厦门理工学院环境工程系微生物复习资料.docx

注：以下小三字体加下划线部分为大纲上纳入重点掌握的内容，小三字体加粗为老师勾画过的内容或大纲中纳入了解的内容，其余部分为自己总结的内容（加*为根据需要选背内容）。(*)绪论微生物是肉眼看不见的、必须在电子显微镜或光学显微镜下才能看见的所有微笑生物的统称。特点：个体极小、分布广，种类繁多、繁殖快（裂殖）、易变异。微生物的分类：按域、界、门、纲、目、科、属、种分类。微生物的命名：学名=属名+种名（+首次定名人） 属名和种名都用斜体字表达，属名在前，用拉丁名词表示，第一个字母大写。种名在后，用拉丁文的形容词表示，第一个字母小写。病毒没有细胞结构，类病毒是比病毒小的超微小生物。原核微生物没有核膜，核质裸露，与细胞质没有明显界线，叫拟核或似核。原核微生物包括古菌、细菌、蓝细菌、放线菌、支原体、衣原体等。真核微生物有发育完好的细胞核，核内有核仁和染色质。真核微生物包括除蓝细菌以外的藻类、酵母菌、霉菌、伞菌、原生动物、微型后生动物等。第一章 非细胞结构的超微生物病毒病毒的特点：病毒没有合成蛋白质的机构核糖体，也没有合成细胞物质和繁殖所必备的酶系统，不具独立的代谢能力 在宿主体外呈现不具生命特征的大分子物质，但仍保留感染宿主的潜在能力 病毒没有细胞结构，只具简单的独特结构 必须专性寄生在活的敏感宿主细胞内 可通过细菌过滤器 大多数病毒的大小在0.2m，必须在电子显微镜下方可看见。病毒的分类： 按专性宿主分类：动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬菌体）、放线菌病毒（噬放线菌体）、藻类病毒（噬藻体）、真菌病毒（噬真菌体）; 按核酸分类：DNA病毒、RNA病毒(*)亚病毒：类病毒（无核酸）、朊病毒（有蛋白质）、拟病毒 朊病毒是一种引起牛、羊疾病的感染因子（蛋白样感染颗粒）。病毒的形态：动物病毒的形态有球形、卵圆形、砖形等，植物病毒的形态有杆状、丝状和球状。噬菌体的形态有蝌蚪状和丝状。病毒的化学组成有蛋白质和核酸（DNA或RNA），个体大的病毒如痘病毒，除含蛋白质和核酸外，还含类脂质和多糖。病毒的结构：整个病毒体分两部分：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体叫病毒粒子。由于衣壳粒的排列组合不同，使病毒具有三种对称性构型。第一种是立体对称型，如SARS病毒、禽流感病毒、腺病毒等；第二种为螺旋对称型，如烟草花叶病毒、狂犬病毒、流感病毒等；第三者为复合对称型，如大肠杆菌T系噬菌体，它的头部呈立体对称型（20面体, 复合对称型）,尾部为螺旋对称型。蛋白质的功能：保护病毒使其免受环境因素的影响；决定病毒感染的特异性；病毒蛋白质还有致病性、毒力和抗原性。核酸内芯有两种，即核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。病毒核酸的功能是：决定病毒遗传、变异和对敏感宿主细胞的感染力。被膜：与病毒的吸附和侵入有关，来自宿主细胞的核膜或质膜。病毒不具完备的酶系统，但在病毒的壳体种含有核酸多聚酶。病毒的繁殖过程:吸附、侵入（噬菌体不能繁殖）、复制与聚集、释放。噬菌体有毒（烈）性噬菌体和温和噬菌体两种类型-两者区别：裂解与不裂解（复制）。侵入宿主细胞后，随即一起宿主细胞裂解的噬菌体称作毒性噬菌体。当侵入宿主细胞后，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称作温和噬菌体。噬菌体的溶原性：含有温和噬菌体核酸的宿主细胞被称作溶原细胞。在溶原细胞内的温和噬菌体核酸，称为原噬菌体（或前噬菌体）。溶原性是遗传特性，溶原性细菌的子代也是溶原性的。溶原性噬菌体的命名是在敏感菌株的名称后面加一个括号，在括号内写上溶原性噬菌体。（*）细菌的培养方法：样品中的病毒数量可用颗粒计数法、间接计数法或感染效价法进行测定。空斑是指原代或传代单层细胞被病毒感染后，一个个细胞被病毒蚀空成空斑，一个空斑代表一个病毒。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厚引起点性感染，在感染点上进行反复的感染过程，宿主细菌菌落就一个个被裂解成一个个空斑，这些空斑就叫噬菌斑。病毒是专性寄生在活的敏感宿主细胞内才能生长繁殖的超微生物。病毒的培养基要求苛刻，专一性强。其敏感细胞要具备如下条件：必须是活的敏感动物或是活的敏感动物组织细胞 能提供病毒附着的受体 敏感细胞内没有破坏特异性病毒的限制性核酸内切酶，病毒进入细胞可生长繁殖。 接种敏感细菌 接种噬菌体液体培养基-培养基浑浊-细菌悬液变透明 接种敏感细菌 接种噬菌体固体培养基-形成多个菌落-菌落成为空斑（噬菌斑）对病毒影响最大的物理因素是温度、光和干燥度。温度：在宿主细胞外的病毒大多数在5565范围内不到一小时被灭活。高温对病毒蛋白质的灭火比对病毒核酸的灭活要快。低温不会灭火病毒，通常在-75保存病毒。病毒的灭活有体外灭活和体内灭活之分。体内灭活的化学物质有抗体和干扰素。体外灭活的化学物质有：酚、低渗缓冲溶液、甲醛、亚硝酸、氨、醚类、氯仿、臭氧、乙醇、强酸、强碱及其他氧化剂等。