环境工程微生物考研复习指南

第一章

1、微生物的特点

体积小，面积大；吸收多，转化快；生长旺，繁殖快；适应强，易变异；分布广，种类多。

大的比表面积有利于跟周围环境进行物质能量信息交换；大的比表面积带来巨大的营养物质吸收面，代谢废物排泄面，环境信息的接受面；由于微生物吸收多转化快，故有极高的生长和繁殖速度。

2、环境微生物学的定义、研究对象、目的 定义：研究保护环境的微生物学。 研究对象：微生物在自然环境中存在的基本状况与活动规律；微生物对化学污染的防治及其他有利影响；微生物对环境的有害影响及其防治；环境监测中的微生物学技术与方法。

目的：利用有用微生物，控制有害微生物，造福人类。 第二章

一、微生物的定义、生物三域 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见的微小生物的统称。

生物三域：古细菌、真细菌、真核生物 二、细菌的形态大小 球菌直径0.5—1. 0微米、杆状菌直径0.5—1.0微米、螺旋菌宽度0.25—0.7微米。 三、细菌的细胞结构和功能 （一）、细胞壁

1、定义：包围在细菌体表最外层的、具有坚韧而略带弹性的薄膜，约占细胞干重的10%—25%。 2、主要功能

使细胞具有固定外形和保护细胞；细胞壁化学组成的细微差异可使不同细菌具有不同的抗原性、致病性和对噬菌体等感染的敏感性；细菌细胞壁具有一定孔径的微孔，可以允许水、空气和其他小分子化学物质的进入，但可对大分子物质起阻拦作用；细胞壁是具鞭毛细菌鞭毛运动的力学支点，没有细胞壁的鞭毛无法涌动。 3、革兰氏染色法 方法：在无菌条件下，用接种环跳去少量细菌于干净的载玻片上涂布均匀、固定；用草酸铵结晶紫染色1min，水洗去掉浮色；用碘—碘化钾溶液媒染1min，倾去多余溶液；用中性脱色剂如乙醇或丙酮酸脱色，革兰氏阳性菌不被退色而呈紫色，革兰氏阴性菌被褪色而呈无色；用番红染液复染1min，革兰氏阳性菌仍呈紫色，革兰氏阴性菌则呈现红色。 初染——媒染——脱色——复染

机制：与细菌等电点有关；有细胞壁有关；革兰氏阳性菌汗特殊的RNA—Mg2+盐与革兰氏染色有关。

4、革兰氏阳性菌和阴性菌的区别

革兰氏阳性菌的细胞壁厚，其厚度为20—80nm，结构简单，含大量肽聚糖，独含磷壁酸，不含脂多糖，对青霉素和溶菌酶敏感；革兰氏阴性菌的细胞壁较薄，厚度为10nm，结构较复杂，分外壁层和内壁层，外壁层又分三层：最外层是脂多糖，中间是磷脂层，内层为脂蛋白，内壁含肽聚糖，不含脂多糖；革兰氏阴性菌含少量的肽聚糖，独含脂多糖，不含磷壁酸，对青霉素和溶菌酶不敏感。

5、原生质体、原生质球、细菌L型、周质空间 原生质体：在革兰氏阳性菌细菌培养物中加入溶菌酶或青霉素阻止其细胞壁的正常合成而获得的完全缺壁细胞。

原生质球：细胞壁未完全去掉的细菌细胞，呈圆球状，可人为的通过溶菌酶或青霉素处理革兰氏阴性菌而获得。

细菌L型：细菌在某些环境条件下因基因突变而产生的无壁类型。 周质空间：又称壁膜空间，指位于细胞壁和细胞质膜之间的狭小空间。 （二）、细胞质膜

1、定义：又称细胞膜，是围绕在细胞质外面的一层柔软而富有弹性的薄膜，厚约8nm，占细胞干重的10%。

2、结构：磷脂双分子层和蛋白质构成；蛋白质镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中；具有一定的流动性。

3、生理功能：控制细胞内外的物质运送和交换；维持细胞内正常渗透压的屏障作用；合成细胞壁各种组分和荚膜等大分子场所；进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能场所；传递信息。 4、内膜系统

中间体：由细胞膜局部内陷折叠而成，它与细胞壁的合成、核质分裂、细胞呼吸和芽孢形成有关。又称拟线粒体。

类囊体：是蓝细菌细胞中存在的由单位膜组成的囊状体，其上含有叶绿素、藻胆色素等光合色素和有关酶类，是光合作用的场所。 载色体：是一些不放氧的光合细菌细胞质膜多次凹陷折叠而形成的片层状、微管状或囊状结构。载色体含有菌绿素和类胡萝卜素等光合色素及进行磷酸化所需的酶类和电子传递体，是进行光合作用的部位。

羧酶体：也成多角体，是自养细菌所特有的内膜结构，是自养细菌固定二氧化碳的部位。

（三）细胞质

1、定义：细胞膜内除拟核外的所有无色透明、呈黏胶状物质。主要成分为水、蛋白质、核酸、脂质，也有少量的糖和盐类。 2、所含结构：核糖体（多肽和蛋白质的合成场所）、内含物（异染颗粒、肝糖粒、硫滴）、气泡（使细胞保持浮力，以利于获得氧气、光和营养）。 （四）拟核

