膜），被膜主要由蛋白质（常为糖蛋白）和脂类组成。*大肠杆菌T系噬菌体的繁殖过程（见图）其繁殖过程包括 ：1.吸附 2. 侵入 3. 复制 4. 装配 5. 释放细菌/病毒的溶原性、溶原性细菌的特征病毒的溶源性：噬菌体有烈性噬菌体和温和性噬菌体两种类型。烈性噬菌体：感染宿主细胞后，立即引起细胞裂解的噬菌体称为烈性噬菌体。温和性噬菌体：感染宿主细胞后，并不马上引起细胞裂解，而是以“原噬菌体”方式整合在宿主细胞的DNA中，随寄主繁殖而延续传代的噬菌体称为温和性噬菌体或溶源性噬菌体。含有温和噬菌体核酸的宿主细胞就称作溶原细胞。细菌的溶原性溶原性是细菌的遗传特性，即每个溶原性细菌的子细胞一般也是溶原性的。在溶原性细菌内的温和噬菌体核酸称原噬菌体。原噬菌体不同于营养期的噬菌体，它没有感染性，对宿主一般无不良影响。溶原性细菌的特征：1. 具有产生噬菌体的潜在能力：溶原性细菌培养时，大多数原噬菌体不进行营养繁殖，但少数会自发脱离染色体，导致细菌裂解。2. 具有抗同原噬菌体感染的“免疫性”。即溶原性细菌对其本身产生的噬菌体或外来的同源性噬菌体不敏感，这些噬菌体虽然可以进入溶原性细菌，但不能增殖，也不能导致溶原性细菌细菌的裂解。3. 溶原性细菌的复愈。溶原性细菌有时会丢失原噬菌体，又成为非溶原性细菌，称为溶原性细菌的非溶原化，此时，溶原性细菌并没有发生裂解。4. 获得新的生理特性。如白喉杆菌只有感染了特定的原噬菌体后，才会产生白喉毒素，引起被感染机体发病。病毒的培养特征、病毒的培养基（一）病毒在液体中的培养特征将噬菌体的敏感细菌接种在液体培养基中，经培养后敏感细菌均匀分布在培养基中而使培养基浑浊。然后接种噬菌体，敏感细菌被噬菌体感染后发生菌体裂解，原来浑浊的悬浮液变成透明的溶液。（二）病毒在固体培养基中的培养特征将噬菌体的敏感细菌接种在固体培养基上生长形成许多菌落，当接种稀释适度的噬菌体后引起点性感染，在感染点上进行反复的感染过程，宿主细菌菌落就一个个地被裂解成一个个的空斑，这些空斑就叫噬菌斑。病毒的培养基病毒是专性寄生在活的敏感宿主细胞内才能生长繁殖的微生物。所以病毒的培养基活的敏感细胞。敏感细胞要具备如下条件 ：1.必须是活的敏感动物或活的敏感动物组织细胞；2.能提供病毒附着的受体；3.敏感细胞内没有破坏特异性病毒的限制性核酸内切酶。病毒的培养（如何分离培养噬菌体）噬菌体的分离培养：用双层琼脂法培养。首先制作底层琼脂培养基：适合某种宿主细菌的生长；再制作含宿主细菌的软琼脂培养基，加入噬菌体，倒入先前制作的琼脂平板上，凝固后培养。第二章原核微生物本章提到的各种代表微生物（课件中提到的微生物）古菌：革兰氏阳性古菌，产甲烷菌，甲烷八叠球菌，极端嗜盐菌，热原体目，古生硫酸盐还原菌，嗜热嗜酸菌。细菌：金黄色葡萄球菌，芽孢肝菌，古菌(Archaea)的一般特点1. 形态：多样，有的扁平，有的有精确的方角；2. 结构：细胞膜、细胞壁与细菌差别很大；3. 代谢：古菌在代谢过程中有许多特殊的辅酶；4. 呼吸类型：多数古菌为严格厌氧、兼性厌氧，少数专性好氧；5. 繁殖方式与速度：古菌繁殖速度较慢，进化速度也比细菌慢；例：甲烷细菌需几天甚至十几天繁殖一代。6. 生活习性：大多数古菌生活在极端环境，如盐分高的湖泊中，极热、极酸和绝对厌氧的环境。它有特殊的代谢途径，有的古菌还有热稳定性酶和其他特殊酶。例：热网菌属（Pyrodictium）可在113C下生长。古菌、细菌在六界和三域系统内所在的地位古菌、细菌都属于原核生物界。按照古菌的生活习性和生理特性，古菌可分为5大类群：1.产甲烷古菌；2.极端嗜盐古菌；3.无细胞壁的古菌；4.还原硫酸盐的古菌；5.极端嗜热代谢硫的古菌伯杰氏系统细菌学手册中，将古菌分为: 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；极端嗜热硫代谢菌。细菌的形态1. 球菌(Coccus) 细胞呈球形或近球形，它分裂后形成的新细胞常保持一定的排列方式。按其排列形式主要可分为：(1) 单球菌、(2)双球菌、(3)链球菌、(4)四联球菌、(5)八叠球菌、(6)葡萄球菌2. 杆菌(Bacillus) 细胞呈杆状或圆柱状。杆菌有：(1)单杆菌；(2)梭状芽孢杆菌；(3)链杆菌3. 螺旋菌(Spirlla) 螺旋菌按其弯曲程度可分为弧菌(Vibrio)和螺菌(Spirillum)。弧菌菌体弯曲螺旋不满一环，呈香蕉状，往往有偏端单生或丛生鞭毛。螺菌菌体回转如螺旋状，螺旋满26环。4. 