强酸、强碱除本身可直接灭活病毒外，还可导致PH变化对病毒产生影响。链霉菌、青霉菌、藻类等会分泌一些抗生物质。各种链霉菌产生的抗生素对大多数病毒无灭活作用，只有鹦鹉-淋巴肉芽肿病毒例外。藻类产生的抗生物质如丙烯酸和多酚对病毒有灭活作用。污水处理分一级、二级和三级处理。一级处理是物理过程，去除病毒的效果很差，约去除30%；二级处理是生物处理方法，去除病毒率在90%99%；三级处理是继生物处理后的深度处理，有生物、化学及物理的处理过程。三级处理可使病毒的滴度常用对数值下降46。清洁环境、喷洒药物消毒器物和环境，这样可以减少疾病的传播。病毒除用以制备疫苗，预防人的疾病外，还可利用昆虫病毒和噬菌体预防、治疗和控制动、植物疾病。第二章 原核微生物（重点章节）根据rRNA序列的不同，将所有生物划分为三大域，及古菌域、细菌域和真核生物域。古菌和细菌同属于原核微生物。古菌的特点：古菌的形态：古菌的细胞形态有球形、杆状、螺旋形、耳垂形、盘状、不规则形状、多形态；古菌的细胞结构：与细菌不同；代谢：多样性-古菌中有异养型、自养型和不完全光合作用3种类型；呼吸类型：古菌多数为严格厌氧、兼性厌氧，还有专性好氧；繁殖方式与繁殖速度：其繁殖速度较慢，进化速度也比细菌慢；生活习性：大多数古菌生活在极端环境。古菌的分类：按照古菌的生活习性和生理特征，古菌可分为三大类型：产甲烷菌 嗜热嗜酸菌 极端嗜盐菌。产甲烷菌是专性厌氧菌，其细胞结构:有细胞封套（包括细胞壁、表面层、鞘和荚膜）、细胞质膜、原生质和核质。极端嗜盐菌和细菌不同，它们对NaCl有特殊的适应性和需要性。极端嗜盐菌的细胞呈链状、杆状和球状。细菌有4种形态：球状、杆状、螺旋状和丝状，分别称为球菌、杆菌、螺旋菌和丝状菌。杆菌有单杆菌、双杆菌和链杆菌：单杆菌种有长杆菌和短杆菌。（乳酸菌是杆菌）丝状菌分布在水生境、潮湿土壤和活性污泥中。丝状体是丝状菌分类的特征。在正常的生长条件下，细菌的形态是相对稳定的。有些细菌是多形态的。细菌的大小以微米（m）计。杆菌的大小用其长与宽度乘积表示，螺旋菌的大小用其宽度与弯曲长度乘积表示，球菌用直径表示。刚分裂的新细菌小，随发育逐渐变大，老龄细菌变小。细菌大小的影响因素：菌龄、环境渗透压、代谢产物的累积、PH等。细菌为单细胞结构，所有细菌均有如下结构：细胞壁、细胞质膜、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、黏液层、衣鞘及光合作用层片等。细胞壁是包围在细菌体表最外层的、坚韧而有弹性的薄膜。细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两大类。G和G细胞壁的主要区别性 质GG内壁层外壁层结构厚度/nm2080238层次单层多层肽聚糖结构多层，75%亚单位交联，网络紧密坚固单层，30%亚单位交联，网络较疏松与细胞膜关系不紧密紧密组成肽聚糖4090%510%无磷壁酸有无无多糖有无无蛋白质有或无无有脂多糖无无1122%脂蛋白无有或无有对青霉素敏感不够敏感对溶酶菌敏感敏感细胞壁的主要生理功能：保护原生质体免受渗透压引起的破裂；维持细菌的细胞形态；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；细胞壁为鞭毛（由细胞膜长出）提供支点，使鞭毛运动。原生质体包括细胞质膜（原生质膜）、细胞质及内含物、拟核。细胞质膜是半透膜；蛋白质与膜的透性及酶的活性有关；脂质是磷脂。细胞质膜的生理功能：渗透酶（载体蛋白）：控制细胞内外的物质运送、交换，维持正常渗透压的屏障作用；合成酶：在膜上合成细胞壁；呼吸酶：进行呼吸作用；ATP合成酶：进行物质代谢和能量代谢；细胞膜上有鞭毛基粒，鞭毛由此长出，即为鞭毛提供附着点。细胞质是在细胞质膜以内，除核物质以外的无色透明、粘稠的复杂胶体，亦称原生质，由蛋白质、核酸、多糖、脂质、无机盐和水组成。细胞质内含物：核糖体和内含颗粒（细菌生长到成熟阶段，因营养过剩形成一些贮藏颗粒）。原核生物的核糖体是分散在细胞质中的亚微颗粒，是合成蛋白质的部位，它由核糖核酸（rRNA）和蛋白质组成。真核微生物的核糖体可呈游离状。细菌的核没有核膜和核仁，故称拟核，亦称细菌染色体，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。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特性，是重要的遗传物质。荚膜是一些细菌在其细胞表面分泌的一种黏性物质，把细胞壁完全包围封住，这层黏性物质就叫荚膜。荚膜是细菌的分类特征之一。荚膜很难着色，可用负染色法（亦称衬托法）染色。荚膜的功能：黏附作用：荚膜多糖可使细菌彼此间粘连，也可黏附于组织细胞或无生命物体表面，是引起感染的重要因素；抗吞噬作用、抗干燥作用；抗有害物质的损伤作用；当缺乏营养时，荚膜可被用作碳源和能源，有的荚膜还可用作氮源；废水生物处理中的细菌荚膜有生物吸附作用，将废水中的有机物及胶体吸附在细菌表面上。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黏集在一起，被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团，叫做菌胶团。