环境工程微生物学考试要点

微生物分类系统,命名法则生物分类的基本单位界、门、纲、目、科、属、种命名法则——双名法：属名（名词形式）+种名（形容词形式）常见细菌的拉丁文名称Virus(病毒）原核生物Bacteria(细菌）Archaea(古菌）Algae(藻类）真核生物Fungi(真菌:酵母、霉菌）Protozoa(原生动物）大肠埃希氏杆菌的名称是Escherichiacoli。大肠埃希氏杆菌的名称是Escherichiacoli(Miugula)CastellanietChalmers1919.细菌如果只鉴定到属，没鉴定到种，则该细菌只有属名，属名后加sp（单数）或spp（复数）如：Bacillussp.微生物的特点1,微生物个体微小,比表面积大2,种类繁多3,分布广泛4,繁殖快、易培养5遗传特性易发生变化病毒的特点1,个体极小2,没细胞结构，含单一的核酸3，专性活细胞寄生4，对抗生素不敏感，但对干扰素敏感。结构1，病毒主要由核酸内芯和蛋白质衣壳构成，有些还具有囊膜。2，有些病毒只仅具有核酸或蛋白质。病毒的溶原性：噬菌体可分为烈性噬菌体和温和噬菌体两种类型。烈性噬菌体侵入宿主细胞后，随即引起宿主细胞裂解。温和噬菌体是当它侵入宿主细胞后，其核酸附着并整合在宿主染色体上，随宿主的核酸同步复制，宿主细胞不裂解继续生长。细菌的主要形态（球菌；杆菌；螺旋菌）、基本结构（细胞壁，细胞膜，细胞质，核质）和特殊结构及理化性质（荚膜、粘液层、衣鞘、菌胶团、鞭毛、菌毛、芽孢）革兰氏染色机制主要有三种观点等电点学说:G+菌与G-菌等电点不同渗透学说:G+菌与G-菌细胞壁结构不同化学学说:G+菌与G-菌核糖核酸镁盐含量不同。染色方法：涂布固定初染媒染脱色复染放线菌形态和结构主要呈丝状生长和以孢子繁殖的革兰氏阳性细菌；原核结构；抗生素生产菌种。放线菌的菌体为单细胞菌丝。菌丝体分三类：营养(基内)菌丝气生菌丝孢子丝研究古菌的意义研究极端环境下微生物的适应性，从分子水平进一步认识生命本质；开发利用嗜极微生物的酶并应用于科研、生产；利用嗜极微生物对极端条件下的污废水进行处理，提高处理效率降低成本；利用甲烷菌生产清洁能源。原生动物分类鞭毛纲,肉足纲,纤毛纲,孢子纲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毛酶的特点:其菌丝白色，腐生，极少寄生，毛霉的生活史有无性和有性繁殖两个阶段。它分解蛋白质能力强，常用于制作腐乳，有的种用于生产柠檬酸和转化甾体物质。根霉的特点:大部分菌丝为气生菌丝，生长迅速。根霉分布广，产糖化酶能力强。民间用根霉和酵母菌混合作为甜酒曲，工业用它作糖青霉的结构：菌落质地多样，常有放射性皱褶及特殊气味；菌丝有隔膜，无足细胞和顶囊；形成独特的帚状枝。特点：用于生产酶制剂、有机酸，同时也是霉腐剂。曲霉的结构：菌丝有隔膜；有足细胞和顶囊；无性繁殖产生分生孢子，有性繁殖产生子囊孢子。特点：用于生产酶制剂、有机酸，有些可产毒。酵母菌的形态、代谢、繁殖形态：酵母菌形态有呈卵圆形、圆形、圆柱形或假丝状。酵母菌的繁殖方式（1）无性繁殖：芽殖：主要的无性繁殖方式，成熟细胞长出一个小芽，成熟后脱离母体；裂殖：少数酵母菌可以借细胞横割分裂而繁殖，例如裂殖酵母。（2）有性生殖:酵母菌以形成子囊和子囊孢子(ascospore)的方式进行有性繁殖。微生物的营养物质分类水；碳源和能源;氮源;无机盐;生长因子微生物营养类型的概念根据微生物对碳素营养物的同化能力不同，可以把微生物分为无机营养和有机营养两种，又由于碳源形式的不同，可分为光能营养型和化能营养型微生物对营养物质吸收的方式及特点单纯扩散:不与细胞膜上任何成分发生特异性作用,不需要能量；促进扩散:特异性载体蛋白（渗透酶）构相改变,不需要能量；主动运输:需要能量和渗透酶，逆浓度梯度积累营养物质；基团转移:需要能量，被运输的物质发生化学变化。培养基的分类（注意！分类标准不同，分类结果不同）1.