丝状菌丝状菌分布在水生境，潮湿土壤和活性污泥中。细菌的大小细菌细胞的大以微米(m)计。通常球菌的直径为0.21.5m，杆菌长15m，宽0.51 m。细菌的一般结构和特殊结构细菌的一般结构：细胞壁、细胞质膜、细胞质、拟核、内含物、中体、核糖体。细菌的特殊结构：荚膜、芽孢、绒毛、鞭毛等细菌细胞壁结构（G+、G-）、组成与功能1. 结构根据革兰氏反应：可将细菌分为：革兰氏阳性细菌（G+）紫色 和革兰氏阴性细菌（G-） 红2. 组成革兰氏阳性菌（G+）：主要为肽聚糖和磷壁酸革兰氏阴性菌（G-）：主要为类脂质和蛋白质3.功能保护原生质体免受渗透压等外力的损伤。维持细菌的细胞形态。细胞壁是多孔分子筛，阻挡某些分子进入，保留蛋白质在周质空间内。为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。*革兰氏染色法革兰氏染色法是丹麦医生Hans Christian Gram于1884年创立的，是细菌细胞的复合染色法，是一种极其重要的染色法。通过这一染色，可把几乎所有的细菌都分为两大类，因此它是分类鉴定菌种的一个重要指标。*细胞膜的结构1972年Singer和Nicolson提出的细胞膜液态镶嵌模型。膜是由球形蛋白与磷脂构成的流体镶嵌式，流动的脂类双分子层构成了膜的连续体，而蛋白质象孤岛一样无规则地漂流在磷脂类细胞膜液态镶嵌模型的海洋当中。细胞膜的功能细胞膜的功能： 维持渗透压的梯度和溶质的转移 是合成细胞壁和糖被等各种组分的基地 膜内陷形成中间体含有细胞色素，参与呼吸作用 是细胞物质代谢和能量代谢的场所 为鞭毛提供附着点，是鞭毛基体的着生部位和鞭毛运动的功能部位核糖体的作用 分散在细胞质中的颗粒状结构，由核糖体核酸（占60%）和蛋白质（占40%）组成。 功能：是其他细胞质中的内含物*拟核的概念及特点细菌因没有核膜和核仁，故称为原始核或拟核，亦称细菌染色体。它由DNA纤维组成，即由一条环状双链的DNA分子高度折叠缠绕形成的。拟核携带着细菌全部遗传信息，它的功能是决定遗传性状和传递遗传信息，是重要的遗传物质。芽孢的概念与作用某些细菌在生长到某个阶段，细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形，对不良环境条件具较强抗性的休眠体，称为芽孢。因为细菌芽孢的形成都在胞内，所以又称为内生孢子，以区别放线菌、霉菌等形成的外生孢子。是分类鉴定依据之一。细菌的培养特征（如何通过培养判断细胞的运动性*）细菌的培养特征主要有：（一） 细菌在固体培养基上的培养特征细菌在固体培养基上的培养特征就是菌落特征。所谓菌落就是由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团。不同细菌菌落特征是不同的。（二） 细菌在明胶培养基中的培养特征用穿刺接种法将某种细菌接种在明胶培养基中培养，能产生明胶水解酶水解明胶，不同的细菌将明胶水解成不同形态的溶菌区，依据这些不同形态的溶菌区或溶菌与否可将细菌进行分类。（三） 细菌在半固体培养基中的培养特征用穿刺接种技术将细菌接种在含0.3%0.5%琼脂半固体培养基中培养，细菌可呈现各种生长状态，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。（四） 细菌在液体培养基中的培养特征在液体培养基中，细菌整个个体与培养基接触，可以自由扩散生长。它的生长状态随细菌属、种的特征而异。细菌的电荷和等电点、革兰氏染色机理细菌的等电点：细菌蛋白质含量在50以上，蛋白质是由氨基酸组成，氨基酸是两性电解质，在一定pH值的溶液中，氨基酸所带的正电荷和负电荷相等时的pH值就称该氨基酸的等电点。所以细菌也有各自的等电点。革兰氏染色机理：1.与等电点有关：G的等电点比G低，与草酸铵结晶紫的结合力大，用碘碘化钾媒染后，结合力更大，不会被乙醇脱色，故呈紫色。2.与细胞壁有关：G细胞壁脂类含量高，乙醇脱色时细胞壁被溶解，增加其通透性，草酸铵结晶紫、碘碘化钾复合物被提取，故菌体呈现无色，在复染中再次着色。*蓝细菌的主要特点蓝细菌的代谢（光合作用）一.形态和大小有的单细胞，呈杆状或球状；有的多细胞，呈丝状。二.结构和功能属原核细胞，有藻红素、藻蓝（红）素等细胞器；有些能产生转化的休眠体或异形胞；异形胞可固定大气中的氮。三.繁殖方式多样：二分裂、出芽、断裂、多重分裂等。四.生境对极端环境有很强的耐受力，分布很广：淡水、海水、潮湿土壤、树皮、沙漠、岩石缝等。