环境工程微生物学复习资料

绪论1、微生物的含义（P5）：微生物是肉眼看不到的，必须在电子显微镜或光学显微镜才能看见的所有微小生物的统称。2、分类地位（P6）：五界系统：1969年魏克提出微生物五界分类系统：（1）原核生物界：细菌、放线菌、蓝绿细菌（2）原生生物界：蓝藻以外的藻类及原生动物（3）真菌界：酵母菌、霉菌（4）动物界（5）植物界三域系统：（1）古菌域（Archaea）（2）细菌域（Bacteria）：细菌、蓝细菌、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体、螺旋体（3）真核生物域（Eukarya）：真菌、藻类、动物、水生植物3、分类依据（P6）：形态学特征、生理特征、生态特征、血清学反应、噬菌体反应、DNA中的G+C（%）、DNA杂交、DNA-rRNA杂交、16SrRNA碱基顺序分析和比较4、原核微生物和真核微生物的区别（P8）：原核微生物真核微生物核很原始，发育不全，只是DNA链高度折叠成一个核区，无核膜，核质裸露，与细胞质无明显界限细胞核发育完好，核内有核仁和染色质，有核膜，将细胞核和细胞质分开，两者有明显界限没有细胞器，只有细胞质膜内陷形成的不规则泡沫结构体系有高度分化的细胞器不进行有丝分裂进行有丝分裂包括古菌、细菌、蓝细菌、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体、螺旋体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5、微生物的特点（P9）：（1）体积小，比表面积大（2）分布广，种类繁多（3）吸收多，转化快（4）生长旺，繁殖快（5）适应性强（6）易变异第一章：原核生物1、细菌形态、大小、繁殖与菌落：（P39—P41）形态：杆菌、球菌、螺旋菌、丝状菌大小：球菌：一般直径在0.5~2.0μm杆菌：长×宽（0.5~1.0）μm×（1~5）μm螺旋菌：宽×弯曲长度（0.25~1.7）μm×（2~60）μm繁殖：细菌裂殖2、细菌细胞的基本结构（P41）：细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、拟核3、细胞壁：组成与结构（G+与G-比较）：革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌细胞壁化学组成的比较细菌壁厚度/nm肽聚糖/%磷壁酸脂多糖蛋白质/%脂肪/%革兰氏阳性菌20~8040~90+—约201~4革兰氏阴性菌1010—+约6011~22革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较细胞壁革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌强度较坚韧较疏松厚度20-80nm10-15nm肽聚糖层数可多达50层1-2层肽聚糖含量占细胞壁干重50%~80%占细胞壁干重5%~20%磷壁酸+—外膜—+脂蛋白—+脂多糖—+功能：（1）维持细胞外形（2）保护细胞免受机械损伤和渗透压危害（3）鞭毛运动支点（4）正常细胞分裂必需（5）一定的屏障作用（6）噬菌体受体位点所在另外与细菌的抗原性、致病性有关细胞壁缺陷细菌：（1）原生质体（protoplast）（2）球形体（spheroplast）（3）细菌L型（4）支原体4、细胞膜：组成与结构（P43）：组成：细胞膜是紧贴在细胞壁内的一层柔软而又富有弹性的薄膜，细胞膜所含的脂类均为磷脂。结构：P44图2-11功能（P44）：（1）维持渗透压的梯度和溶质的转移（2）细胞质膜上有合成细胞壁和形成横隔膜组分的酶（3）膜内陷形成的中间体含有细胞色素，参与呼吸作用（4）在细胞膜上进行物质代谢和能量代谢（5）细胞膜上有鞭毛基粒，为鞭毛提供附着点5、核质体：特点：一个大型环状的双链DNA分子组成：由脱氧核糖核酸（DNA）纤维组成功能：因其携带细菌全部遗传信息，故其决定遗传性状和传递遗传性状，是重要的遗传物质6、核糖体：结构：组成：由核糖核酸（rRNA）和蛋白质组成，其中RNA占60%，蛋白质占40%功能：合成蛋白质的部位7、细胞质及内含物：细胞质是在细胞质膜内，除核物质以外的无色透明、粘稠的复杂胶体，亦称原生质。