环境工程微生物学复习整理资料

微生物课件总结真核生物：凡细胞核有核膜核仁，能进行有丝分裂，细胞质中有线粒体或同时有叶绿体等多种细胞器的生物。活性污泥：以好氧性细菌为主体的微生物和水中的悬浮物质、胶体物质混杂一起形成的肉眼可见的絮状颗粒。菌胶团：指在污水的生物处理中，所有具有荚膜或粘液、明胶质的絮凝性细菌互相作用聚集成的菌胶团快。质粒：是一种独立于染色体外，能自我复制并稳定遗传的环状DNA分子。生长因子：通常指那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。分为维生素、氨基酸与嘌呤与嘧啶三大类水活度值：是指在一定的温度和压力条件下，溶液的蒸气压力与同样条件下纯水蒸气压力之比，即αw＝Pw／P0w式中Pw代表溶液蒸气压力，P0w代表纯水蒸气压力。zz培养基：是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。糖酵解：生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解(glycolysis)，主要分为四种途径：EMP途径、HMP途径、ED途径、磷酸解酮酶途径。氧化磷酸化中，一分子NADH和FADH2可分别产生3个和2个ATP。发酵：是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。氧化磷酸化：物质在生物氧化过程中形成的NADH和FADH2可通过位于线粒体内膜和细菌质膜上的电子传递系统将电子传递给氧或其他氧化型物质，在这个过程中偶联着ATP的合成，这种产生ATP的方式称为氧化磷酸化。底物水平磷酸化:物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物，而这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成，这种产生ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。分批培养:微生物在化学成分一定的培养基中进行的培养。生长曲线:在细菌分批培养中，定时取样测定单位体积里的细胞数，以培养时间为横坐标，以单位体积中的细胞数的对数为纵坐标，可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线，这种曲线称为生长曲线。连续培养：是在分批培养的对数生长期时，不断添加新鲜培养基，同时排出等量的培养物(菌体和代谢产物)，可以延长对数生长期一种培养方法。致死温度(50-65)：能在10分钟内杀死某种微生物的最高温度界限。芽孢20min120°C（高压湿热灭菌条件121~122°C、20~30min。）遗传型:生物体所携带的全部基因的总和。表型：某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和，是遗传型在合适环境条件下的具体体现。基因突变：一个基因内部结构或DNA序列的任何改变，改变一对或少数几对碱基的缺失、插入或置换，而导致的遗传变化称为基因突变。基因重组：具有不同性状的生物个体的遗传基因从一个生物体转移至另一个生物体内，使遗传基因重新组合后形成新的遗传型个体的过程。转化：受体细胞直接吸收来自供体菌的游离DNA片段，并整合到自己的基因组中，从而获得供体的部分遗传性状的过程，转导：通过噬菌体的介导，将供体菌DNA片段带入受体菌中，从而使受体菌获得供体菌的部分遗传性状的过程。普遍性转导和局限性转导。、接合：两个完整的菌体细胞通过性纤毛直接接触，后面同上。G+性激素短肽，G-性纤毛。转座因子:是指细胞中能够改变自身位置的一段DNA序列。插入序列、转座子和某些特殊病毒。中心法则：生物体中，子细胞从亲代细胞获得DNA后，DNA中的遗传信息必须传递给RNA（转录），再由RNA指导合成蛋白质（翻译）最终由蛋白质来体现遗传信息的功能。单细胞蛋白（scp）：是通过培养单细胞生物而获得的生物体蛋白。菌落特征描述：菌落特征包括大小，形状，隆起形状，边缘情况，表面状态，表面光泽，质地，颜色，透明度等。