五.代谢是光合细菌中细胞最大的一类，与其他光合细菌不同，它有叶绿素a、类胡萝卜素、藻胆素、藻胆蛋白体，分别吸收不同波长的光，因此蓝细菌呈现蓝、绿、红或棕色，颜色随光照条件改变而改变。蓝细菌通过叶绿素a等吸收光能，释放氧气；吸收水和无机盐合成有机物供自身营养。蓝细菌的二纲及代表种属按蓝细菌的形态和结构的特征分为二纲：一、 色球藻纲代表种属：色球藻属、微囊藻属、腔球藻属、管孢藻属、皮果藻属二、藻殖段纲代表种属：颤藻属、简孢藻属、鱼腥藻属、念珠藻属、胶须藻属、单歧藻属蓝细菌与人类及环境的关系1、 螺旋蓝细菌含有对人体营养价值很高的成分；2、 在污水处理、水体自净中起到积极作用，有效去除氮、磷，可作为水体富营养化的指示生物；3、 一些种属会引起水华、赤潮，有些能分泌毒素，引起水环境恶化。*放线菌的定义放线菌是一类介于细菌和真菌之间的单细胞微生物。一方面,放线菌的细胞构造和细胞壁化学组成与细菌相似，与细菌同属原核微生物；另一方面，放线菌菌体呈纤细的菌丝，且分枝，又以外生孢子的形式繁殖，这些特征又与霉菌相似。放线菌菌落中的菌丝常从一个中心向四周辐射状生长，并因此而得名。放线菌菌丝的形态、功能大部分放线菌由分枝状菌丝组成。菌丝大多无隔膜，仍属单细胞。菌丝的粗细与杆菌相近(1m 左右）。放线菌菌丝由于形态、功能不同，分为基内菌丝、气生菌丝和孢子丝。基内（营养）菌丝：潜入培养基内摄取营养，有的无色，有的产生色素（黄、橙、红、紫、蓝、绿、褐、黑）气生菌丝：由营养菌丝长出培养基外，伸向空气中的菌丝。孢子丝：放线菌发育到一定阶段，在气生菌丝的上部分化出孢子丝。孢子丝的外形随种的不同而异，是种的特征，为分类鉴定的依据之一。*放线菌的繁殖方式、链霉菌的生活史放线菌是通过分生孢子或孢囊孢子繁殖的，也可以一段营养菌丝繁殖,有生活史。链霉菌的生活史：1.孢子萌发，2.基内菌丝，3.气生菌丝，4.孢子丝，5.孢子丝分化为孢子放线菌的菌落特征1、 介于细菌和霉菌之间，因为其气生菌丝较细，生长缓慢，菌丝分枝并相互交错缠绕，所以形成的菌落质地硬而且致密，菌落较小而不广泛延伸；2、 菌落表面呈紧密的绒状或坚实、干燥、多皱；3、 有的菌丝潜入培养基，不易被挑取。有的菌落成白色粉末状，质地松散，易被挑起，如诺卡氏菌属。*蓝细菌、放线菌、螺旋体、立克次体、支原体、衣原体的分类归属蓝细菌：原核微生物。放线菌：是一类介于细菌和真菌之间的单细胞微生物。螺旋体：是一类形态和运动机理独特的细菌。立克次体：是一类介于细菌和病毒之间，又接近细菌的原核微生物。支原体：是介于细菌和立克次氏体之间的一类原核微生物。衣原体：是一类介于立克次氏体和病毒之间、能通过细菌滤器、专性活细胞寄生的原核微生物。名词术语：荚膜、菌胶团、菌落、菌苔荚膜：是一些细菌在其细胞表面分泌的一种粘性物质，把细胞壁完全包围封住，这层粘性物质就叫荚膜。具有一定的外形，相对稳定的附着于细胞外壁。是分类特征之一。荚膜的化学组成因菌种而异，它含大量水分，约占重量的90%以上，其余为多糖、多肽、蛋白质、脂及其它们的复合体脂多糖、脂蛋白等。菌胶团：有些细菌由于其遗传特性决定，细菌之间按一定的排列方式互相粘集在一起，被一个公共的荚膜包围形成一定形状的细菌集团，叫作菌胶团。菌落：是由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团。菌苔：是细菌在斜面培养基接种线上长成的一片密集的细菌群落。第三章真核微生物原生动物的一般特征、分类归属原生动物的一般特征原生动物的概念、细胞结构和功能: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，在环境中分布很广，海洋、湖泊、河流、池塘及土壤中均有存在。有的原生动物在高等动物及人体内寄生或共生，更多的为腐生。原生动物是水中重要的浮游生物。在活性污泥法废水处理中原生动物以吞食细菌为生，对净化污水起到一定作用，在污水处理中起指示作用。原生动物形态多样，大小一般多在10300m，亦有个别小至几m者。虽为单细胞生物，但构造较为复杂。原生动物细胞不具细胞壁。细胞质膜可以是软而薄或者硬而厚。细胞核一个或多个，有核膜包围，故为真核生物。原生动物能和多细胞动物一样进行摄食、呼吸、排泄、生殖等功能。它们可以形成不同的“胞器(organelle)，各起不同的作用。例如，有的原生动物具有胞口、胞咽，可以摄食；有的生成伪足、鞭毛和纤毛，是运动胞器；大多数原生动物具有专门的排泄胞器，称伸缩泡；原生动物的运动胞器亦即为其感觉胞器，个别原生动物有专门的感觉胞器，如眼点。