荚膜、黏液层和衣鞘对染料的亲和力极低，很难着色，都用负染色法染色。所有的芽孢都可抵抗外界不良环境，芽孢是细菌的分类鉴定依据之一。芽孢的特点：芽孢的含水率低；芽孢壁厚而致密；芽孢中的2,6-吡啶二羧酸含量高；芽孢具有耐热性酶。以上4个特点使芽孢对不良环境如：高温、低温、干燥、光线和化学药物有很强的抵抗力。芽孢不易着色，但可用孔雀绿染色。具有鞭毛的细菌都能运动，不具鞭毛的细菌一般不能运动。细菌的培养特征：细菌在固体培养基上的培养特征；细菌在明胶培养基中的培养特征；细菌在半固体培养基中的培养特征；细菌在液体培养基中的培养特征。以上培养特征均可用以鉴定细菌，或判断细菌的呼吸类型和运动性。培养基按其物理状态可分为：固体（琼脂 20g/L）、液体和半固体培养基(琼脂3-5g/L)三种。细菌在固体培养基上的培养特征（稀释平板法和平板划线法）就是菌落特征，可用于微生物的分离培养、菌种的鉴定和保藏。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。细菌在明胶培养基中的培养特征微生物产酶情况：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。细菌在半固体培养基中的培养特征用于观察细菌的运动、菌种鉴定等。可依据如下生长状况判断细菌呼吸类型：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。根据如下生长状况判断细菌是否运动：如果只沿着穿刺线生长者为没有鞭毛、不能运动的细菌；如果不但沿着穿刺线生长而且穿透培养基扩散生长者为有鞭毛、能运动的细菌。细菌在液体培养基中的培养特征有利于获得大量菌体或代谢产物。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由肽链连接组成。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，在某一特定PH溶液中，氨基酸所带的正电荷和负电荷相等时的PH，称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，因此细菌也具有两性电解质的性质，它们也有各自的等电点，细菌的等电点为PH 25。细菌表面总是带负电荷。在废水生物处理过程中，废水的PH多数为偏酸性、中性和偏碱性，均在细菌的等电点之上，一次，在其中的细菌都表现带负电性。细菌的物理化学性质（细菌的带点性及等电点、革兰氏染色的原理与步骤）：细菌的染色原理：细菌在培养状态下总带负电荷，故可用带正电荷的碱性染料染色。细菌菌体无色透明，在显微镜下由于菌体与其背景反差小，不易看清菌体的形态和结构，用染色液染菌体，以增加菌体与背景的反差，在显微镜下则可清楚看见菌体形态。染细菌常用的染料：碱性染料，有结晶紫、龙胆紫、碱性品红（复红）、番红、孔雀绿等；酸性染料，有酸性品红、刚果红、曙红等。细菌与染料的亲和力与染色液的PH有关，若用酸性染料曙红则需加醋酸或石炭酸溶液。染色方法：简单染色法和复合染色法。革兰氏染色法（将一大类细菌染上色，而另一类染不上色，以便将两大类细菌分开，作为分类鉴定重要的第一步。因为是用以鉴别细菌，故称之为鉴别染色法）-初染、媒染、脱色、复染：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；用草酸铵结晶紫染色1分钟，水洗去掉浮色；用碘-碘化钾溶液媒染1分钟，倾去多余溶液；用中性脱色剂如乙醇或丙酮脱色，革兰氏阳性菌不被褪色而呈紫色，革兰氏阴性菌被褪色而呈无色；用番红染液复染1分钟，革兰氏阳性菌仍呈紫色，革兰氏阴性菌则呈现红色。革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌即被区别开。革兰氏染色的机制：革兰氏染色与细菌等电点有关系：革兰氏阳性菌的等电点比革兰氏阴性菌的等电点低，说明革兰氏阳性菌带的负电荷比革兰氏阴性菌多；革兰氏染色与细胞壁有关系：革兰氏阳性菌的脂质的含量很低，肽聚糖含量高，革兰氏阴性菌则相反。因此用乙醇脱色时，革兰氏阴性菌的脂质被乙醇溶解，增加细菌细胞壁的孔径及其通透性，乙醇很易进入细胞内将草酸铵结晶紫、碘-碘化钾复合物提取出来，使菌体呈现无色；革兰氏阳性菌含特殊的RNA-Mg2+盐与革兰氏染色有关。细菌在液体培养基中的存在状态有稳定的和不稳定的两种。细菌悬液的稳定性： S型：悬液稳定，不发生凝聚；R型：不稳定，易凝聚而沉淀，培养基澄清。细菌体呈半透明状态，光线照射菌体时，一部分光线透过菌体，一部分光线被折射，所以，细菌悬液呈现浑浊现象。可用目力比浊、光电比色计、比浊计等测其浑浊度，可略知其数目（包括活菌和死菌）。细胞质是多相胶体。 单个细菌体积虽微小，单位体积的细菌群体的总比表面积则巨大，这有利于细菌吸附和吸收营养物，有利于排泄代谢产物，使细菌生长繁殖快。细菌的相对密度在1.071.19之间。污水（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。细菌的物理化学特性是由其遗传性决定的，当处理效果差时，人们通常采用絮凝剂和沉淀剂，适当调整PH，改善活性污泥的沉淀性能，增强处理效果。