影响菌落特征因素：细胞结构和生长行为；邻近菌落影响菌落的大小；培养条件，尤其是培养基成分。原核微生物和真核微生物区别：原核微生物细胞无细胞核，只有原核或拟核；真核微生物细胞的主要特征是有细胞核和细胞器及复杂的内膜系统；病毒属于非细胞类生物。原核细胞和真核细胞的区别：1)核、核膜、染色体原核生物细胞无核膜，有一个明显的核区，核区集中了主要遗传物质，由一条与类组蛋白相联系的双链DNA构成的染色体组成。真核生物细胞则是由一条或一条以上的双链DNA与组蛋白等结合成的染色体，并由核膜包围。2)代谢场所原核细胞没有独立的内膜系统，与代谢有关的酶如呼吸酶合成酶等位于细胞膜上，因此它的能量代谢在质膜上进行。真核细胞不仅有独立的内膜系统，还有细胞骨架，呼吸酶在线粒体中，有专用的细胞器来完成各项生理功能，如线粒体、叶绿体。3)核糖体的大小和分布原核细胞的核糖体大小为70S，常以游离状态或多聚体状态分布于细胞质中。真核细胞的核糖体大小为80S，可以游离状态存在于细胞或结合于内质网上。线粒体和叶绿体内有各自在结构上特殊的核糖体。原生动物在废水净化中的作用1、吞噬游离的细菌和颗粒状悬浮物:2、促进生物絮凝作用，使活性污泥具有良好的沉降性能3、作为废水处理的指示生物由于原生动物对环境条件的要求不同，常可以利用原生动物种类、数量及形态的变化，判断废水处理系统运行状况的优劣。变形虫和鞭毛虫通常多出现在大负荷量的处理系统中，或出现在废水处理系统运行的起始阶段。大量的固着型纤毛虫的出现说明活性污泥状况良好，废水中溶解氧适当。溶解氧不足时，钟虫会变得不活跃或数量减少。藻类六大亚门类：绿藻、裸藻、金藻、甲藻、褐藻、红藻。无机盐的生理功能：主要是作为酶活性中心的组成部分、维持生物大分子和细胞结构的稳定性、调节并维持细胞的渗透压平衡、控制细胞的氧化还原电位和作为某些微生物生长的能源物质培养基满足条件：水分、碳源、能源、氮源、生长因子以及基本的离子，磷、硫、钠、钙、镁、钾和铁及各种微量元素。此外，培养基还应有适宜的酸碱度(pH值)和一定缓冲能力及一定的氧化还原电位和合适渗透压。配置培养基的原则：1）选择适宜的营养物质；2)适宜的营养物质浓度及配比；3)适宜的PH;4)适当的氧化还原点位；常用的凝固剂有：琼脂、明胶和硅胶鉴别培养基:是用于鉴别不同类型微生物的培养基，微生物产生某种代谢产物，与培养基中的特殊化学物质发生特定的化学反应，产生明显的特征变化。营养物主进入细胞方式：单纯扩散（水、co2）、促进扩散（糖、SO42-）、主动运输（氨基酸、乳糖）、基团转位（葡萄糖、嘌呤、有化变）。细胞代谢包括：分解代谢和合成代谢分解代谢的三个阶段：第一阶段是将蛋白质、多糖及脂类等大分子营养物质降解成为氨基酸、单糖及脂肪酸等小分子物质；第二阶段是将第一阶段产物进一步降解成更为简单的乙酰辅酶A、丙酮酸以及能进入三羧酸循环的某些中间产物，在这个阶段会产生一些ATP、NADH及FADH2；第三阶段是通过三羧酸循环将第二阶段产物完全降解生成CO2，并产生ATP、NADH及FADH2。＊第二和第三阶段产生的ATP、NADH及FADH2通过电子传递链被氧化，可产生大量的ATP。一是底物的碳原子只被部分氧化，二是初始电子供体和最终电子受体的还原电势相差不大。营养类型：光能无机自养型、光能有机异养型、化能无机自养型、化能有机异养型。呼吸作用与发酵作用的根本区别在于：电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。且有氧呼吸中丙酮酸经TCA循环，彻底氧化生成水、CO2.而发酵作用是将葡萄糖经糖酵解转变为丙酮酸，在厌氧条件下，被转变为不同的发酵产物。最常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌，它可以杀灭所有的生物，包括最耐热的某些微生物的休眠体，同时可以基本保持培养基的营养成分不被破坏。稀释倒平板法\涂布平板法\平板划线分离法\稀释摇管法富集条件温度、pH、紫外线、高压、光照、氧气、营养。选择培养分离:可利用选择培养基进行直接分离或利用富集条件富集培养。二元培养物是保存病毒的最有效途径。