原生动物的分类目前已知原生动物近15000余种，分属于肉足纲、鞭毛纲、纤毛纲和孢子纲四纲中，其中水处理中常见的是前三种。*三类原生动物（肉足纲、鞭毛纲、纤毛纲）的代表种属肉足纲：变形虫、蜗足变形虫、辐射变形虫、珊瑚变形虫、单核变形虫、多核太阳虫、表壳虫鞭毛纲：绿眼虫、波豆虫、跳侧滴虫、夜光虫、人毛滴虫纤毛纲：天蓝喇叭虫、多态喇叭虫，带核喇叭虫、漫游虫、钟虫、累枝虫、吸管虫 不同种类原生动物的主要习性及意义肉足虫的意义变形虫喜在多污带和中污带和中污带生活。在污水处理系统中，在活性污泥培养中期出现。鞭毛虫的意义鞭毛虫喜在多污带和中污带生活。在污水处理系统中，活性污泥培养初期或处理效果差时鞭毛虫大量出现，可作为污水处理的指示生物。游泳型纤毛虫的意义游泳型纤毛虫多数在中污带和中污带，少数在寡污带水中生活。其中扭头虫、草履虫在缺氧或厌氧中生活，耐污能力强，漫游虫喜在清洁水中生活。在污水处理系统中，在活性污泥培养中期或处理效果较差时出现。固着型纤毛虫的意义固着型纤毛虫，尤其是钟虫，喜在寡污带生活。是水体自净程度高，污水生物处理好的指示生物。吸管虫的意义吸管虫多数在中污带生活，有的也能耐中污带和多污带。在污水处理一般的时候出现。原生动物的胞囊及意义胞囊：在环境异常的情况下（如水干枯、水温和pH过高或过低，溶解氧不足，缺乏食物或排泄物积累过多，有机物过高等等），原生动物不能正常生活往往形成胞囊，胞囊是抵抗不良环境的一种休眠体。意义：一旦原生动物形成胞囊，就可判断污水处理不正常原生动物在废水净化中的作用A、 原生动物对废水净化的影响动物性营养型的原生动物，如动物性鞭毛虫、变形虫、纤毛虫等能 直接利用水中的有机物质。在活性污泥法中，纤毛虫可促进生物絮凝作用。另外，纤毛虫能大量吞食细菌，特别是游离细菌，因此可改善生物处理法出水的水质。B、 以原生动物为指示生物不同种类的原生动物对环境条件的要求不同，对环境变化的敏感程度也不同，可利用原生动物种群的生长情况，判断生物处理构筑物的运转情况及废水净化的效果。在活性污泥的培养和驯化阶段，原生动物种类的出现和数量的变化往往按照一定的顺序进行。在运行初期曝气池中常出现鞭毛虫和肉足虫，若钟虫出现数量较多，则说明活性污泥已成熟，充氧正常。在正常运行的曝气池中，如果固着型纤毛虫减少，游泳型纤毛虫突然增加，表明处理效果将变坏。当环境大幅度变化时，种类组成差别可能相当小，但种类的数量变化相当大。*微型后生动物的分类归属、代表种属不同种类后生动物的主要习性及意义轮虫的意义轮虫要求较高的溶解氧的量，轮虫是寡污带和污水生物处理效果好的指示生物。线虫的意义线虫有好氧的和兼氧的，兼性厌氧者在缺氧时大量繁殖。线虫是污水净化程度差的指示生物。寡毛类动物的意义颤蚓和水丝蚓为研究河流、湖泊底泥污染的指示生物。水蚤的意义水蚤的血液含有血红素，血红素的含量常随环境中的溶解氧量的高低而变化，含氧量高，则血红素含量低，否则则相反，因此可以利用这个特点，判断水体的清洁程度。藻类的分类归属、营养类型藻类的分类归属：藻类是低等植物中的一个大类群，与高等植物不同的是，藻类细胞分化、生殖方式低级，大小差异显著，大多数藻类个体很小，列入微生物学范畴。藻类被列为真核原生生物界。营养类型：真核藻类具有“叶绿体”，与高等植物叶绿体基本相似。一般含有叶绿素a，有些藻类还含有叶绿素b及c；各种类胡萝卜素如，或 -胡萝卜素、叶黄素等；为光能自养型，进行光合作用。藻类的代表种属及环境意义（水体富营养化）代表种属1. 裸藻门：裸藻因没有细胞壁而得名。有鞭毛能运动，绝大多数有叶绿体。裸藻主要生活在有机物丰富的静止水体或缓慢的流水中。注意：大量繁殖时形成绿色、红色或褐色的水华，因此裸藻是水体富营养化的指示生物。2. 绿藻门：藻体中色素主要为叶绿素及少量的类胡萝卜素及叶黄素。细胞呈草绿色故称绿藻。其个体形态差别较大，有单细胞的也有多细胞的，有大的也有小的。繁殖方式有无性繁殖及有性繁殖。无性繁殖主要是裂殖或在藻体内生成无性孢子。绿藻分布甚广。注意：绿藻在水体自净中起净化和指示的作用。3. 硅藻门：为单细胞或单细胞群体，生活在淡水或海水中。细胞壁中含有大量硅质及果胶质。硅藻体内含有叶绿素及叶黄素等色素，藻体呈黄绿色至金黄褐色 。硅藻死后，藻壳留于海中，大量堆积的硅藻壳，形成硅藻土，可用作过滤剂、绝缘材料等。注意：硅藻可作为土壤和水体的指示生物（如酸碱度、盐度），一些硅藻是水生动物的食料，对水体的生产能力起重要作用。4. 