蓝细菌的形态有的为单细胞，呈杆状和球状，其细胞属原核细胞。蓝细菌因由气泡，调节浮力，可以垂直上下游动。单细胞类型蓝细菌的繁殖是通过二分裂、出芽、断裂、多重分裂或从无柄的个体释放一系列顶生细胞（外生细胞）进行繁殖。蓝细菌对极端环境有极强的耐受力，因此分布很广。它是光合细菌中细胞最大的一类，有叶绿素a。蓝细菌的光合作用是依靠叶绿素a、藻胆素和藻蓝素吸收光，将能量传递给光合系统，通过卡尔文循环固定二氧化碳，同时吸收水和无机盐合成有机物供自身营养，并放出氧气。蓝细菌在植物学和藻类学中被分为蓝藻门。结构特点：由于它的细胞结构简单，只具原始核，没有核膜和核仁，只具染色质；只具叶绿素，没有叶绿体。故蓝细菌属于原核生物。螺旋蓝细菌属体内含有对人体营养价值很高的营养成分。蓝细菌在污水处理、水体自净中可起到积极作用，用它可有效地去除氮和磷。在氮、磷丰富的水体中生长旺盛，可作水体富营养化的指示生物。放线菌因在固体培养基上呈辐射状生长而得名。放线菌的菌体由纤细的、长短不一的菌丝组成，菌丝分枝，为单细胞，其细胞是无数分枝的菌丝组成很细密的菌丝体。孢子丝发育到一定阶段，其顶端形成分生孢子，它可产生各种色素。分生孢子的颜色是分类的依据之一。放线菌的菌落形态：放线菌的菌落是由一个孢子或一段营养菌丝生长繁殖出许多菌丝，并互相缠绕而成的。有的质地紧密、表面呈绒状或密实干燥多皱，如链霉菌属，由于其菌丝潜入培养基，整个菌落像是嵌入培养基中，不易被挑取。有的菌落成白色粉末状，质地松散，易被挑取，如诺卡氏菌属。放线菌有生活史，包括孢子的萌发，菌丝的生长。发育及繁殖的过程。放线菌是通过分生孢子或孢囊孢子繁殖，也可以一段营养菌丝繁殖。支原体没有细胞壁，只具有细胞质膜，细胞无固定形态，为多形性体态。其繁殖为二分裂，也有出芽生殖，为好氧或厌氧性。衣原体细胞壁为含胞壁酸的外膜，含RNA和DNA，繁殖为二分裂。螺旋体繁殖方式为纵裂。第三章 真核微生物真核微生物特征：细胞核具有核膜，能进行有丝分裂。原生动物的概念：原生动物是动物中最原始、最低等、结构最简单的单细胞生物。在动物学中被列为原生动物门。因其形体微小，在10300m之间，在光学显微镜下观察才可见，微生物学把它归入微生物范畴。原生动物的细胞结构：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，其细胞具有核膜（较高级类型有两个核）。有独立生活的生命特征和生理功能。鞭毛、刚毛、纤毛、伪足是运动和捕食的细胞器，眼点是感觉细胞器。原生动物分类：根据原生动物的细胞器和其他特点，将原生动物分为四个纲：有鞭毛纲、肉足纲、纤毛纲和孢子纲。 在显微镜下可依据形态和运动方式辨认鞭毛虫。 肉足纲以伪足作为运动和摄食的细胞器，为全动性营养；以无性繁殖为主，还有多分裂和出芽生殖。纤毛虫以纤毛作为运动和摄食的细胞器；营养为全动性营养，其生殖为分裂生殖和结合生殖。原生动物的胞囊：在正常的环境条件下，所有的原生动物都各自保持自己的形态特征。若环境条件变坏，如水干涸、水温和pH过高或过低，溶解氧不足，缺乏食物或排泄物累积过低，污水中的有机物浓度超过原生动物的适应能力等情况，都可使原生动物不能正常生活而形成胞囊。所以，胞囊是抵抗不良环境的一种休眠体。胞囊形成过程如下：先是虫体变圆，鞭毛、纤毛或伪足等细胞器缩入虫体或消失，细胞水分陆续由收缩泡排出，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。胞囊很轻易随灰尘飘浮或被其他动物带至他处，胞囊遇到适宜环境其胞壳破裂恢复虫体原形。所有元素动物在污水生物处理过程中都起指示生物的作用。一旦形成胞囊就可判断污水处理不正常，至于是什么原因引起的，要进一步查找。原生动物以外的多细胞动物叫后生动物。因有些后生动物形体微小，要借助光学显微镜方可看得清楚，故叫微型后生动物。微型后生动物的分类：轮虫、线虫、寡毛类动物（寡毛虫）、浮游甲壳动物、苔藓动物、水螅等。污（废）水生物处理中的轮虫有自由生活和固着生活的。轮盘为轮虫的运动和摄食的器官，其咽内有一个几丁质的咀嚼器。轮虫是寡污带和污水生物处理效果好的知识生物。污水处理中出现的线虫多是自由生活的。线虫有好氧和兼性厌氧的，兼性厌氧者在缺氧时大量繁殖，线虫是水净化程度差的指示生物。水蚤的血液中含血红素，它溶于血浆中。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，颜色深；水水中含氧量高，水蚤的血红素含量低，颜色浅，可以此判断水体的清洁程度（溶解氧高，水体净）。由于在污染水体中溶解氧含量低，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。藻类的一般特征：在大小和结构上差异很大；是真核生物（除蓝藻外），具真核，多数有细胞壁；主要靠鞭毛运动；真核藻类具有叶绿体，有叶绿素a、b、c、d、胡萝卜素，叶黄素等。 藻类的繁殖有无性生殖和有性生殖。藻类的分类：蓝藻门、裸藻门（不具细胞壁，大多数为个体，鲜绿色，有1根鞭毛，眼光感点）、绿藻门（大多数为淡水藻）、轮藻门（富集碳酸钙）、金藻门（常见于较澄清的湖泊、水库中）、黄藻门（丝状，不等长鞭毛）、硅藻门（细胞壁富含硅，由上下壳组成）、甲藻门（多为海水澡，引起赤潮）、褐藻门（海水澡）、红藻门。