根据物理状态:固体培养基、半固体培养基和液体培养基2.根据培养基组分:天然培养基、合成培养基和半合成培养基。3.根据培养基用途:普通型、选择型、鉴别型、加富型不同呼吸类型（氧化产能类型）的特点，异同。第五章复习要点分批培养，连续培养概念及特点分批培养：将细菌接种到一定量新鲜的液体培养基中培养，定时取样计数，以细菌量为纵坐标，以时间为横坐标，连接各点形成一条曲线，即细菌的生长曲线。连续培养又称开放培养，是在研究典型生长曲线的基础上，通过认识稳定期到来的原因，并采取相应的有效措施而实现的。细菌生长曲线各阶段内容、特点及应用停滞期:细胞需要合成分裂所需的酶、ATP和其他成分,为细胞分裂作准备；指数期:细胞完成生理调整，基质营养和环境适宜；静止期:营养物质逐渐消耗，代谢废物逐渐积累；衰亡期:菌体老化、生长环境进一步恶化。常用连续培养装置：恒浊器恒化器停滞期现象:培养体系内细胞数目几乎保持不变原因：细胞需要合成分裂所需的酶、ATP和其他成分，为细胞分裂作准备影响因素:菌种的生理活性培养基的组分接种量指数期现象:细胞代谢活动旺盛，分裂速度最快、代时最短，细胞数以几何级数的方式增加原因：细胞完成生理调整，基质营养和环境适宜。影响因素：遗传特性培养条件和环境静止期现象:体系内新生细胞数与死亡细胞数相等，活菌数达到最大值，产生次生代谢产物原因:营养物质逐渐消耗，代谢废物逐渐积累影响因素：遗传特性培养条件和环境衰亡期现象:体系内细胞死亡速率超过生长速率原因:菌体老化、生长环境进一步恶化影响因素:遗传特性培养条件和环境极端温度对微生物生长的影响1.极端高温的影响一定范围内，升高温度可加速酶促反应；极端高温引起菌体蛋白质变性以及蛋白酶和脂肪的破坏；极端高温引起细胞膜脂类溶解，产生穿孔。2.极端低温对微生物的影响降低代谢速率，抑制菌体生长，导致敏感菌的死亡；裂解或冰晶刺伤极端PH对微生物的影响引起微生物表面的电荷改变，进而影响营养物的吸收；影响培养基中有机化合物的离子化作用，间接影响微生物；使酶的活性降低，影响生物化学过程；降低微生物对高温的抵抗能力；使微生物对很多毒剂更为敏感。微生物与氧的关系好氧微生物:专性好氧微生物:生长必须依靠氧气的存在，有氧呼吸产能；微量好氧微生物:生长所需氧浓度低于大气中氧浓度，有氧呼吸产能；兼性好氧微生物:无氧状态下能够生长，发酵或无氧呼吸产能；有氧气生长状况更好，有氧呼吸产能。厌氧微生物:耐氧微生物:生长不需要氧气存在，有氧的情况下生长无变化，发酵或无氧呼吸产能；严格厌氧微生物:氧气对其有害，甚至是致死的，发酵或无氧呼吸产能。辐射对微生物的影响紫外辐射对微生物的影响:导致胸腺嘧啶二聚体形成。应用：空气及表面消毒电离辐射对微生物的影响:低剂量促进生长或引发变异,高剂量引起水分解，产生强氧化性物质对微生物产生致死作用。应用：食品防腐、诱导微生物变异筛选优良菌种。微生物间的关系（定义）1.竞争关系:不同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2.互生关系:两种可以单独生活的生物共同生活在一起时，一方为另一方提供有利的生活条件，或双方互为有利3.共生关系:不能单独生活的两种微生物共同生活后组成共生体，在营养上互为有利所4.偏害关系:一种微生物在代谢过程中产生某些代谢产物对一种微生物生长不利5.捕食关系:微生物之间的对抗表现为吞食与被吞食，这种关系就叫捕食关系6.寄生关系:寄生菌需要在宿主体内生活，从中摄取营养才能得以生长繁殖，这种关系称为寄生关系。水体自净过程及自净程度评价标准1．水体自净过程物理作用：稀释、沉淀（强）化学作用：日光、氧气等对污染物的分解（弱）生物作用：生物降解（食物链）（强）衡量水体自净的指标水体外观、化学指标、生物种类、数量及比例关系、溶解氧等等A、P／H指数与BIP指数B、氧垂曲线C、氧浓度昼夜变化幅度D、水体外观水体有机物污染指标(1)细菌菌落总数(CFU)：细菌菌落总数是指lml水样在营养琼脂培养基中，于37℃培养24h后所生长出来的细菌菌落总数。