甲藻门：细胞黄绿色至深褐色。除叶绿素外，含有大量叶黄素。多数是有两根鞭毛的单细胞藻，少数为丝状体。贮藏养料主要为淀粉，有时是脂肪。甲藻分布甚广，为水中主要浮游藻类。生活于淡水种类，喜欢酸性环境，当水中富含腐殖酸时，常有甲藻存在。注意：海洋赤潮主要由某些甲藻大量增殖引起，甲藻产毒可积于贝体而使人体中毒。环境意义：藻类主要为水生生物，广泛存在于淡水和海水中。在自然界水生生态系统中，藻类是重要的初级生产者。是水生食物链的关键环节。它关系着水体生产力及物质转化与能量流，使水体保持自然生态比。但在某些特定条件下，藻体异常增殖可造成水体的严重污染，给人类生产与生活带来危害。真菌的分类归属、代表种属酵母菌1. 酿酒酵母； 2. 卡尔斯伯酵母；3. 异常汉逊氏酵母；4.热带酵母 ； 5 产阮假丝酵母 ； 6.解脂假丝酵母霉菌 青霉属 曲霉属 镰刀霉属 木霉属 交链孢霉属 毛霉属 根霉属 绵霉属伞 菌酵母菌的概念酵母菌是单细胞真菌，是一类真核微生物的俗称。酵母菌特征、不同类型的细胞结构特征：1.个体一般以单细胞状态存在；2.多数以出芽方式繁殖，也有的可以进行裂殖或产子囊孢子；3.能发酵糖类而产能；4.细胞壁常含甘露聚糖；5.喜欢在含糖较高、酸性的水生环境中生长。细胞结构：酵母菌的细胞结构已接近于高等生物，一般具有细胞壁、细胞膜、细胞核、一个或多个液泡、线粒体、核糖体、内质网、微体、微丝及内含物等；此外有的还含有出芽痕、诞生痕。*酵母菌的芽殖出芽生殖*霉菌菌丝体结构、菌落特征结构：霉菌菌丝也是由细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核及各种内含物所构成的。含有线粒体、核糖体等细胞器，与其它真核生物（如酵母）基本相同。除少数低等水生霉菌的细胞壁中含纤维素外，大部分霉菌的细胞壁主要由几丁质构成。几丁质和纤维素分别构成高等和低等霉菌细胞壁的网状结构微纤维。霉菌的菌落特征：将霉菌接种在培养基上，经历一定时间的生长繁殖，逐渐可以看到由菌丝聚合而成的群体，这就是霉菌的菌落。霉菌的菌落的形状、大小、颜色、纹饰及结构等特征而异。因菌丝的粗细、组合的紧密程度、菌丝伸展的长度等差异可出现不同外观的霉菌菌落，如蜘蛛状、棉絮状和丝绒状等。霉菌的类型根据菌丝中是否存在隔膜，可把霉菌菌丝分成两种类型：无隔膜菌丝和有隔膜菌丝。无隔膜菌丝中无隔膜，整团菌丝体就是一个单细胞，其中含有多个细胞核。这是低等真菌所具有的菌丝类型。有隔膜菌丝中有隔膜，被隔膜隔开的一段菌丝就是一个细胞，菌丝体由很多个细胞组成，每个细胞内有1个或多个细胞核。在隔膜上有1至多个小孔，使细胞之间的细胞质和营养物质可以相互沟通。这是高等真菌所具有的菌丝类型。第四章 微生物的生理生物酶的概念、分类、作用概念：酶是有细胞产生的、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像的生物大分子。分类：按催化反应的类型酶可分为六大类：1. 氧化还原酶类：（1）氧化酶类 （2）脱氢酶类2.转移酶类 3.水解酶类 4.裂解酶类 5.异构酶类 6.合成酶类作用：酶与其他催化剂一样，能够加快反应速率，缩短反应到达平衡所需要的时间，但是不改变平衡点。（不太确定准确性）*NADH的功能（不太确定答案准确性）NAD是脱氢酶的辅酶，如乙醇脱氢酶(ADH)，用于氧化乙醇。它在糖酵解，糖异生，三羧酸循环和呼吸链中发挥着不可替代的作用。中间产物会将脱下的氢递给NAD，使之成为NADH，而NADH则会作为氢的载体，在呼吸链中通过化学渗透偶联的方式，合成ATP。酶蛋白的本质、酶的活性中心酶蛋白的本质：1. 酶蛋白是由 20 种氨基酸组成的。2. 组成酶蛋白的氨基酸按一定的排列顺序由 肽键( (- - CO- - NH- -) ) ， 连接成多肽链 ， 两条肽链之间或一条多肽链之间卷曲后相邻的基团之间以 氢键、 盐键 、酯键 、疏水键 、范德华力 及 金属键 等相连接而成。3. 酶蛋白的结构分一级 、二级和三级结构，少数酶具有四级结构 。酶的活性中心：酶的活性中心 是指酶蛋白中与底物结合 ， 并起催化作是指酶蛋白中与底物结合 ， 并起催化作用的小部分氨基酸微区 。 构成活性中心的微区或处在同一条， 或 肽链的不同部位 ， 或处在不同肽链上；在多肽链盘曲成一定空间构型时，它们按一定位置肽链上；在多肽链盘曲成一定空间构型时，它们按一定位置靠近在一起，形成特定的酶活性中心。