真菌属低等植物，种类繁多，形态、大小各异，包括酵母菌、霉菌及各种伞菌。真菌属真核微生物，有单细胞和多细胞之分。真菌是抗生素。酵母菌有发酵型和氧化型两种。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。酵母菌的繁殖方式有无性生殖和有性生殖，无性生殖又分出芽生殖和裂殖。霉菌分为腐生和寄生。其细胞有细胞壁、细胞质膜、细胞核、细胞质及内含物等组成，大多数霉菌的细胞壁含几丁质，少数水生霉菌的细胞壁含纤维素。霉菌大多数是多细胞的，少数为单细胞的。霉菌的繁殖方式：霉菌借助有性孢子和无性孢子繁殖，也可借助菌丝的片段繁殖，由它的顶端延伸分枝而生成新的菌丝体。构成霉菌营养体的基本单位是菌丝。霉菌的菌落特征：用接种环挑取霉菌的分生孢子或一段营养菌丝或气生菌丝接种在固体培养基上，置于一定温度的培养箱中培养即可长出霉菌的菌落。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大。长得很快，可蔓延至整个平板。不同霉菌的孢子有不同形、结构和颜色，可使各种霉菌菌落呈现不同结构和色泽。霉菌可产生水溶性色素和非水溶性（脂溶性）色素。水溶性色素可溶于培养基中使菌落背面呈现颜色。霉菌菌落疏松，与培养基结合不紧，用接种环很易挑取。第三章课后思考题（老师勾画）：3.13 真菌包括哪些微生物？它们在废水生物处理中各起什么作用？3.14 酵母菌有哪些细胞结构？有几种类型的酵母菌？3.15 霉菌有几种菌丝？如何区别霉菌和放线菌的菌落？第四章 微生物的生理（重点章节字体较小的是从群里那个文档补充的）第一节 微生物的酶1、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的特殊构象的生物大分子，包括蛋白质类酶和核酸类酶。2、从化学组成来看，酶可分为单成分酶和全酶两类。前者只含蛋白质，后者还要结合一些被称为辅基或辅酶的热稳定的非蛋白质小分子有机物或金属离子。单成分酶由酶蛋白组成，如水解酶等。全酶有三种形式： 全酶中各组分有不同的功能：酶蛋白起催化生物化学反应加速进行的作用；辅基和辅酶起传递电子、原子和化学基团的作用；金属离子除传递电子外还起激活剂的作用。 与酶蛋白结合紧的，称为辅基（用透析法不能使其与酶蛋白分开）。 与酶蛋白结合得不紧的，称为辅酶（用透析法可使其与酶蛋白分开）。3、几种重要的辅基和辅酶（了解）转移氢的：NAD（辅酶I，CoI）和NADP（辅酶II，CoII）、FMN（黄素单核苷酸）和FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）、辅酶Q（CoQ）转移电子（e-）:铁卟啉、金属离子、辅酶F420(CoF420)转移基因：辅酶A（CoA或CoASH）、硫辛酸（L）和焦磷酸硫胺素（TPP）、腺苷磷酸及其他核酸类、磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺、生物素、四氢叶酸（辅酶F，THFA）、辅酶M（CoM）、辅酶F420(CoF420)、辅酶F430(CoF430)、辅酶MPT、MFR、辅酶HSHTP、4、酶蛋白是由20种氨基酸组成，这20种氨基酸按一定的排列顺序由肽键（CONH）连接成多肽链，两条多肽链之间或一条多肽链卷曲后相邻的基团之间以氢键、盐键、酯键、疏水键、范德华引力及金属键等相连接而成。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。一级结构是指多肽链本身的结构。二级结构是由多肽链形成的初级空间结构，由氢键维持其稳定性。三级结构在二级结构的基础上，多肽链进一步弯曲盘绕形成更复杂的构型。四级结构是由几个或几十个亚基形成的。5、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（帮助理解用）。酶的活性中心有两个功能部位：一个是结合部位；另一个是催化部位。但这两个功能部位并不是各自独立存在的，构成这两个部位的有关基团，有的同时兼有结合底物和催化底物发生反应的功能。6、国际酶学委员会根据各种酶的催化反应类型，把酶分为6大类：氧化还原类酶、转移酶类、水解酶类、裂解酶类、异构酶类和合成（连接）酶类，分别用1、2、3、4、5、6来表示。7、习惯命名法：（1）按酶的作用底物的不同命名：可把酶分为淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、核糖核酸酶等。（2）根据酶催化反应的性质及类型命名：如水解酶、转移酶和氧化酶等。8、国际系统命名法的原则是以酶所催化的整体反应为基础的，规定每种酶的名称应当明确表明酶的底物及催化反应的性质。如果一种酶同时催化两种底物起反应，应在它们的名称中注明，并用“：”将两种底物隔开，同时列出习惯名称。如底物之一是水时，可将水省去。