细胞质内含物：（1）核糖体（2）内含颗粒：多聚磷酸盐颗粒、聚β-羟基丁酸、硫粒、糖原和淀粉粒、气泡、藻青素颗粒、羧酶体、磁小体8、细胞特殊结构：（1）荚膜（P47）（2）芽孢（P48）（3）鞭毛（P49）9、古菌（P30-32）：古菌的分类学位置：属于原核微生物古菌的特点：古菌是一群具有独特的基因结构或系统发育生物大分子序列的单细胞原核生物，多生活在地球上极端的生境或生命出现初期的自然环境中，营自养和异养生活；具有特殊的生理功能，如在超高温、高酸碱度、高盐及无氧状态下生活；具有独特的细胞结构，如细胞壁骨架为蛋白质或假胞壁酸，细胞膜含甘油醚键；以及代谢中的酶作用方式既不同于细菌又不同于真核生物。古菌的分类：产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端嗜盐菌10、放线菌：形态：（１）单细胞，无完整细胞核，为G+（阳性）（２）菌丝宽约0.2-1uM（与细菌相似），分化为营养菌丝和气生菌丝（３）气生菌丝发育到一定阶段，形成孢子线，产生孢子结构（菌丝类型）：（1）营养（基内）菌丝（2）气生菌丝（3）孢子丝繁殖（无性）：（1）菌丝断裂（2）产生孢子（固体）：①分生孢子：横隔分裂②孢囊孢子菌落：呈辐射状，一般圆形，干燥、有皱折、表面粉末状，不易被针挑起11、蓝细菌：分布、分类、水华12、其他原核微生物（记得就行）：立克次氏体、衣原体、支原体、螺旋体第二章：真核微生物1、酵母菌：形态：通常有球状、卵圆状、椭圆状、柱状或香肠状等多种结构：细胞壁、细胞质膜、细胞核、细胞质及内含物繁殖：（1）无性生殖：①芽生殖（各属酵母都存在）②裂殖（裂殖酵母属）③产生无性孢子（2）有性生殖：产生囊孢子菌落形态特征：大而厚，圆形，光滑湿润，粘稠，颜色单调常见白色、土黄色、红色2、霉菌：形态：菌丝是中空管状结构，直径一般3～10μm，有分枝，有隔膜或无隔膜。结构（菌丝体）：霉菌的菌体由分枝或不分枝的菌丝（hyphae)构成。整个菌丝体分为两部分：即营养菌丝和气生菌丝。繁殖：（1）孢子：①有性孢子②无性孢子（2）菌丝片段菌落：形态较大，质地一般比放线菌疏松，外观干燥，不透明，呈现或紧或松的蛛网状、绒毛状或棉絮状；菌落与培养基的连接紧密，不易挑取，菌落正反面的颜色和边缘与中心的颜色常不一致等分类及常见属：（1）单细胞霉菌：①毛霉属②根霉属（2）多细胞霉菌：①青霉属②曲霉属③镰刀霉属④木霉属⑤交链孢霉属⑥白地霉属3、原生动物：形态结构特点：无色、无细胞壁、个体大、真核、不含叶绿体、无细胞壁、能运动、不产子实体营养类型：（1）全动性营养：吞食其它生物或有机颗粒（2）植物性营养—光能自养（绿眼虫等）（3）腐生性营养—吸收可溶性营养生殖：（1）无性生殖：①二分裂法②出芽生殖③多分裂法（2）有性生殖胞囊（P78）：不良环境易形成休眠体，细胞质变稠厚，产生厚壁。4、分类：（1）鞭毛纲：形态特点：一或多根鞭毛营养类型：三型，环境改变时会改变。代表种：眼虫、绿眼虫、粗袋鞭毛虫（2）肉足纲：形态特点：多无定形，伪足。伪足作为运动和摄食的细胞器营养类型：全动性营养生殖：无性生殖为主亚纲：根足亚纲和辐足亚纲（3）纤毛纲：形态特点：纤毛，以纤毛作为运动和摄食细胞器。分类：游泳型和固定型营养类型：全动性营养生殖：分裂生殖和结合生殖吸管类：形态特点：幼体纤毛成虫消失长出吸管营养类型：全动性营养生殖：有性生殖和内出芽生殖5、微型后生动物：轮虫、线虫、寡毛类动物（飘体虫、颤蚓、水丝蚓）、浮游甲壳动物（指示生物）6、藻类：一般特征：分布：江河、湖、海、土壤、岩石、树干等分类：光合色素种类、形态、细胞结构、生殖方式和生活史等细胞：真核、有叶绿体、光能自养繁殖：无性、有性生长：阳光，pH6-8，中温分类和各门：（1）蓝藻门（2）裸藻门（3）绿藻门（4）轮藻门（5）金藻门（6）黄藻门（7）硅藻门（8）甲藻门（9）褐藻门（10）红藻门第三章：病毒1、特征：既具有化学大分子属性，又具有生物体基本特征；既具有细胞外的感染性颗粒形式，又具有细胞内的繁殖性基因形式定义：病毒是没有细胞结构，专性寄生在活的敏感宿主体内的超微小微生物形态：动物病毒：球型、卵圆型、砖型植物病毒：杆状、丝状、球状噬菌体：蝌蚪状、丝状组成：化学组成有蛋白质和核酸，个体大的还含有脂质和多糖结构：无细胞结构。