2015环境微生物复习.docVIP

绪论1、 微生物：肉眼看不见的、必须在电子显微镜或光学显微镜下才能看到的所有微小生物的总称。（一类个体微小、结构简单，具有单细胞、简单多细胞结构或非细胞结构，必须借助显微镜才能观察清楚其结构的最低等的生物。）第1章 病毒1、病毒的概念：病毒是一类超显微的、结构极简单的、专性活细胞寄生的、在活体外能以无生命的化学大分子状态长期存在并保持其侵染活性的非细胞生物。（或病毒是没有细胞结构，专性寄生在活的敏感宿主体内，可以通过细菌过滤器，大小在0.2um以下的超微小微生物。）2、 病毒的繁殖过程噬菌体的侵染、复制和释放： 3、 什么是抗体？ （1）病毒的灭活有体内灭活和体外灭活，体内灭活的化学物质有抗体和干扰素。 （2）抗体：是病毒侵入有机体后，有机体产生的一种特异性蛋白，用以抵抗入侵的外来病毒。第2章 原核微生物1、 细菌细胞壁的生理功能： （1）保护原生质体免受渗透压引起破裂。 （2）维持细菌的细胞形态(可用溶菌酶处理不同形态的细菌细胞壁后，菌体均呈现圆形得到证明)。 （3）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(革兰氏阴性菌细胞壁和细胞质之间的区域)。 （4）细胞壁为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。2、放线菌：放线菌的菌丝体： 营养(基内)菌丝：摄取培养基内营养，菌丝宽度为0.20.80m，长度为50600m之间，有无色的、有的产色素 (黄、橙、红、紫、蓝、绿、褐、黑)。 气生菌丝：由营养菌丝长出培养基外，伸向空间的菌丝为气生菌丝。直径为11.4m。有呈弯曲状、直线状或螺旋状。有产色素的。 孢子丝: 在气生菌丝的上部分化出孢子丝。孢子丝的形状有 A.直形、B.波浪状、C.螺旋形、D.交替着生、E.丛生或轮生。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，呈粉白、灰、黄、橙、红、蓝、绿等色。第3章 真核微生物1、 根霉： （1）根霉的菌丝匍匐于培养基的表面形成气生菌丝（也叫蔓丝），生长迅速，向四周蔓延于整个平板。蔓丝生节，在节上向下分枝形成假根状的基内菌丝，摄取营养；向上长出直立的孢子囊梗，在顶端形成孢子囊。成熟的孢子囊呈黑色，成熟后囊壁破裂释放出孢子，孢子随风飘扬，遇到合适的条件即萌发成菌丝体。即无性孢子繁殖，也进行有性繁殖。 （2）根霉分布广，根霉产淀粉酶、脂肪酶和果胶酶。常生长在淀粉食品上，将淀粉转化为糖，是有名的糖化菌。民间制甜酒常用根霉和酵母菌混合作为甜酒曲，工业用它作糖化菌，还用于生产乳酸、延胡索酸、丁烯二酸和转化甾体物质。 （3）根霉：匍匐于培养基表面形成气生菌丝，生长迅速，蔓延，有假根。 （4）根霉的用途：酿酒工业常用的糖化酶菌种 发酵饲料 转化甾族化合物的生产菌2、 曲霉： （1）曲霉隶属于半知菌纲。 （2）曲霉与其它霉菌有明显不同的是：它分化出厚壁的足细胞。由足细胞长出分生孢子梗（柄），其顶端膨大成圆形或椭圆形的顶囊，由顶囊向外辐射长出一层或两层小梗，最上层小梗呈瓶状，在其顶端生成串的分生孢子（图3-30）。分生孢子的颜色有黄、绿、黑和褐色等。 （3）曲霉菌落表面的颜色由分生孢子决定。曲霉以无性孢子繁殖。 （4）曲霉可用于生产淀粉酶、蛋白酶、果胶酶等酶制剂和有机酸。 （5）曲霉中有的种可产生致癌因子黄曲霉素。 （6）曲霉的用途：食用色素红曲霉素 生产糖化饲料 有机酸酶制剂 是做酱、酿酒、制醋的主要菌种（7） 黄曲霉毒素的去除：强碱处理 淘洗去除 活性碳吸附 排除破碎的花生粒等3、青霉第4章 微生物的生理1、 酶的活性中心： （1）定义：酶蛋白分子中与底物结合，并起催化作用的小部分氨基酸微区。活性中心可分为结合部位和催化部位（功能部位）。 （2）结合部位：只有酶蛋白保持一定的空间构型，酶的活性中心才能存在。如果酶蛋白发生变性，构成酶活性中心的基团互相分开，酶与底物将无法形成结合，酶促反应也就无法进行，结合部位是酶行使催化功能的结构基础。 （3）催化部位：在酶（双成分酶）的非蛋白成分上，具有催化功能的那一部分（催化部位），称为活性基，活性基是酶蛋白以外的具有催化功能的部分。它决定着催化反应的性质，担负着传递电子、原子或化学基团的功能。单独的酶蛋白没有酶活性或活性很低，只有与活性基结合，才显示出酶的高度专一性和强大催化效率。2、酶催化效率极高的原因是酶能降低反应的能阈，从而降低反应物所需的活化能。3、 酶的抑制作用类型：酶的抑制作用分可逆和不可逆两种； （1）不可逆抑制作用：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抑制作用。重金属、有机汞、有机磷等为不可逆抑制剂。 （2）可逆抑制作用：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、超滤等方法可除去抑制剂而使酶恢复活性，这种作用被称为可逆抑制作用。其可分为竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制1 竞争性抑制：有些抑制剂的结构与某种底物的结构类似，它可与底物竞争与酶的活性中心结合，从而影响了底物与酶的结合，使反应速率下降，这种作用称为竞争性抑制。与底物的结构类似的物质称为竞争性抑制剂。2 非竞争性抑制 底物和抑制剂与酶的结合没有竞争性，底物与酶结合后，还可以与抑制剂结合；同样抑制剂与酶结合后，还可以与底物结合，形成酶底物抑制剂（ESI）三元复合物。但酶不显示活性，不能转变为产物，这种抑制称为非竞争性抑制。在非竞争性抑制过程中，反应速率与底物浓度无关。3 反竞争性抑制：酶只有与底物结合后，才能与抑制剂结合，即ES+I=ESI。产生这种现象的原因可能是底物和酶的结合改变了酶的构象，或抑制剂直接与ES中的底物反应。反竞争性抑制常见于多底物反应中。4、什么是营养？ 营养（nutrition）是指生物体从外部环境中摄取对其生命活动必需的能量和物质，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5、 什么是新陈代谢？ 新陈代谢是活细胞中进行的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）。6、 微生物的营养类型： 微生物营养类型总结如下（根据碳源和能源的不同）： 营养类型能源碳源氢的供体微生物（举例）光能自养型光CO2 无机物藻类、蓝细菌，绿色硫细菌化能自养型 无机物CO2 无机物硝化细菌、氧化亚铁硫杆菌、氢细菌光能异养型 光CO2及简单有机物 有机物光合细菌、紫色非硫细菌,红螺菌化能异养型 有机物有机物 有机物大多数已知细菌和全部真核微生物7、 碳氮磷比：水、碳源、氮源、无机盐及生长因子为微生物共同需要的物质。由于不同微生物细胞的元素组成比例不同，对各营养元素的比例要求也不同。在实际中，主要是指碳氮比（或碳氮磷比）。如根瘤菌要求碳氮比为11：5:1，霉菌为9:1。在污水处理中，活性污泥中好氧微生物要求碳氮磷比为BOD5:N:P=100:5:1。为了保证生物处理效果，要按碳氮磷比配给营养。有时某种营养缺乏，应供给或补足。但也不可盲目添加，否则会导致反驯化。 8、 营养物进入微生物细胞的方式： 微生物没有专门的摄食器官或细胞器（原生动物、微型后生动物除外）。各种营养物质需要通过细胞质膜而进入细胞。营养物质各种各样，进入细胞的方式也不尽相同。 （1）单纯扩散：物理过程，从高浓度到低浓度，非特异性的，扩散速度慢，不消耗能量。如：水溶性的溶质分子，水、无机盐、O2、CO2等。 特点：物质进入细胞的动力是细胞内外的浓度差。 这种运输方式不消耗能量。 没有特异性，被运输物质不与膜上物质发生任何反应，物质不发生化学变化。 （2）促进（成）扩散：在细胞质膜上有特异性的蛋白质（载体蛋白或渗透酶），通过渗透酶的作用携带某种特定的营养物通过细胞质膜而进入细胞内。 特异性的，依靠扩散梯度驱动，也不消耗能量。