酶的系统分类法、系统命名及编号酶的系统分类法：酶的系统命名法：*酶催化特性、诱导契合假说、作用机理酶的催化特性：1. 酶具有一般催化剂的共性。 酶与其他催化剂一样，能够 加快反应速率 ，缩短反应到达平衡所需要的时间，但是不改变平衡点。酶在反应前后，本身不发生性质和数量的改变。2. 酶的催化作用具有高度的专一性。一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键 ，催化一定的化学反应并生成 定的产物。酶的这种选择性称为酶的特异性或专一性。可分为两种类型：（1 ）结构专一性 （2）立体结构专一性3. 酶的催化作用条件温和。只需在常温常压和近中性的水溶液中就可以催化反应的进行 。 酶对环境条件极为敏感。高温、强酸、强碱都能使酶丧失活性。4. 酶的催化效率极高。酶是生物催化剂，它可加速反应速度，缩短反应达到平衡的时间 ， 但不改变反应的平衡点 ， 其催化效率比无机催化剂的催化效率高几千倍甚至百亿倍。酶的作用机理：酶催化效率极高的原因是酶能降低反应能 的 能阈 从而降低反应物所需的降低反应物所需的 活化能 。使反应能够沿着活化能阈低使反应能够沿着活化能阈低的途径迅速进行。酶的诱导契合假说：*碳源的概念、作用概念：凡能供给微生物碳素营养的物质 ，称为碳源。作用：碳源的主要作用是构成微生物细胞的含碳（碳架）物质和供给微生物生长所需要的能量 。同其它营养相比 ，微生物对碳源的需求是最大的。微生物的营养类型微生物的营养类型: 根据微生物对碳素营养物的需求不同，可把微生物分成无机营养微生物和有机营养微生物。*氮源的概念、作用概念：凡是能够供给微生物氮素营养的物质称为 氮源 。作用：提供微生物合成蛋白质的原料固氮微生物的概念固氮微生物:这类微生物能利用空气中的氮（N2)分子合成自身的氨基酸和蛋白质；如固氮菌、根瘤菌、和固氮蓝细菌等。几种主要的无机盐所含元素的功能(1) 磷：磷在细胞中对微生物的生长、繁殖、代谢都起着极其重要的作用。(2) 硫：硫是含硫氨基酸的组成成分，一些酶的活性基都含有巯基。硫和硫化物是好氧硫细菌的能源。(3) 镁：镁是己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、肽酶、羧化酶等的活化剂，是光合细菌的菌绿素和藻类叶绿素的重要组分。镁在细胞中起稳定核糖体、细胞质膜和核酸的作用。(4) 铁：铁是过氧化氢酶、过氧化物酶、铁硫蛋白、细胞色素、细胞色素氧化酶等的组分，是细胞色素和铁氧还蛋白的氧化还原反应中必不可少的电子载体，在电子传递体系中起至关重要的作用。(5) 钙：钙是微生物重要的阳离子，是蛋白酶的激活剂，是细菌芽孢的重要组分，在活性污泥中，钙与菌体间的凝聚有关。(6) 钾：微生物重要的阳离子，不参与细胞结构物质的组成，但它是许多酶的激活剂，钾离子对磷的传递、ATP的水解、苹果酸的脱羧反应等起重要作用，也与原生质体的胶体特性和细胞膜的透性有关。钾促进糖类的水解。*生长因子的概念生长因子：是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。活性污泥所需的碳氮磷比污水生物处理中好氧微生物群体（活性污泥）要求对碳氮磷比的要求BOD5:N:P=100:5:1。培养基的概念、种类概念：根据各种微生物对营养的需求，包括对水、碳源、能源、氮源、无机盐及生长因子等按一定比例配制而成的，用以培养微生物的基质。种类：根据对培养基组成物的性质，可分为天然培养基，合成培养基，半合成培养基根据培养基物理性状，可分为液体培养基，固体培养基，半固体培养基根据培养基的特殊用途，可分为选择培养基，鉴别培养基，加富培养基营养物质进入微生物细胞的方式、各自的特征、异同方式：简单扩散，促进扩散，主动运输，基因转位特征：(1) 简单扩散:是一种最简单的物质跨膜运输的方式，为纯粹的物理学过程，在扩散中不消耗能量，其动力来自于参与扩散的物质在膜内外的浓度差，单纯扩散的结果是使某种化合物在细胞内的浓度和细胞外的浓度趋于相等，这种扩散是非特异性的，速度较慢。(2) 促进扩散:与简单扩散的主要区别在于通过促进扩散进行跨膜运输的物质需要借助载体蛋白，在这个过程中不消耗能量，动力来自于浓度梯度，载体蛋白与物质发生可逆性的特异性结合和分离，加快了物质运输的速度。(3) 主动运输:当微生物细胞内所累积的营养物质浓度高于细胞外的浓度时，营养物质就不能按浓度梯度扩散到细胞内，而是逆浓度梯度被“抽”到细胞内。这一过程需要渗透酶和消耗能量，这种需要能量和渗透酶的逆浓度梯度积累营养物质的过程，叫主动运输。