表4.1 酶的国际系统命名法举例编号习惯名称系统名称反应1.1.1.1醇脱氢酶醇：NAD+氧化还原酶2.6.1.1天冬氨酸转氨基酶L天冬氨酸：酮戊二酸氨基转移酶6.4.1.2乙酰CoA羧化酶乙酰CoA：CO2连接酶9、酶的催化特性：（1）酶具有一般催化剂的共性：缩短反应到达平衡所需的时间，但不改变平衡点。酶在参与反应的前后，没有性质和数量的改变。(2)酶的催化作用具有高度的专一性。（3）酶的催化反应条件温和（4）酶对环境条件的变化极为敏感（5）酶的催化效率极高。10、影响酶促反应速率（或酶活力）的因素：（1）酶的浓度：酶促反应速率与酶浓度成正比。（2）底物浓度(3)温度：由于酶促反应也是一种化学反应，所以在一定的温度范围内，反应速率随着温度升高而加快。由于酶是蛋白质，温度过高会使酶变形失活。()pH：pH对酶活力的影响主要表现在两方面：改变底物分子和酶分子的解离状态，从而影响酶和底物的结合；过高、过低的pH都会影响酶的稳定性，进而使酶遭到不可逆性的破坏。（5）激活剂。（6）抑制剂：抑制作用的类型有不可逆的抑制作用和可逆的抑制作用。有些抑制剂能与酶分子上的某些基团以共价键方式结合，导致酶的活性下降或丧失，且不能用透析等方法除去抑制剂而使酶的活性恢复的作用称为不可逆的抑制作用。 抑制剂与酶以非共价键方式结合而引起酶的活性下降或丧失，用透析等方法可除去抑制剂而使酶活性恢复的作用称为可逆的抑制作用。可逆的抑制作用可分为：竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。第二节 微生物的营养1、新陈代谢是活细胞中进行所有化学反应的总称，是生物最基本的特征之一。新陈代谢包括同化作用（合成代谢）和异化作用(分解代谢)，异化作用为同化作用提供物质基础和能量，同化作用为异化作用提供基质。2、营养是指生物体从外部环境中摄取其生命活动所必需的能量和物质，以满足正常生长繁殖需要的一种最基本的生理功能。营养物质是指具有营养功能的物质。3、（次重点）微生物要求的营养物质有水、碳素营养源、氮素营养源、无机盐及生长因子等。（一）水：水是微生物机体的重要组成部分，也是微生物代谢过程中必不可少的溶剂，有助于营养物质溶解，并通过细胞质膜被微生物吸收，保证细胞内、外各种生物化学反应的溶液中正常进行。水可维持各种生物大分子结构的稳定性，并参与某些重要的生物化学反应。水具有优良的物理性状，例如比热高，能有效的吸收代谢过程中放出的热能等；也是良好的导体，有利于散热，起到了调节细胞温度恒定的作用等。（二）碳源和能源：碳源的主要作用是构成微生物细胞的含碳物质（碳架）和供给微生物生产、繁殖及运动所需要的能量。微生物对碳素的需要量最大。微生物最好的碳源是糖类。能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物质或辐射能，称为能源。微生物的能源如下：微生物的营养类型（次重点）：根据微生物对各种碳素营养物的同化能力不同，可把微生物分为无机营养和有机营养两种；又由于能源的形式不同，可分为光能营养型和化能营养型。微生物的营养类型类型能源供氢体（电子供体）主要碳源微生物（举例）光能无机营养型光H20CO2藻类、蓝细菌、高等植物光能无机营养型光H2S、S、H2CO2紫色、绿色硫细菌化能无机营养型氧化无机物H2、S、H2S、NH3CO2氢细菌、硫细菌、硝化细菌等光能有机营养型光有机物有机物紫色非硫化菌、少数藻类化能有机营养型氧化有机物有机物有机物多数细菌、放线菌、全部真菌（以下小写括号了解即可）（1）无机营养也称无机自养。这种类型的微生物具备完备的酶系统，合成有机物能力强，以CO2、CO和CO32-中碳素为唯一碳源，利用光能或化学能（氧化无机物）在细胞内合成复杂的有机物，以构成自身的细胞成分，而不需要外界供给现成的有机化合物。因此，这种微生物又称自养型微生物。根据能量来源不同，自养型微生物又分为光能自养型微生物和化能自养型微生物。光能自养型微生物依靠体内的光合作用色素。CO2是化能自养型微生物的唯一碳源。（2）有机营养微生物也成为异养微生物，它们只能利用有机化合物为碳素营养和能量来源。异养微生物又分为光能异养微生物（少数）和化能异养微生物（多数）。（3）混合营养微生物既可以无机碳（CO2、CO32-等）为碳素营养，又可以有机化合物为碳素营养的一类微生物，即兼性营养微生物。（三）氮源（四）无机盐（五）生长因子：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。广义的成长因子除了维生素外，还包括碱基、嘌呤、嘧啶、生物素及烟酸等，有时还包括氨基酸营养缺陷突变株所需要的氨基酸在内；而狭义的生长因子一般仅指维生素。4、（了解）污(废)水生物处理中好氧微生物群体（活性污泥）要求碳氮磷比为BOD5:N:P=100:5:1，厌氧消化污泥中的厌氧微生物群体对碳氮磷比要求BOD5:N:P=100:6:1。有机固体废物堆肥发酵要求的碳氮比为30:1，碳磷比为（75100）:1。5、（次重点）培养基的配置程序：在烧杯中加一定量的蒸馏水，按配方称取各营养成分，然后将各营养成分逐一加入（按配方顺序）待每一种成分溶解后方可加入下一成分，否则会引起沉淀物形成。为了避免产生金属沉淀物，可加入螯合剂与金属络合使其保持溶解状态。一般各成分加入的顺序是：缓冲化合物，无机元素，微量元素，维生素及其他生长因子。