1、特点：位于细胞质内，无核膜、无核仁，仅为一核区。细菌细胞原核只有一个染色体，主要含有DNA，核中尚有少量的RNA和蛋白质，但无真核生物细胞核中的组蛋白。

2、质粒：细菌中还存在一种独立于染色体外能自我复制并稳定遗传的小环状DNA分子。

（五）特殊的胞器

1、荚膜：一些细菌在其细胞表面分泌的一层粘性多糖类物质，把细胞壁完全包围封住。

作用：作为储存的碳源和能源使用；保护细胞免受干燥的影响；增强致病性，免受宿主吞噬细胞的吞噬；在废水处理中有生物吸附作用，将废水中的有机物、无机物及胶体吸附在细菌体的表面上；在污水生物处理中活性污泥的形成和沉降性能等方面有重要作用。

2、菌胶团：有些细菌由于其遗传特性决定，细菌之间按一定的排列方式互相粘

集在一起，被一个公共的荚膜包围形成一定形状的细菌集团。

3、鞭毛：由细胞质膜上的鞭毛基粒长出穿过细胞壁伸向体外的一条纤细的波浪状的丝状物，是细胞的运动胞器。

4、芽孢：某些细菌在它的生活史中的某个阶段或某些细菌在它遇到外界不良环境时，在其细胞内形成的内生孢子。含有芽孢的菌体细胞称为孢子囊。芽孢是抵抗外界不良环境的休眠体。特点：含水低，壁厚，通透性低，耐热。

5、伴胞晶体：在形成芽孢的同时，细胞内产生的一颗菱形或双锥形的碱性蛋白质，它主要对鳞翅目昆虫有毒性，而对人畜毒性很低，故国内外均以工业化方式制成生物农药。

6、胞囊：某些细菌形成的其他休眠构造。 四、细菌的繁殖

1、裂殖：细菌一般进行无性繁殖，表现为细胞的横分裂，称为裂殖。

2、同形裂殖：绝大多数类群在分裂时产生大小相等和形态相似的两个子细胞。 3、菌落：一个或几个细菌繁殖起来的、由无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团。

4.纯培养：如果一个菌落是由一个细菌菌体生长繁殖而成，则成为纯培养。 五、环境中常见的细菌（三大类能举2-3例）

球类菌：微球菌属、葡萄球菌属（金黄色葡萄球菌）、链菌属、明串球菌属 杆菌类：假单胞菌属、动胶菌属、埃希氏菌属、产碱杆菌属、不动杆菌属、节杆菌属、色杆菌属、气单胞菌属、变形杆菌属、芽孢杆菌属、克雷伯氏菌属、固氮菌属、根瘤菌类。

螺旋菌类：螺菌属、弧菌属、蛭弧菌属 六、真菌

1、结构：真核细胞结构一般包括细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核以及线粒体、核糖体、内质网、高尔基体、液泡等细胞器。 2、繁殖方式 无性繁殖：菌丝体的断裂片段可以产生新个体；裂殖（营养细胞分裂形成子细胞）；出芽繁殖（母细胞出芽，每个芽成为一个新个体）；产生无性孢子，每个孢子可萌发为新个体。

有性繁殖过程：质配（两个细胞的原生质进行配合），核配（两个细胞的核进行配合），减数分裂（核配后，进行减数分裂，使染色体数目减为单倍）。 有性孢子类型：卵孢子、接合孢子、子囊孢子、担孢子 七、藻类及原生动物

1、种类：红褐绿、黄金轮、隐裸甲硅、蓝藻 2、能引起水华的藻类：黄金轮、隐裸甲蓝

3、绿藻：淡水分布，裂殖或无性孢子+有性繁殖

4、硅藻：淡水和海水分布，细胞壁中含有大量的硅质和果胶质 5、甲藻：淡水和海水分布，可引起赤潮

6、藻类总特征：真核细胞结构、单细胞藻类浮游于水体中（浮游植物）、水生生态系统中的初级生产者、无性和有性生殖

7、水华的危害：渔业危害；引起水臭；分泌藻毒素；堵塞滤池；影响水体感官性状

八、病毒

1、特点：形体微小，在电镜下观察；只含DNA或RNA；无细胞结构，只有寄

生在宿主细胞中才能表现出生命活性；在离体条件下，能以无生命大分子状态存在并形成结晶；对一般抗生素不敏感，对干扰素敏感。

2、病毒粒子：是指一个结构与功能完整，具有感染力的病毒颗粒，一般由核酸和蛋白质组成。蛋白质包围于核心周围，构成病毒粒子壳体；核酸和蛋白质壳体构成核衣壳。

3、包涵体：病毒感染寄主细胞后，可刺激寄主细胞形成光学显微镜下可见的形状、大小、数量不一的小体。

4、烈性噬菌体：凡是侵入宿主细胞后进行复制繁殖，导致宿主细胞裂解的噬菌体为烈性噬菌体。吸附、侵入、复制、装配、释放

5、温和噬菌体：侵入宿主细胞后随宿主细胞的生长繁殖而传代下去，一般不引起宿主细胞裂解的噬菌体。

6、溶源性细胞：温和噬菌体在宿主细胞中将DNA整合到宿主细胞染色体上，并同步复制但不合成自己的蛋白质壳体，宿主细胞也不裂解而继续生长繁殖。这种整合与宿主细胞染色体上或个别呈质粒状态的温和噬菌体成为原噬菌体。含原噬菌体的宿主细胞为溶源性细胞。