(4) 基因转位: 若被运输的底物分子发生了化学变化并进入细胞质的输送机制称为基团移位或基因转位。这种运输方式需要能量的参与，且被运输的物质发生了化学变化。四种方式异同比较：初级主动运输、次级主动运输及钠钾泵（Na-KATP酶）主动运输的运行机制 (1),(2)无(3)钠钾泵（Na-KATP酶）主动运输的运行机制丹麦科学家J. C. Skou1957年发现Na止-K+ -ATP酶，是一个跨膜的酶，通过水解ATP提供的能量，能够高效率地、主动地向细胞外运输Na+，而向内运输K+，排出3个Na+,吸进2个K+,从而使膜内外建立电位差，使Na+又从膜外向膜内转移，以恢复电平衡，同时将K+吸进细胞内。供氢体、受氢体概念在生物体内，氧化反应是以脱氢的方式进行的，底物失去电子被氧化(供氢体)，接受电子的物质被还原(受氢体)，这就是生物氧化的统一过程。ATP的概念及3种生成方式概念：ATP腺苷三磷酸，能量储存的场所在生物氧化过程中，底物氧化分解产生能量，同时，微生物能量用细胞组分的合成及其他生命活动，这两者之间存在能量转移的中心ATP生成方式：(1)基质水平磷酸化:基质在生物氧化的作用下，常形成一些含有高能键的中间体，这个中间体把高能键交给ADP，使ADP转化为ATP。（基质水平磷酸化是进行发酵微生物获取能量的唯一方式。）(2) 氧化磷酸化:好氧微生物呼吸时，通过电子传递体系产生ATP的过程为氧化磷酸化。（氧化磷酸化是好氧微生物主要的产能方式;同时好氧微生物也存在基质水平磷酸化）(3) 光合磷酸化:利用光能，通过电子传递体系产生ATP的过程为光合磷酸化。(产氧光合细菌采用此方式产生能量，它们依靠叶绿素光合磷酸化产生ATP,如藻类、蓝细菌)*产能代谢的类型（3种）及其定义、比较类型：根据最终电子受体(或最终受氢体)的不同可将异养微生物的产能代谢类型分为3种:发酵、好氧呼吸、无氧呼吸定义：(1) 发酵:是指在无外在电子受体时，底物脱氢后所产生的还原力H不经呼吸链传递而直接交给某一内源性中间产物接受，以实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。此过程有机物仅发生部分氧化，以它的中间代谢产物为最终电子受体，释放少量能量，其余能量保留在最终产物中。故发酵不是彻底的氧化作用。(2) 好氧呼吸: 是有外在最终受体(O2)存在时，对底物的氧化过程。 它是一种最普遍和最重要的生物氧化方式，其特点是底物按照常规方式脱氢，经呼吸链(由细胞色素系统组成)传递氢，同时底物氧化释放的电子也经呼吸链传递给02，在有氧呼吸中，有机质可彻底氧化分解成C02与H20(3) 无氧呼吸:是一类电子传递体系末端的受氢体为外源无机氧化物的生物氧化。无氧呼吸的特点:在无氧条件下进行的产能效率较低的特殊呼吸，其特点是底物按常规脱氢后，经部分电子传递体系脱氢，最终由氧化态的无机物受氢。比较*发酵、好氧呼吸步骤EMP途经、三羧酸循环概念EMP途径：糖酵解（glycolysis）是生物体通过氧化还原反应（脱氢）将1mol葡萄糖分解为2mol丙酮酸，并 产生2molATP和2mol NADH+H+的过程,又称EMP 途径。三羧酸循环：三羧酸循环亦称柠檬酸（CAC）循环，是丙酮酸有氧氧化过程的一系列步骤的总称。发酵、好氧呼吸产能量、能量利用率发酵：是指在无外在电子受体时，底物脱氢后所产生的还原力H不经呼吸链传递而直接交给某一内源性中间产物接受，以实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。好氧呼吸产能量、能量利用率好氧呼吸的产能效率涉及EMP途径和TCA循环。（1） EMP途径的产能效率：脱氢产生的NADH+H+ 借电子传递体系被氧化生成6molATP,加上底物水 平磷酸化生成的2molATP,共计8molATP。（2） TCA循环的产能效率：1mol丙酮酸经TCA循环 可产生15molATP,因此总共生成30molATP。则：好氧呼吸产生的能量较高，1分子葡萄糖经过好氧呼吸氧化后净生成38分子ATP。好氧呼吸利用能量的效率大约是42，而厌氧发酵的能量利用率只有26，因此，进行发酵的的厌氧微生物为了满足能量的需要，消耗的营养物要比好氧微生物多。*三大有机物有氧呼吸代谢途径*电子传递体系概念、功能、细胞定位概念：电子传递体系又称呼吸链。