待全部营养成分配齐后，用质量浓度为100g/L的NaOH或质量浓度为100g/L的HCl调整pH。pH调好后，经分装并尽快置高压蒸汽灭菌锅内灭菌，否则就会杂菌丛生，并破坏其固有的成分和性质。6、（次重点）培养基的类型：根据培养基组成物质的性质不同分3类：合成培养基、天然培养基、复合培养基。根据物理性状的不同，可分为3类：液体培养基、半固体培养基、固体培养基。根据培养基对微生物的功能和用途不同分为3类：选择培养基、鉴别培养基、加富（富集）培养基。还有一种用于培养大多数异样细菌的培养基，由牛肉膏、蛋白胨、氯化铵按一定比例配成，称为基础培养基或普通培养基。7、营养物进入微生物细胞的方式：各种营养物依靠细胞质膜的功能进入细胞。营养物质透过细胞包括两个方面，一是细胞膜的可通透性，二是物质的运输机制。其中比较重要的机制有：单纯扩散、促进扩散、主动运输和基团转位等，见下表：表4.2 膜的4种主要运输方式的比较比较项目单纯扩散促进扩散主动运输基团转位载体蛋白无有有有运送速度慢较快快快溶质运送方向由浓至稀由浓至稀由稀至弄由稀至浓平衡时内外浓度内外相等内外相等内部浓度高内部浓度高运送分子无特异性特异性特异性特异性能量消耗不需要不需要需要需要运送前后溶质分子不变不变不变改变载体饱和效应无有有有与溶质类似物无竞争性有竞争性有竞争性有竞争性运送抑制剂无有有有运送对象举例H2O、CO2、O2、甘油、乙醇、少数氨基酸、盐类等SO42-、PO22-、糖类（真核微生物）等氨基酸、乳糖等糖类、Na+、Ca2+等无机离子等葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等第三节 微生物的能量代谢1、微生物的生物氧化本质是氧化与还原的统一过程，是指细胞内一系列产能代谢的总称。根据最终电子受体（或最终受氢体）的不同，可将微生物的生物氧化分为3类：发酵、好氧呼吸和无氧呼吸。（具体描述在第3点）2、（次重点）ATP的生成方式：基质（底物）水平磷酸化、氧化磷酸化、光合磷酸化。3、（一）发酵：丙酮酸是EMP途径的关键产物。乙醇发酵：分2大阶段、3小阶段（P139图413）：其中阶段1和阶段2为糖酵解。阶段3由丙酮酸开始，发生氧化还原反应，将乙醛还原为乙醇，产生CO2。I 预备性反应II 氧化还原反应III 氧化还原反应消耗ATP，生成3磷酸甘油醛及磷酸二羟丙酮产生ATP，生成丙酮酸生成终产物乙醇糖酵解不同微生物产生不同代谢产物不同微生物共有（1）糖酵解作用：糖酵解途径又称EMP途径或E-M途径，即在无氧条件下，1mol葡萄糖逐步分解而产生2mol丙酮酸、2molNADH+H+和2molATP的过程。特点：糖酵解途径几乎是所有具细胞结构的生物所共有的主要代谢途径，有氧、无氧都可以。（2）生成乙醇。乙醇发酵的总反应式：作为被发酵的底物必须具备两点：不能被过分氧化，也不能被过分还原。必须能转变成为一种可参与底物水平磷酸化的中间产物。（二）好氧呼吸：（1）电子传递体系的组成：也称呼吸链。电子传递体系是由NAD+或NADP+、FAD或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。（2）电子传递体系的功能：一是接受电子供体提供的电子，二是合成ATP。（2）好氧呼吸可分为外源性呼吸和内源性呼吸。在正常情况下，微生物利用外界供给的能源进行呼吸，叫外源性呼吸，及通常所说的呼吸。如果外界没有供给能源，二是利用自身贮存的能源物质进行呼吸，则叫内源性呼吸（或内源呼吸）。4、3种生物氧化类型的比较（以葡萄糖为例）划分3种氧化类型的主要依据是受氢体（最终电子受体），另外，在参与的酶、最终产物、能量等方面都有较大的差异。（表4.3）表4.3 乙醇发酵、好氧呼吸和无氧呼吸的比较生物氧化类型最终电子受体参与反应的酶最终产物产ATP方式释放总能量/kJ乙醇发酵中间代谢产物脱氢酶、脱羧酶、乙醇脱氢酶；辅酶：NAD+等低分子有机物、CO2、ATP底物水平磷酸化238.3好氧呼吸O2脱氢酶、脱羧酶、细胞色素氧化酶；辅酶: NAD+、FAD、辅酶Q、细胞色素b、c1、c、a、a3等CO2、H2O、ATP底物水平磷酸化，氧化磷酸化2876无氧呼吸NO3-、NO2-、SO42-、CO32-、CO2脱氢酶、脱羧酶、硝酸还原酶、硫酸还原酶；辅酶：NAD+、细胞色素b、c等CO2、H2O、NH3、N2、H2S、CH4、ATP底物水平磷酸化，氧化磷酸化反硝化：1756反硫化：1125上课用手机拍的：试分析下列微生物属于什么营养类型微生物碳源获得能量方式营养类型硝化细菌CO2氧化无机物化能无机紫色硫细菌CO2太阳能光能无机沼泽红假单细胞有机酸等太阳能光能有机大肠杆菌葡萄糖等氧化有机物化能有机氢细菌CO2、葡萄糖等氧化有机物或无机物混合营养以下也是上课手机拍到的，是第五章的：1、什么是细菌生长曲线，一条典型的生长曲线至少可分为哪几个生长时期？答：一定量的微生物，接种在封闭的、适合的新鲜液体培养基中，在适宜的温度下培养，以细菌个数或细菌数的对数或细菌的干重为纵坐标，以培养时间为横坐标，做出的曲线叫生长曲线。一般可分为延迟期、对数期、稳定期和衰亡期四个时期。