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环境工程微生物第一章绪论1、微生物的分类单位：从大到小，按界门纲目科属种等分类。2、微生物的命名方法：二名法，即用两个拉丁文命名一个微生物的种。这个种的名称由一个属名和一个种名组成。（如枯草芽孢杆菌的名称是BacillussubtilisCohn1872、变种Var（Variety））3、微生物的特点：体积微小，结构简单（多以μm表示，病毒以nm表示）；种类多、分类广（利用该特点，可以使处理系统中的污染物得以迅速降解）；代谢类型多，代谢强度大；繁殖快，数量多（我们可以将适合于处理各种污染物的微生物加以快速繁殖、增殖，使之达到所需的数量或浓度）；变异性强。第二章环境中常见的微生物类群1、环境微生物三大类群：原核微生物、真核微生物、非细胞结构的病毒（看表2-1）2、原核微生物特点：由单细胞组成，仅有原始核和裸露的DNA，无核膜和核仁，没有与细胞器。3、细菌四种基本形态：球状：直径0.5~2μm；杆状：长1~5μm、宽0.5~1μm；螺旋状：长5-50μm、宽0.5~5μm；丝状。影响细菌大小因素：菌龄、环境渗透压、代谢产物的积累、pH等。4、细菌的基本结构、结构组成、功能基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体。特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢。细胞壁：在体表最外层，坚韧而带有弹性的薄膜，主要成分为肽聚糖。功能：①维持细菌的细胞形态；②保护原生质体免受渗透裂解；③阻止大分子物质进入细胞；④为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。革兰染色：革兰氏阳性菌（G+）-紫色，革兰氏阴性菌（G-）-红色（见图2-3）。细胞膜：紧贴在细胞壁内侧，富有弹性的半透性薄膜，主要由磷脂和蛋白质组成。形成磷脂双分子层。功能：①控制细胞内外营养物质和代谢产物的运送和交换；②维持细胞内正常渗透压；③合成细胞壁和荚膜的场所；④进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；⑤鞭毛的着生和生长点。细胞质（原生质）及其内含物：细胞质：由蛋白质、核酸、多糖、脂类、无机盐和水组成。判断细菌生长阶段：幼龄菌染色均匀；老龄菌着色不均匀。其内含物：核糖体、气泡、其他颗粒状内含物。核糖体：由60%RNA和40%蛋白质组成以核蛋白形式存在的一种颗粒状结构，是合成蛋白质的场所。气泡：具有调节细胞密度使其漂浮在合适水层中的作用。颗粒状内含物：它是细胞质中的贮藏物质，A当营养过剩时，其聚合成贮藏颗粒，B当营养缺乏时，被分解利用。核质体：无核膜结构，由DNA分子高度折叠缠绕而成。功能：是细菌生长发育、新陈代谢和遗传变异的控制中心。荚膜：是某些细菌分泌在细胞壁外表面的一层松散的厚度不定的黏膜状物质，主要成分是水和多糖。可分为三类：大荚膜（粘滞性较大，相对稳定的附着于细胞壁外）；微荚膜（与细胞表面结合较紧密）；粘液层（能增加培养基的粘性）。功能：①保护细菌免受干燥影响，对一些致病菌来说，则可保护它们免受宿主细胞的吞噬；②贮藏养料，以备营养缺乏时重新利用；③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；④是细菌分类鉴定的依据之一。鞭毛：化学组成：蛋白质、少量的多糖或多肽。功能：运动的工具。菌毛：直接着生于细胞质膜上。功能：使细菌牢固的粘连在物体的表面。芽孢：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内会形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量低、抗逆性极强的休眠体。成熟的芽孢具有多层结构，由外到内依次为孢外壁、芽孢衣、皮层及核心。功能：是抵抗外界不良环境的休眠体。5、菌落概念：细菌在固体培养基上生长、繁殖时，产生大量细胞并以母细胞为中心而聚集在一起，形成一个可见的、具有一定形态结构的子细胞群。