呼吸链(respiratory chain)是由一系列的递氢反应(hydrogen transfer reactions)和递电子反应(eletron transfer reactions)按一定的顺序排列所组成的连续反应体系，它将代谢物脱下的成对氢原子交给氧生成水，同时有ATP生成。功能： 接受电子供体释放出的电子，在电子传递体 系中，电子从一个组分传递到另一个组分，最 后借助细胞色素氧化酶的催化反应，将电子传 递给最终电子受体O2; 合成ATP，把电子传递过程中释放的能量储存起来。细胞定位：没找到答案电子传递体的组成电子传递体系是由 NAD/NADP、FAD/FMN、辅酶Q、细胞色素b、细胞色 素c1、c及细胞色素a和a3等组成。第五章微生物的生长繁殖与生存因子*世代时间、世代数的概念及计算世代时间：细胞两次分裂之间的时间。世代数：单位时间内细菌的分裂次数。生长曲线及各个时期特征在分批培养中，以细菌的量为纵坐标，以培养时间为横坐标，可得到细菌的生长曲线 每种细菌都有各自的生长曲线。停滞期1一部分细胞适应环境，另一部分死亡，细菌数量停滞或下降2停滞期末期 存活细菌的细胞物质增加 菌体体积增大3处于这一时期的细胞代谢能力强，并开始分裂对数期1代谢活力最强2细菌数量以几何级数增长，世代时间短；3代谢产物对生长繁殖影响小，细菌基本不死亡4对不良环境抵抗力强5群体细胞中的个体细胞的化学组分、形态和生理特性趋于一致，是研究工作的理想材料静止期1群体中细菌繁殖速度和死亡速度基本相等，活菌数基本恒定；2世代时间长，细胞活力减退3此时菌胶团细菌大量分泌体外储藏物质荚膜，更容易形成菌胶团。衰亡期1细菌很少繁殖或不繁殖，甚至自溶2活菌数下降活菌数下降3细菌生命活动主要依赖内源呼吸*间歇培养、连续培养的概念间歇培养：间歇将一定量的微生物接种到一个密闭的，盛有一定量培养基的容器内，保持一定的环境，微生物在其中生长繁殖，结果出现数量由少变多，达到高峰后又变少，甚至死亡的变化规律。连续培养：在培养的过程中，不断向反应器流加培养基，同时以相同流量从反应器中取出培养液，这种操作方式就是连续培养。常规活性污泥法采用哪个生长时期的微生物? 静止期、衰亡期测定微生物总数的方法有哪些？计数器直接计数、电子计数器、染色涂片计数法、比浊法*什么是CFU计数法? 平板菌落：将待测样品经适当稀释之后，其中的微生物充分分散成单个细胞，取一定量的稀释样液涂布到平板上，经过培养，由每个单细胞生长繁殖而形成肉眼可见的菌落，即一个单菌落应代表原样品中的一个单细胞；统计菌落数，根据其稀释倍数和取样接种量即可换算出样品中的含菌数。废水处理中影响pH的因素例1：废水含有蛋白质 产生氨例2：废水中的硝化作用，硝化细菌将NH3N转化为NO3-N；例3：厌氧消化中，发酵细菌产酸；例4：产甲烷菌消耗小分子有机酸。*根据微生物与氧的关系对微生物进行分类*巴斯德效应酵母菌在有氧条件下迅速生长繁殖，进行好氧呼吸，将有机物彻底氧化成CO2和H2O，无氧条件下，发酵葡萄糖产生乙醇和CO2。如果将O2通入正在发酵葡萄糖的酵母菌悬液中，发酵速率迅速下降，葡萄糖的消耗率也显著下降，氧对葡萄糖耗量的抑制现象，称为巴斯德效应。紫外线杀菌的原理紫外辐射对微生物有致死作用，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。*消毒、灭菌的概念灭菌：通过超高温或其它物理、化学因素将所有的微生物的营养细胞和所有的芽孢或孢子全部杀死。 消毒：是用物理、化学因素杀死致病菌或是杀死所有微生物或一部分芽孢。重金属的杀菌机制 其与酶的其与酶的SH结合，使酶失活； 与菌体蛋白结合，使之变性或沉淀微生物之间的关系及典型举例竞争关系：菌胶团细菌和丝状菌;硫酸盐还原菌和产甲烷菌（争夺H ）。互生关系：厌氧性微生物和需氧性微生物 氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌。共生关系：地衣真菌和藻类共生所形成的一种植物体 寄生关系病毒 致病菌。偏害关系：非特异性拮抗：乳酸菌和腐败菌 特异性拮抗：青霉菌与革兰氏阳性菌。捕食关系：原生动物和细菌、藻类等。第六章遗传变异的物质基础证明遗传物质是核酸的三个经典实验肺炎双球菌转化实验（Griffith 1928）：为确立DNA为遗传物质奠定了基础肺炎双球菌转化补充实验（Avery 1941）：确立DNA为遗传物质的第一个实验证据大肠杆菌T2噬菌体的感染实验（Hersey 1952）：再次证明DNA为遗传物质核酸的组成基因的定义定义：基因是一切生物体内储存遗传信息的、有自