2、大肠杆菌在37的牛奶中每12.5min繁殖一代，假设牛奶消毒中，大肠杆菌的含量为1个/100ml,请问按国家标准(30000个/ml),该消毒牛奶在37下最多可存放多少时间?3、什么是恒浊连续培养？什么是恒化连续培养？各有什么应用？答：恒浊连续培养是使细菌培养液的浓度恒定，以浊度为控制指标的培养方式。发酵工业采用此法可获得大量的菌体和有经济价值的代谢产物。恒化连续培养是维持进水中的营养成分恒定（其中对细菌生长有抑制作用的成分要保持低浓度水平），以恒定流速进水，以相同流速进水，以相同流速流出代谢产物，使细菌处于最高生长速率状态下生长的培养方式。恒化连续培养尤其适用于污（废）水生物处理。4、可生化较差的低浓度有机污水，一般采用衰亡期微生物进行处理。5、抗生素对微生物的影响表现在哪几个方面？6、共生关系？第五章 微生物的生长发繁殖与生存因子第一节 微生物的生长繁殖（1）微生物的生长繁殖的概念5.1.1 生长的定义：正常情况下，同化作用大于异化作用，微生物的细胞质量不断迅速增长，称为生长。5.1.2 繁殖的定义：当单细胞个体生长到一定程度时，由一个亲代细胞分裂为两个大小、形状与亲代细胞相似的子代细胞，使得个体数目增加，这是单细胞微生物的繁殖，这种繁殖方式成为分裂。5.1.3发育的定义：微生物的生长和繁殖是交替进行的，从生长到繁殖这个由量变到质变的过程叫发育。5.1.4 代时（时代时间）的定义：细菌两次细胞分裂之间的时间，称为代时（时代时间）5.1.5 每一种微生物的代时由遗传基因所决定，在一定的培养条件下，代时是一定的；当环境条件发生改变，代时也会发生变化。（2）研究微生物生长的方法5.1.6 培养方法有分批培养和连续培养，这两种方法可用于纯种培养和混合菌种的培养。5.1.7 分批培养是将一定量的微生物接种在一个封闭的、盛有一定体积的体积培养基的容器内，保持一定的温度、pH和溶解氧量，微生物在其中生长繁殖 5.1.8 以细菌个数或细菌数的对数或细菌的干重为纵坐标，以培养时间为横坐标，连接坐标系上各点成一条曲线，即细胞的生长曲线。5.1.9 细菌的生长繁殖期可细分为6个时期：停滞期（或称适应期、迟滞期）、加速期、对数期、减速期、静止期和衰亡期。由于减速期和加速期都历时很短，可把加速期并入停滞期，把减速期并入静止期。5.1.10 停滞期产生原因：适应环境，营养储备特点：代谢活跃，个体体积、重量增大影响细菌停滞期历时的因素：a 接种量：接种量大，停滞期短；b 接种群体菌龄：将处于对数期的细菌接种到新鲜的、成分相同的培养基中，则不出现停滞期，而以相同速率继续其指数生长；c 营养：一个群体从丰富培养基中转接到贫乏培养基中也会出现停滞期，在贫乏的培养基中，细菌需要产生新的酶类以便合成所缺少的营养成分综上：如果接种量适中，群体菌龄处于对数期，营养和环境条件均适宜，细菌的停滞期就短，代时短的细菌其停滞期也短5.1.11 对数期细菌的时代（G） 式中：n为繁殖的代数；为对数期开始时的细菌数，CFU/mL；为对数期后期时的细胞数，CFU/mL特点：代谢旺盛，繁殖最快，生长迅速，代时短，细菌对不良环境因素的抵抗力强；对数期的群体细胞化学组成及形态、生理特性都比较一致5.1.12 静止期产生原因：a 对数期的细菌生长繁殖迅速，消耗大量的营养物质，导致一定培养基浓度降低; b 营养比率失调；c 代谢产物大量积累对菌体本身产生毒害;d pH、氧化还原电位等均有所改变，溶解氧供应不足,物化条件不合适特点：出生率=死亡率5.1.13 衰亡期产生原因：继静止期之后，由于营养物质被耗尽，细菌因缺乏营养而利用贮存物质进行内源呼吸，即自身溶解。有害代谢物的积累，抑制细菌生长繁殖。特点：生长率负增长，死亡率大于生长率，活菌数目减少。5.1.14 连续培养有恒浊连续培养和恒化连续培养，两者区别：恒浊连续培养是使细菌培养液的浓度恒定，以浊度为控制指标的培养方式；恒化连续培养是维持进水中的营养成分恒定（其中对细菌合生长有限制作用的成分要保持低浓度水平） （3）细菌生长曲线在污水生物处理中的运用（P171图5-5）5.1.15 在废水生物处理设计时，按污水的水质情况（主要是有机物浓度）可利用不同生长阶段的生长物处理污水。如常规活性污泥法利用生长速率下降阶段的微生物，包括减速期、静止期的微生物；生物吸附法利用生长速率下降阶段（静止期）的微生物；高负荷活性污泥发利用生长速率上升阶段（对数期）和生长速率下降阶段（减速期）微生物；而有机物含量低，其与的比值小于0.3，可生化性差的污水，则用延时曝气法处理，即利用内源呼吸阶段（衰亡期）的微生物处理5.1.16 为什么常规活性污泥法不利用对数生长期的微生物而利用静止期的？ 因为对数生长期的微生物生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除污水中的有机物。尽管微生物对有机物的去除能力很高，但相应要求进水有机物浓度高，则出水的绝对值也相应提高，不易达到排放标准。又因对数期的微生物生长繁殖旺盛，细胞表面的黏液层和荚膜尚未形成，运动很活跃，不易自行凝聚成菌胶团，沉淀性能差，使出水水质差。而处于静止期的微生物代谢活力虽比对数期的差，但仍有相当的代谢活力，去除有机物的效果仍较好，最大特点是微生物积累大量贮存物，这些贮存物强化了微生物的生物吸附能力，其自我絮凝、聚