细菌菌落总数除说明水被生活废弃物污染程度外，还指示该饮用水能否饮用。结合大肠菌群数以判断水的污染源和安全程度更全面。(2)总大肠菌群：总大肠菌群又称大肠菌群和大肠杆菌群。它们是一群兼性厌氧的、无芽孢的革兰氏阴性杆菌，在37℃能不同程度地发酵乳糖产酸、产气。是指示水体被粪便污染的一个指标。(3)其他有机物污染指标TOC(总有机碳)有机物在有氧情况下加热,测得生成的二氧化碳量.BOD5(生化需氧量)异养细菌在一定条件下5内的耗氧量.COD(化学需氧量)通过重铬酸钾将有机物完全氧化为二氧化碳和水,所需要氧气量.AGP即藻类的生产潜在能力，测定方法：废水或天然水体滤膜除菌及杂质。接入特定藻类，一定条件下培养。取适量培养液滤膜过滤，烘干至衡重，换算1L藻类中的干重即为该水样AGP。好氧活性污泥的组成及微生物群落好氧活性污泥的组成：好氧微生物；兼性厌氧微生物(兼有少量的厌氧微生物)：有机的和无机的固体杂质菌胶团的结构及作用好氧活性污泥(绒粒)的结构和功能的中心是能起絮凝作用的细菌形成的细菌团块，称菌胶团。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样活性污泥的性能原生动物及微型后生动物的作用（具体）1.、指示作用1）、根据它们的活动规律判断水质和污水处理程度，还可以判断活性污泥培养的成熟程度2）、根据原生动物种类判断活性污泥和处理水质的好坏.3）、根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化过程判断进水水质变化和运行中出现的问题2、净化作用3、促进絮凝作用和沉淀作用好氧生物膜：好氧生物膜是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物粘附在生物滤池滤料上或粘附在生物转盘盘片上的一层带粘性、薄膜状的微生物混合群体。好氧活性污泥丝状膨胀成因、机理1.、温度、溶解氧、可溶性有机物及其种类、有机物浓度、PH变化也会引起活性污泥丝状菌膨胀机理：表面积与体积的比假说：在单位体积中、成丝状扩展生长的丝状菌的表面积与体积比絮凝性菌胶团细菌的大，对有限制性的营养和环境条件的争夺占有优势；絮凝性菌胶团处于劣势，丝状菌就能大量生长繁殖成优势菌，从而引起丝状菌膨胀。甲烷发酵四阶段理论1.水解发酵阶段：有机物水解为乙酸、脂肪酸、醇类、CO2、氢气、氨等2.产乙酸阶段：上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质3.产甲烷阶段：乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被甲烷菌利用被转化为甲烷以及甲烷菌细胞物质4.同型产乙酸阶段1、化能自养微生物：不具有光合色素，不能进行光合作用。合成有机物的能量是他们氧化S、H2S、H2、NH3、Fe等无机物时，通过氧化磷酸化作用产生ATP，CO2是化能自养微生物的唯一碳源。2、菌落：由一个细菌繁殖起来的，由无数细菌组成的肉眼可见的具有一定形态特征的细菌集团。3、芽孢：细菌在体内部形成的一个圆形或卵圆形小体，是细菌抵抗外界不良环境的休眠体。4、原核微生物：指具有原核细胞的微生物，这类细胞结构简单，没有核膜，核质裸漏，没有细胞器。（包括古菌、真细菌、放线菌、蓝细菌、粘细菌、立克次氏体、支原体、衣原体、和螺旋体）5、荚膜：某些细菌在其细胞壁外包绕一层粘液性物质，为疏水性多糖或者蛋白质的多聚体，用理化方法去除后并不影响细胞的生命活动。6、微量元素：是微生物维持正常生长发育所必需的。他们极微量就可刺激微生物的生命活动，许多微量元素是酶的组分或是酶的激活剂。7、主动运输：需要能量和渗透酶的逆浓度梯度积累营养物质的过程。8、生长因子：微生物不能从普通的碳源、氮源营养物合成、而需要在其培养基中另外加入少量才能满足这些微