微生物的保藏技术：传代培养保藏、冷冻保藏、干燥保藏法生长曲线至少可以分为迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期血细胞计数板：每毫升原液所含细菌数＝每小格平均细菌数×4000×l000×稀释倍数微生物数目和生物量测量：计数法（涂片染色法）、稀释平皿菌落计数法、滤膜培养法、U型管培养法）、重量法(微生物湿重\微生物干重)\浊度法\蛋白质总量\DNA含量。微生物生长的影响因子：1、温度（致死温度，低温型、中温型、高温型），2、氧气及氧化还原电位、3、水及其可供给性，水的活度和渗透压、4、氢离子浓度即PH值、5、辐射（可见光、紫外线电离辐射）6、化学物质，能抑制和杀死微生物（作用：杀菌消毒防腐）a、有机化合物：酚及其衍生物（5%苯酚称石炭酸）、醇类（乙醇）、醛类（福尔马林）、表面活性剂。b、无机化合物：卤素及其化合物（杀菌能力FClBrI新生态氧[O]）、重金属离子（常用的有HgCl2、AgNO3和CuSO4杀菌能力最强）、氧化剂（KMnO4、H2O2、O3）。c、染料(碱性染料孔雀绿)。7、其它类如抗代谢药物、抗生素类等。基因突变的类型：形态突变型、生化突变型（营养缺陷型、抗性突变型、抗原突变型）、条件致死突变型、致死突变型、产量突变。四种点突变类型：同义突变、无义突变、错义突变、移码突变。染色体在生物体中的存在形式：染色体、质粒（致育因子、抗性质粒、毒性质粒、代谢质粒、Col质粒）、细胞器DNA、基因（机构基因、操纵基因、调节基因）。突变机制：自发突变、诱导突变。原核微生物的基因重组方式：转化作用、转导作用、结合作用、转座重组。真核微生物的基因重组方式：有性生殖（性细胞接合染色体重组新遗传性产生）和准性生殖等形式。基因工程技术的步骤：目的基因的获取、外源DNA与克隆载体连接、载体转入受体细胞、复制与表达、克隆子的筛选与繁殖。DNA的修复机制：光复活、切补修复〔暗修复〕、重组修复(复制后修复)、SOS修复系统微生物降解转化有机物的生化机制：1、矿化作用：有机污染物在一种或多种微生物的作用下彻底分解为CO2水和简单无机物。包括：氧化作用、还原作用、环裂解作用、去甲基化作用、水解作用、脱羧基作用、脱氨基作用、氰转化为酰胺；2、共代谢作用:指一些难降解的有机物质不能直接作为碳源或能源物质被微生物利用，当环境中存在其他可利用的碳源或能源物质时，此类有机物才可被转化降解的过程。环境污染监测的生物学方法：利用生物种类、数量的变化，生物学特性的改变来监测污染物对环境的影响。特点：可监测到污染物对环境的综合影响，但不易精确反映污染物的性质、浓度和数量。水体有机污染指标:1、BIP指数水污染生物指数BIP=B/(A+B)×100；2、细菌菌落总数（CFU）1mL生活饮用水中的细菌总数100个。3、总大肠菌群水体富营养化指标：N0.2~0.3mg/L(ug/ml),P0.01~0.02mg/L，生化需氧量10mg/L，细菌总数105个.污水的生物处理方法：活性污泥法、好氧生物膜法、氧化塘法。污水处理过程分为五个阶段：预处理(去除粗砂粒和大的固体物)、一级处理（沉淀处理，去除悬浮固体、降低BOD）、二级处理（生物处理，除水中溶解的或胶体状态的有机物，降低BOD）、三级处理（高级处理，通过活性炭吸附、臭氧消毒和生物脱除等物理、化学和生物学方法去除氮磷营养盐、难降解物质、病原体等污染物）、污泥处理（污泥经过脱水、稳定和处置）。生物处理是废水二级处理的首选方法,①效率高普通活性污泥水处理厂，每天1m3曝气池能转换1~2kg干有机物，100倍于森林。②效果好BOD去除率达90%~95%，COD去除率为60%~70%。甲烷发酵理论与机制:第一阶段：有机酸的产生(水解和发酵性细菌群将复杂有机物转化成有机酸)；第二阶段：乙酸和氢气的产生（细菌群进一步把第一阶段的产物分解为乙酸和氢气，只有少数微生物被分离出来）；第三阶段：甲烷的产生（一组将H2和CO2合成CH4或CO和H2合成CH4；另一组将乙酸脱羧生成CH4和CO2；或利用甲酸、甲醇、及甲基胺裂解为CH4。）；第四阶段：同型产乙酸阶段（同型产乙酸细菌将H2和CO2转化为乙酸的过程，称为同型产乙酸阶段）；甲烷是由甲基直接形成的，甲烷也可由C