如：红细胞和酵母菌中糖的运输；大肠杆菌中乳糖的运输。以上两种方式是被动运输方式。 （3）主动运输：逆浓度梯度的运输，需要渗透酶（改变平衡点）和消耗能量。能量由ATP提供。如：氨基酸、糖、Na+、K+等。 特点：被运送的物质可逆浓度梯度进入细胞内 。 要消耗能量，必需有能量参加。 有膜载体参加，膜载体发生构型变化 。 被运送物质不发生任何变化。（分类说，三种类型） （4）基团转位：基团转位也是一种主动运输方式，存在于某些原核生物中，在细菌中广泛存在的一个例子是磷酸转移酶系统，营养物质通过在运输过程中被磷酸转移酶系统磷酸化而进入细胞内，也需要能量和特异性的酶。如：糖、嘌呤、嘧啶、乙酸等物质。9、 什么是ATP： （1）生物能量的转移中心ATP： 在微生物的生物氧化过程中，底物的氧化分解产生能量；同时，微生物将能量用于细胞组分的合成。在这两者之间存在能量转移的中心，即ATP。ATP是在发酵、好氧呼吸及无氧呼吸中生成的。微生物（包括各种生物）的能量的产生和转移大多数是通过ATP进行的。 （2）生成ATP的方式： 基质(底物)水平磷酸化：微生物在基质氧化过程中，产生一种含高自由能的中间体，如常1，3-二磷酸甘油酸。这一中间体将能量ADP，使ADP磷酸化而生成ATP。此过程中底物的氧化与磷酸化反应相偶联并生成ATP，称为底物水平磷酸化。 氧化磷酸化：微生物在氧化底物后产生的电子，通过电子传递体系传递，并产生ATP的过程叫氧化磷酸化。 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的过程叫光合磷酸化。产氧光合生物包括藻类和蓝细菌，它们依靠叶绿素通过非环式的光合磷酸化合成ATP。不产氧的光合细菌则通过环式光合磷酸化合成ATP。10、 什么是发酵： 微生物的生物氧化分类3类：发酵、好氧呼吸和无氧呼吸。 （1）发酵的概念：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。发酵类型有乙酸发酵、乳酸同型发酵、乳酸异型发酵、混合酸发酵。 （2）好氧呼吸：是有外在最终电子受体（O2）存在时，对底物（能源）的氧化。它是一种最普遍和最重要的生物氧化方式。 1mol葡萄糖会产生多少molATP（从哪些途径？） 产能效率：a.葡萄糖酵解为丙酮酸经EMP途径产生： 2mol(NADH+H+) 3=6mol ATP，底物水平磷酸化产生2molATP,共产生8 molATP b.三羧酸循环反应: CH3COCOOH+4NAD+FAD+GDP+Pi+3H2O3CO2+4(NADH+H+)+ FADH2+GTP 底物水平磷酸化： 1molGDPPi GTP 1mol ATP 电子传递磷酸化（氧化磷酸化）4mol(NADH+H+) 3=12mol ATP 15mol ATP FADH22 = 2mol ATP 因为1mol丙酮酸产生15molATP，1mol葡萄糖酵解为2mol丙酮酸，所以，共产生30molATP, 则：1mol葡萄糖完全氧化总共产生38 mol ATP。 第5章 微生物的生长繁殖与生存因子1、 什么是生长、繁殖、发育？ （1）生长：微生物在适宜的环境条件下，不断吸收营养物质，进行新陈代谢活动。当同化作用大于异化作用，微生物的细胞质量不断迅速增长，这叫生长。 （2）繁殖：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（称为裂殖）。 （3）发育：微生物的生长与繁殖是交替进行的，从生长到繁殖这个由量变到质变的过程。2、 什么是分批培养？（生长曲线图、及每个时期的状态） （1）分批培养：分批培养是将一定量的微生物接种在一个封闭的、盛有一定体积液体培养基的容器内，保持一定的温度、pH和溶解氧量，微生物在其中生长繁殖，结果出现微生物的数量由少变多，达到高峰后又由多变少，甚至死亡的变化规律。 （2）生长曲线：备注： 停滞期 加速期 对数期 减速期 静止期 衰亡期1 停滞期，即迟滞期或是适应期： 将少量细菌接种到某一种培养基中，细菌经一段适应期才能在新的培养基中生长繁殖，在初始阶段，有的细菌产生适应酶，细胞物质开始增加，细菌总数尚未增加；有的细菌不适应新环境而死亡，故细菌数有所减少。适应者便开始细胞分裂，进入加速期。此时，细菌的生长繁殖速度逐渐加快，细菌总数有所增加。影响停滞期的因素：接种量：接种量大，停滞期短。 接种群体菌龄。 营养综上所述：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。 停滞期细菌细胞的特征：停滞期初期，一部分细菌适应环境，另一部分死亡，细菌总数下降。停滞期的末期，存活细菌的细胞物质增加，菌体体积增大，其长轴的增长速度特别快。细胞代谢活力强，细胞中RNA含量高、嗜碱性强，对不良环境条件较敏感，其呼吸速率、核酸及蛋白质的合成速率接近对数期细胞，并开始细胞分裂。2 对数期(又叫指数期) 备注： 停滞期 加速期 对数期 减速期 静止期 衰亡期 备注： 停滞期 加速期 对数期 减速期 静止期 衰亡期 备注： 停滞期 加速期 对数期 减速期 静止期 衰亡期： 继停滞期的末期，细菌的生长速率增至最大，细菌数以几何级数增加。当细菌总数与时间的关系在坐标系上成直线关系时，细菌即进入对数期。3 静止期： 静止期新生的细菌数和死亡的细菌数相当，细菌总数达到最大值，并恒定维持一段时间。 生产菌种的发酵厂一般在静止期初期就要及时收获菌体。 导致细菌进入静止期的因素：主要原因是营养物质浓度降低，成了细菌生长限制因子。处于静止期的细菌开始积累贮存物质，如异染粒、聚羟基丁酸(PHB)、糖原、淀粉粒、脂肪粒等；芽孢杆菌形成芽孢。4 衰亡期： 衰亡期的细菌少繁殖或不繁殖或自溶。活菌数在一个阶段以几何级数下降，此时称为对数衰亡期。衰亡期的细菌常出现多形态，畸形或衰退型。有的细菌产生芽孢。3、 连续培养： 连续培养有恒浊连续培养和恒化连续培养两种。 （1）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。 是怎样培养的：按试验目的，首先确定细菌的浊度保持在某一恒定值上。调节进水(含一定浓度的培养基)流速，使浊度达到恒定(用自动控制的浊度计测定)。当浊度大时，加大进水流速，以降低浊度；浊度小时，降低进水流速，提高浊度。 （2）恒化连续培养：是维持进水中的营养成分恒定(其中对细菌生长有限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。4、 活性污泥生长曲线： 图5-5 活性污泥的生长曲线及其应用 活性污泥生长曲线四个时期； 常规活性污泥法； 生物吸附法； 高负荷活性污泥法；分散曝气； 延时曝气 5、 氧对葡萄糖利用的抑制作用机制： 氧对葡萄糖耗量的抑制现象，称为巴斯德效应。氧对葡萄糖利用的抑制作用机制：是通过NADH+H+和NAD+及ADP和ATP的相对含量的变化实现的。在有氧存在时， NADH+H+通过电子传递体系被氧化，不再有NADH+H+使乙醛还原为乙醇，则乙醇随即停止生成，这有利于酵母菌体的生长。6、 微生物之间的关系： （1）竞争关系：是指不同的微生物种群在同一环境中，对食物等营养、溶解氧、空间和其他共同要求的物质互相竞争，互相受到不利影响。种内微生物和种间微生物都存在竞争。 （2）原始合作关系（或称原始共生、互生）：是两种可单独生活的生物共存于同一环境中，相互提供营养及其他生活条件，双方互为有利，相互收益。 （3）共生关系：是两种不能单独生活的微生物共同生活在同一环境中，各自执行优势的生理功能，在营养上互为有利的共生体，这种关系叫共生关系。 （4）偏害关系：共存于同一环境的两种微生物，甲方对乙方有害，乙方对甲方无任何影响。一种微生物在代谢过程中产生一些代谢产物，其中有的产物对一种(或一类)微生物生长不利，或者抑制或者杀死对方。上述这种微生物与微生物之间的对抗关系叫偏害关系，亦叫拮抗关系。偏害关系可分非特异性偏害和特异性偏害两种。 （5）捕食关系：有的微生物通过吞食另一种微生物而生存，这种关系称为捕食关系。 （6）寄生关系：一种生物在另一种生物体内生活，从中摄取营养才得以生长繁殖，这种关系称为寄生关系。前者为寄生菌，后者称为寄主或宿主。第六章 微生物的遗传和变异1、 什么是微生物遗传、变异？ 遗传和变异是一切生物最本质的属性。 （1）遗传：微生物将其生长发育所需要的营养类型和环境条件，以及对这些营养和外界环境条件产生的一定反应，或出现的一定性状(例如：形态、生理生化特性等)传给后代，并相对稳定地一代一代传下去这就是微生物的遗传。 （2） 遗传变异：当微生物从它适应的环境迁移到不适应的环境后，微生物改变自己对营养和环境条件的要求，在新的生活条件下产生适应新环境的酶(适应酶)，从而适应新环境并生长良好，这是遗传的变异。变异了的微生物不同于原来的微生物，称变种。*DNA的存在形式*在正常速率和慢速率生长的细胞中合成DNA所用的时间大约为该种微生物代时的三分之二。2、 DNA的变性与复性（在什么条件下？）： （1）DNA的变性：1 然双螺旋结构的DNA在受热或其他因素的作用下，两条链之间的结合力（碱基之间的氢键）维持被破坏而分开成单链DNA，即称为DNA变性。这时分子呈现无规线团的构象。2 造成变性的条件：对DNA溶液缓慢加热 （2） DNA的复性： 变性DNA溶液经缓慢自然冷却降低至自然温度后，变性的DNA重新形成天然双链DNA的过程叫复性，或叫退火。 造成复性的条件： 将变性DNA样品倒入有硝酸纤维素滤膜的滤器中过滤，单链DNA沿着糖磷酸骨架牢固地结合在滤膜上，其碱基自由游离存在。 将一小管内盛有含放射性同位素标记的DNA溶液加入降解单链DNA的酶，以防止单链DNA再与滤膜结合。 将滤膜置于小管内，经一定时间复性后，洗涤滤膜。 测得膜上有放射性，就可知获得复性DNA。可用杂交检测单链DNA和RNA分子间的顺序同源性，这叫DNARNA杂交。3、 遗传密码（起始、终止）密码子是什么？对应什么氨基酸？ （1）起始密码子：AUG是起始密码子，为甲硫氨酸。 （2）终止密码子：无意义密码子（UAA、UAG、UGA），它们起终止蛋白质合成作用。4、 什么是微生物的突变： 微生物变异的实质基因突变。 变异的类型：突变可分为两种类型，即自发突变和诱发突变。 （1）自发突变：是指某种微生物在自然条件下，没有人工参与而发生的基因突变。自发突变的原因如下。1 多因素低剂量的诱变效应：自发突变是由于一些原因不详的低剂量诱变因素长期作用的综合效应。2 互变异构效应 （2）诱发突变：诱发突变是利用物理因素或化学因素处理微生物群体，促使少数个体细胞的DNA结构发生改变，在基因内部碱基配对发生错差，引起微生物的遗传性状发生突变。 物理诱变：利用物理因素引起基因突变的称物理诱变。物理诱变因素有：紫外辐射、X射线、射线、快中子、射线和激光等。 化学诱变：利用化学物质对微生物进行诱变，引起基因突变或真核生物染色体畸变的，称为化学诱变。化学诱变物质很多，但只有少数几种效果比较明显。 复合处理及其协同效应： 诱变剂的复合处理常有一定的协同效应，增强诱变效果。其突变率普遍比单独处理得高,这对育种很有意义。 定向培育和驯化5、 DNA的损伤修复： 光复活和暗复活：一部分受损伤的DNA在蓝色区域可见光波长510nm处的光照条件下，DNA修复酶将损伤区域两端的磷酸酯键水解，切割受损伤的DNA，将新的核苷酸插入，由连接酶连结成正常的DNA，叫光复活。受损伤的DNA也可能在黑暗时被修复成正常DNA，这叫暗复活。不被复活的DNA或是变异或是死亡。 切除修复：在有Mg2和ATP存在的条件下，UvrABC核酸酶在同一条单链上的胸腺嘧啶二聚体两侧位置，将包括胸腺嘧啶二聚体在内的有1213个核苷酸的单链切下。通过DNA多聚酶I的作用，释放出被切割的1213个核苷酸的单链。DNA连接酶缝合新合成的 DNA片段和原有的DNA链之间的切刻，完成切除修复。 重组修复：受损伤的DNA先经复制，染色体交换，使子链上的空隙部分面对正常的单链，DNA多聚酶修复空隙部分成正常链。