6、比较细菌、放线菌、酵母菌和霉菌各自菌落特征：7、产甲烷古菌的特点：是一群极端厌氧、化能自养或化能异养的微生物。8、放线菌的特点：单细胞，大多由分支发达的菌丝组成在自然界中分布广，特别适宜生长在含水量低，有机物丰富和呈微碱性的土壤中。菌丝形态和功能：基内菌丝、气生菌丝和孢子丝。9、放线菌菌落特征：质地致密，表面呈较紧密的绒状，坚实、干燥、多皱，菌落较小而不延伸。有的菌落呈白色粉末状，质地松散，易被挑取。10、蓝细菌的特点：无真正细胞核，无叶绿体，细胞壁含有肽聚糖，革兰氏染色阴性。抗逆境的能力较强，光能自养型生物。没有核膜和核仁，只有染色质，只具叶绿素。异形胞固氮功能：有些蓝细菌能产生较营养细胞稍大、厚壁、色浅的异形胞，内有固氮酶，能固定大气中的游离氮。11、3种专性细胞内寄生微生物种类：立克次氏体（DNA和RNA，革兰氏染色阴性，以二分裂方式繁殖）、支原体（DNA和RNA，革兰氏染色阴性，以二分裂方式繁殖，有些以出芽方式繁殖或从球状体长出丝状体）、衣原体（DNA和RNA，以二分裂方式繁殖，革兰氏染色阴性）。12、真核微生物特点：由多细胞组成，具有高度分化的核，有核膜和核仁，且有多种细胞器。种类：真菌、藻类、原生动物和微型后生动物。13、酵母菌菌落特征：以出芽繁殖为主的单细胞真菌。主要分布在含糖质较高的偏酸环境中。14、霉菌菌丝种类：根据菌丝有无隔膜可分为无隔膜菌丝和有隔膜菌丝。根据菌丝的分化程度又可分为营养菌丝和气生菌丝。菌落特征：由分枝状菌丝组成，形成的菌丝较大而疏松，呈绒毛状、絮状或蜘蛛网状，一般比细菌和放线菌大几倍到几十倍。较放线菌易挑起。15、微型藻类特征：是一类能进行光合作用的真核低等植物。形态多样，结构简单，无根茎叶分化，具有色素体，含叶绿素、类胡萝卜素等光合色素，能进行光合作用。光能自养型。常见类群：裸藻门、绿藻门、硅藻门、金藻门、甲藻门、隐藻门。硅藻种类：中心硅藻、羽纹硅藻。16、藻类作用：（1）藻类植物在自然界的作用：是水生食物链中的关键环节，是水体保持高层次生态平衡的基础。也是自然界中早期的、重要的氧气来源。（2）藻类植物在环境保护中的作用：是监测水体环境的指示生物，是污染水体的净化生物。17、原生动物特征：是动物中最原始、最低等、结构最简单的单细胞真核动物，其形态多样，只有一个细胞，能形使运动、消化、呼吸、排泄、感应、生殖等机能。18、胞器功能：①消化、营养的胞器有胞、胞咽、食物泡等；②排泄的胞器有收集管、伸缩管、胞肛等；③运动的胞器有鞭毛、纤毛、伪足等；④感觉胞器有眼点等；⑤伪足、纤毛、鞭毛既能执行运动功能，又能执行摄食功能，甚至感觉功能。19、原生动物类群、在水体自净和污水生物处理中的指示作用：①鞭毛虫类：在自然水体中鞭毛虫喜在多污带和α—中污带生活。在污水生物处理系统中，活性污泥培养初期或处理效果差时鞭毛虫会大量出现，可作污水处理指示生物。②肉足虫类：喜生活在有机质较丰富的水体中，在污水处理系统中一般在活性污泥培养中期出现；③纤毛虫类：A、游泳型纤毛虫：在活性污泥培养中期或处理效果较差时出现。多数在α—中污带、β—中污带、少数在寡污带。B、匍匐型纤毛虫。C、固着型纤毛虫：在寡污带生活。是水体自净程度高、污水处理效果好的指示生物。在活性污泥中，固着型纤毛虫可促进生物絮凝作用，从而改善出水水质。④吸管虫类：多数在β—中污带，有的也在α—中污带和多污带。是污水生物处理净化效果正常的指示生物。20、后生动物种类：轮虫、线虫、寡毛虫、浮游甲壳动物、苔藓植物等。21、轮虫的指示作用：在污水生物处理系统中常在运行正常、水质较好，有机物含量较低时出现，所以轮虫是清洁水体和污水生物处理效果好的指示生物。22、病毒的特征：①个体微小；②无细胞结构，仅由核酸和蛋白质组成，每一种病毒只含有单一类型核酸DNA或RNA；③只能专性活细胞内寄生，在活体外没有生命特征；④只在特定的宿主细胞内；⑤对大多数抗生素不敏感，但对干扰素敏感。23、病毒结构：包括核酸芯子（DNA或RNA）和蛋白质衣壳。24、病毒繁殖过程：吸附、侵入、复制、装配、释放。第三章微生物的生理特性1、微生物的营养物质种类：①碳源：在微生物在生长过程中为微生物提供碳元素来源的物质；②氮源：凡是能供给微生物氮素来源，构成微生物细胞物质或代谢产物中氮素成分的营养物质都可以作为微生物的氮源；③无机盐；④水；⑤生长因子：包括维生素、氨基酸、嘌呤碱和嘧啶碱、卟啉及其衍生物、固醇、胺类以及脂肪酸等。