整个病毒体分两部分：①蛋白质衣壳②核酸内芯2、复制：（1）吸附：病毒吸附蛋白与细胞受体间的结合力来源于空间结构的互补性，相互间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范得华力（2）侵入：侵入又称病毒内化，它是一个病毒吸附后几乎立即发生，依赖于能量的感染步骤（3）复制与聚集：病毒侵入后，病毒的包膜和/或壳体除去而释放出病毒核酸，病毒利用宿主的生物合成机构和场所，使病毒核酸表达和复制，产生大量的病毒蛋白质和核酸，已合成的各部件进行自行装配成新的噬菌体（4）裂解（释放）：被感染细胞裂解，成熟的子代噬菌体转移到外界3、烈性噬菌体：凡能引起宿主细胞迅速裂解的噬菌体4、温和性噬菌体：噬菌体侵染宿主后，并不增殖，裂解，而与宿主DNA结合，随宿主DNA复制而复制，此时细胞中找不到形态上可见的噬菌体第四章：微生物生理1、微生物营养：细胞化学组成：70%~90%水分，10%~30%干物质2、营养类型划分依据：（1）根据碳素营养物的同化能力不同：①无机营养②有机营养（2）根据能源的形式不同：①光能营养型②化能营养型3、主要营养物及功能：（1）碳源：提供合成细胞物质及代谢物的原料;并为整个生理活动提供所需要能源（异养微生物）（2）氮源：①提供合成细胞中含氮物，如蛋白质、核酸，以及含氮代谢物等的原料②少数细菌可以铵盐、硝酸盐等氮源为能源（3）无机盐：①构成微生物细胞的组成成分②调解微生物细胞的渗透压，PH值和氧化还原电位。③有些无机盐如S、Fe还可做为自养微生物的能源。④构成酶活性基的组成成分，维持E活性。Mg、Ca、K是多种E的激活剂。（4）水：①微生物代谢过程中必不可少的溶剂②维持各种生物大分子结构的稳定性③调节细胞温度，保持环境温度恒定的作用（5）生长因子：调节微生物正常代谢4、物质运输：（1）四种运输方式：物质运输单纯扩散促进扩散主动运输基团转移运送物质O2、CO2、乙醇及氨基酸糖、氨基酸、维生素及无机阴离子糖、氨基酸及无机阳离子单（或双）糖与糖的衍生物，以及核苷与脂肪酸运送机理物理扩散借助膜上特异蛋白构象的变化借助膜上特异蛋白构象的变化依靠磷酸转移酶系统特点1）扩散是非特异性的营养物质吸收方式2）在扩散过程中营养物质的结构不发生变化3）物质运输的速率较慢4）不需要载体参与5）可运送的养料有限1）营养物质本身在分子结构上也不会发生变化2）不消耗代谢能量，故不能进行逆浓度运输3）运输的速率由胞内外该物质的浓度差决定4）需要细胞膜上载体蛋白（透过酶）参与物质运输5）被运输的物质与载体蛋白有高度的特异性6）养料浓度过高时,与载体蛋白出现饱和效应1）需要消耗代谢能2）可以进行逆浓度运输的运输方式3）需要载体蛋白参与4）对被运输的物质有高度的立体专一性5）被运输的物质在转移的过程中不发生任何化学变化1）需要消耗代谢能2）可以进行逆浓度运输的运输方式3）需要载体蛋白参与4）对被运输的物质有高度的立体专一性5）营养物质在运输的过程中发生了化学变化（糖在运输的过程中发生了磷酸化）。（2）四种运输营养物质方式的比较：比较项目单纯扩散促进扩散主动运输基团转位特异载体蛋白无有有有运输速度慢快快快物质运输方向由浓至稀由浓至稀由稀至浓由稀至浓胞内外浓度相等相等胞内浓度高胞内浓度高运输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输后物质结构不变不变不变改变5、培养基：（1）配置原则：①目的明确：培养基组分应适合微生物的营养特点②营养协调：营养物的浓度与比例应恰当③条件适宜：物理化学条件适宜④经济节约：根据培养目的选择原料及其来源（2）类型：①按微生物的种类：细菌培养基、放线菌培养基、霉菌培养基、酵母培养基②按培养基的成分：合成培养基、天然培养基、半合成培养基③按培养的用途：基本培养基、加富培养基、选择培养基、鉴别不同微生物的培养基、保藏菌种培养基④按培养基的物理状态：固体培养基（琼脂固体培养基、明胶培养基、硅胶固体培养基、天然固体基质）、半固体培养基、液体培养基6、微生物代谢：（1）有机物——化能异养菌——ATP（2）日光——光能异养菌—