留在亲链上的胸腺嘧啶二聚体依靠切除修复过程去除掉。 SOS修复：在 DNA受到大范围重大损伤时诱导产生一种应急反应，使细胞内所有的修复酶增加合成量，提高酶活性。或诱导产生新的修复酶(即DNA多聚酶)修复DNA受损伤的部分而成正常的DNA。 适应性修复：细菌由于长期接触低剂量的诱变剂如硝基胍(MNNG或NG)会产生修复蛋白(酶)，修复DNA上的因甲基化而遭受的损伤。将这种在适应期间产生的修复蛋白的修复作用称为适应性修复。6、 基因的转化、转导：基因重组：将两个性状不同的个体的DNA融合，使基因重新组合，导致发生遗传变异，产生新品种，这过程叫基因重组。可通过杂交、转化、转导等手段达到基因重组。 （1）转化：受体细胞直接吸收来自供体细胞的 DNA片段(来自研碎物)，把它整合到自己的基因组里，而获得了供体细胞部分遗传性状的现象称为转化。 细胞转化的过程： 1.感受态细胞的出现； 2.DNA的吸附； 3.DNA进入细胞内； 4.DNA解链，形成受体DNA-供体DNA复合物； 5.DNA复制和分离。 （2）转导：通过温和噬菌体的媒介作用，把供体细胞内特定的基因(DNA片段)携带至受体细胞中，使后者获得前者部分遗传性状的现象称为转导。7、 PCR： PCR称DNA聚酶链反应。PCR是DNA不需通过克隆而在体外扩增，短时间内合成大量DNA片段的技术。 （1）应用: 法医鉴定、医学、卫生检疫、环境检测等方面。 （2）优点：PCR检测速度快，只需56h出结果。 （3）PCR技术的操作步骤： 1.加热变性：将待扩增的DNA置于9495的高温水浴中加热5min，使双链DNA解链为单链DNA，分开的两条单链DNA作为扩增的模板。 2.退火：将加热变性的单链DNA溶液的温度缓慢下降至55后。在这过程中将引物DNA的碱基与单链模板DNA一端碱基互补配对。 3.延伸：在退火过程中，当温度下降至72时，在耐热性TaqDNA多聚酶（从嗜热水生菌Thermus aquaticus提取纯化，95不变性）、适当的pH和一定的离子浓度下，寡核苷酸引物（引物DNA）碱基和模板DNA结合延伸成双链DNA。经过3035次循环,扩增倍数达106，可将长2kb的DNA由原来的1pg扩增到0.51g。若经过60次（变性、退火、引物延伸）循环，DNA扩增倍数达1091010。第七章 微生物的生态与环境生态工程中的微生物作用1、 生态系统、生物圈的概念： （1）生态系统： 是在一定时间和空间范围内由生物 (动物、植物和微生物)与它们的生境(光、水、土壤、空气及其他生物因子)通过能量流动和物质循环所组成的一个自然体。简称生态系。 生态系统有一定的组成、结构和功能。 生态系统有四个基本组成：环境、生产者、消费者及分解或转化者。 （2）生物圈：生存在地球陆地以上和海面以下各约10km之间的范围，包括岩石圈、土壤圈、水圈和大气圈内所有各种生物群落和人及它们生存环境的总体，叫生物圈。是地球上所有生态系统的总和。（3）生态平衡2、 什么是土壤自净，什么是土壤的生物修复？ （1）土壤自净：土壤对施入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、化学过程自动分解污染物使土壤恢复到原有水平的净化过程，称土壤自净。 土壤自净能力的大小取决于土壤中微生物的种类、数量和活性。 （2）土壤生物修复：是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株，甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化，恢复土壤的天然功能。第八章 微生物在环境物质循环中的作用1、 氧循环2、 氮循环：包括氨化作用、硝化作用、反硝化作用及固氮作用： （1）硝化作用：氨基酸脱下的氨，在有氧的条件下，经亚硝化细菌和硝化细菌的作用转化为硝酸，这称为硝化作用。 （2）反硝化作用：兼性厌氧的硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原为氮气，这叫反硝化作用。