2、微生物的营养类型及代表种属（表3-3）：根据利用碳源的不同，微生物可分为自养型和异养型；根据能量来源的不同，微生物可分为光能营养型和化能营养型。根据微生物对碳源和能源的不同需求，可将微生物分为光能自养型、光能营养型、化能自养型和化能异养型。营养类型能源氢供体基本碳源相关微生物光能自养型光无机物CO2蓝细菌、紫硫细菌、绿硫细菌、藻类光能营养型光有机物CO2及简单有机物红螺菌科的细菌（紫色无硫细菌）化能自养型无机物无机物CO2硝化细菌、硫化细菌、铁细菌、氢细菌、硫磺细菌化能异养型有机物有机物有机物绝大多数的细菌和全部真和微生物3、培养基概念：是根据各种微生物的营养要求，用人工方法配制而成的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。4、配制培养基的原则：①选择适宜的营养物质；②营养物质浓度及配比合适；③控制PH条件；④经济节约。5、琼脂浓度：琼脂是由海藻中提取得到的多糖，一般不为微生物所分解利用，加入量为1.5%~2.0%。琼脂的溶化温度为96摄氏度，凝固温度为45摄氏度。6、按用途划分类型的概念：基础培养基、加富培养基、选择培养基、鉴别培养基。7、培养细菌、放线菌、真菌所用的培养基名称：①细菌是天然培养基，培养细菌所用的是牛肉膏蛋白胨培养基；②放线菌是合成培养基，培养放线菌所用的是高氏1号培养基；③真菌是合成培养基，培养真菌所用的是察氏培养基。8、酶的种类：根据酶的分子组成，可将酶分成单成分酶和全酶。9、全酶组成及各部分的作用：①酶蛋白：起加速生物化学反应的作用；②非蛋白质的辅助因子：起传递电子、原子或化学基因的作用，还起激活作用。10、酶催化特征：①高效性；②专一性；③温和性；④可控性。酶的分类：水解酶类、氧化还原酶类、转移酶类、裂解酶类、异构酶类、合成酶类。11、呼吸的概念：是大多数微生物用以产生能量（ATP）的一种方式。12、3种类型各自特点：①好氧微生物：生活时需要氧气，没有氧气就无法生存。它们在有氧的条件下，可以将有机物分解成CO2和H2O。②厌氧微生物：只有在没有氧气的环境中才能生长，甚至有了氧气对它还有毒作用。它们在无氧条件下，可以将复杂的有机物分解成简单的有机物和CO2等。③兼性微生物：既可在有氧环境中生活，也可在无氧环境中生长。13、比较有氧呼吸、无氧呼吸和发酵的异同点：类型产生场所或条件受体作用结果有氧呼吸有氧条件分子氧产生ATP无氧呼吸无氧条件外源无机氧化物发酵生物细胞内14、细菌生长曲线概念：以培养时间为横坐标，以细菌数目的对数为纵坐标，即可绘制出一条反映细菌从开始生长到死亡的动态过程的曲线。15、四个阶段及其特点：①迟缓期：生长速率常数等0；细胞形态变大或增长，许多杆菌可长成丝状；细胞内RNA尤其是rRNA含量增高，原生质呈嗜碱性；合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加快，易产生诱导酶；对外界不良条件如Nacl溶液浓度温度和抗生素等理化因子反应敏感。②对数期：生长速率最大，细菌数量呈几何级数增加；细胞组分、个体形态及生理特性都比较一致；酶系活跃，代谢旺盛。③稳定期：生长速率等于0，即生长率和死亡率基本相等，处于正生长与负生长相等的动态平衡之中；菌体产量达到最高点，细菌总数不再增加；细菌开始积累贮存物质，如糖原、异染颗粒、脂肪、羟基丁酸等，一些微生物形成荚膜物质；多数芽孢细菌在此时形成芽孢；有的微生物开始合成抗生素等代谢产物。④衰亡期：整个群体呈现负增长，个体死亡的速度超过新生的速度；细胞进行内源呼吸，细胞形态多样；有芽孢的菌开始释放芽孢；有的微生物产生有毒物质或释放抗生素等代谢产物。常规活性污泥法利用（稳定期）阶段微生物：16、稀释倒平板法概念：是先将待分离的材料用无菌水做一系列的10倍递减稀释，然后取不同稀释液，与以溶化并冷却至50摄氏度左右的琼脂培养基混合，摇匀后倾入灭过菌的培养皿中，待琼脂凝固后，制成可能含菌的琼脂平板，保温培养一定时间即可出现菌落。17、平板划线分离法概念：是用接种环以无菌操作沾取少