3、 硫循环：在自然界中硫有三态：单质硫、无机硫化物及含硫有机化合物。这三者在化学和生物作用下相互转化着，构成硫的循环： （1）硫化作用：在有氧条件下，通过硫细菌的作用将硫化氢氧化为元素硫，进而氧化为硫酸，这个过程称为硫化作用。参与硫化作用的微生物有硫化细菌和硫磺细菌。 （2）反硫化作用：土壤淹水、河流、湖泊等水体处于缺氧状态时，硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐和次亚硫酸盐在微生物的还原作用下形成硫化氢，这种作用就叫反硫化作用，亦叫硫酸盐还原作用。例如，脱硫脱硫弧菌利用葡萄糖和乳糖还原硫酸盐的过程。*纤维素酶所在部位4、 碳循环： 碳循环以二氧化碳为中心，二氧化碳被植物、藻类利用进行光合作用，合成为植物性碳；动物吃植物就将植物性碳转化为动物性碳；动物和人呼吸放出二氧化碳，有机碳化合物被厌氧微生物和好氧微生物分解所产生的二氧化碳均回到大气。而后，二氧化碳再一次被植物利用进入循环： 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、 什么是菌胶团？在微生物学领域里，习惯将动胶菌属(Zoogloea)形成的细菌团块称为菌胶团。在水处理工程领域内，则将所有具有荚膜或黏液或明胶质的絮凝性细菌互相絮凝聚集成的细菌团块也称为菌胶团,这是广义的菌胶团。 （1）菌胶团的作用：1 有很强的生物絮凝、吸附能力和氧化分解有机物的能力。一旦菌胶团受到各种因素的影响和破坏，则对有机物去除率明显下降，甚至无去除能力。2 菌胶团对有机物的吸附和分解，为原生动物和微型后生动物提供了良好的生存环境，例如去除毒物，减少了氧的消耗量，使水中溶解氧含量升高，还提供食料。3 为原生动物、微型后生动物提供附着栖息场所。4 具有指示作用：通过菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大小及结构的松紧程度可衡量好氧活性污泥的性能。如新生菌胶团颜色浅、无色透明、结构紧密，则说明菌胶团生命力旺盛，吸附和氧化能力强，即再生能力强；老化的菌胶团，颜色深，结构松散，活性不强，吸附和氧化能力差。2、 原生动物及微型后生动物的作用：原生动物和微型后生动物在污(废)水生物处理和水体污染及自净中起的积极作用起到三个作用。 （1）指示作用： 生物是由低等向高等演化的，低等生物对环境适应性强，对环境因素的改变不甚敏感。较高等生物则相反，如钟虫和轮虫对溶解氧和毒物特别敏感。所以，水体中的排污口、污（废）水生物处理的初期或推流系统的进水处，生长大量的细菌，其他微生物很少或不出现。随着污(废)水净化和水体自净程度增高，相应出现许多较高级的微生物，详见图9-5。原生动物及微型后生动物出现的先后次序： 细菌 植物性鞭毛虫 肉足类(变虫) 动物性鞭毛虫 游泳型纤毛虫、吸管虫 固着型纤毛虫 轮虫 （2）净化作用：原生动物的营养类型多样，腐生性营养的鞭毛虫通过渗透作用吸收污(废)水中溶解性有机物。大多数动物性营养的原生动物吞食有机颗粒和游离细菌及其他微小的生物，对净化水质起积极作用。 （3）促进絮凝作用和沉淀作用： 污(废)水生物处理中主要靠细菌起净化作用和絮凝作用。然而有的细菌需要一定浓度的原生动物存在。由原生动物分泌一定的黏液物协同和促使细菌发生絮凝作用。如固着型纤毛虫本身有沉降性能，加上和细菌形成絮体，更有利于二沉池的泥水分离作用。3、 活性污泥丝状膨胀的成因 （1）活性污泥丝状膨胀： 由于丝状细菌极度生长引起的活性污泥膨胀称活性污泥丝状膨胀。 （2）成因：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。1 温度：构成活性污泥的各种细菌最适生长温度在30左右。菌胶团细菌如动胶菌属的最适生长温度在2830，10生长缓慢，45不长。2 溶解氧（DO）：菌胶团细菌和浮游球衣菌等丝状细菌对溶解氧的需要量差别大。温度在2530的条件下，在有机废水中