7、溶源性细胞特性：溶源性是遗传特性；易被诱发裂解；溶源细胞具有免疫性；溶源细胞可以复愈（非溶源化或复愈）；其他形状可发生改变（溶源性装换）。 九、微生物的分类方法 界门纲目科属种

1、分类方法：经典分类法、化学分类法、数值分类法、分子遗传学分类法 2、菌种保藏

要求：广泛收集各种研究、教学和生产性菌种；高质量保藏（要求保藏的菌种不死亡、活性不衰老、特性不变异、分类不紊乱）；随时可提供保持有原始特性的菌种用于交换和使用。 基本原理：将微生物菌种保藏于不良环境中使微生物代谢速率极为缓慢或处于休眠状态。而一旦恢复所保存菌种生长的正常环境和营养条件，即可获得具有高生理活性和保持原种优良性状的菌种培养物。

方法：培养物传代保藏法；干燥保藏法；低温保藏法

十、试从个体形态大小、主要繁殖方式及菌落特征等方面比较细菌、放线菌与真菌的异同。

细菌：不同种类的各不相同，同一种类因培养基成分与表面湿度不同而不同。 放线菌：以链霉菌为代表的产生大量分枝气生菌丝的菌种形成菌落菌丝较细、生长缓慢、菌丝相互缠绕、菌落质地紧密、表面呈密实的绒状或坚实干燥多皱、菌落较小、与培养基结合较紧密，不易被挑取；另一类结构疏松，易被挑取。 霉菌：菌丝粗而长，菌落疏松，呈绒毛状或蜘蛛网状，比细菌大几倍或十几倍，生长快能快速繁衍至整个培养基。

酵母菌：与细菌类似，但菌落大而厚，呈油脂或脂肪状，表面光滑湿润，呈乳白色或红色，有的因培养基过久而表面皱缩，往往有酒香味。 第三章

一、微生物所需营养物质与作用 1、培养基 定义：培养基是根据微生物生长、繁殖对营养物质的需要而人工培制的营养物质。 分类：成分来源（合成培养基和天然培养基）、物理状态（固体培养基、半固体培养基、液体培养基）、用途（基础培养基、加富培养基、选择培养基、鉴别培

养基） 配置原则：根据微生物的营养需求供给合适的碳源、氮源、无机盐或生长因子等；注意各营养物质的浓度和配比；控制理化条件；利用价格低廉且容易得到的原料作为培养基的营养成分，在工业化生产过程中，可以降低成本。 3、微生物的营养类型 光能自养型 光能异养型 化能自养型 化能异养型 能源 光 光 氧化无机物 氧化有机物 碳源 二氧化碳 有机碳 二氧化碳 有机碳 生长因子 不需要 需要 不需要 需要 光合色素 有 有 无 无 电子供体 无机物 有机物 无机物 有机物 4、微生物营养物质的运输机制 单纯扩散：是纯粹的物理学过程，营养物质有高浓度区域透过细胞膜上的含水小孔向低浓度区域扩散，速度取决于细胞膜内外扩散物质的浓度梯度。 促进扩散：顺浓度梯度、不消耗能量的物质运输方式，扩散物质不发生化学变化，但需要借助细胞膜上的专一性载体蛋白，它与相应的营养物质在胞外可逆性结合形成复合物，通过构想变化而改变与底物的亲和力并在胞内释放，因此运输的物质具有特异性。

主动运输：营养物质逆浓度移动且消耗能量的运输方式。需要载体蛋白，有特异性。

基团转位：底物进入细胞时，化学结构已经改变，一般呈磷酸化的形式，而且转运需要一套复杂的运输系统。

5、影响营养物质透过细胞膜的因素

细胞壁与细胞膜的结构；营养物质本身的性质；微生物生活的环境 二、微生物的代谢

1、初级代谢：普遍存在于微生物细胞中的、与产能代谢或耗能代谢有关的代谢类型，涉及合成和利用细胞生长和繁殖所必需的化合物。

次级代谢：产生和利用对产生菌作用还不清楚的化合物的代谢类型。 2、酶的性质和分类 酶的性质：酶积极参与生物化学反应，加快反应速度，缩短反应达到平衡的时间，不改变反应的平衡点；酶的催化作用具有专一性；酶的催化作用条件温和；酶对环境条件极为敏感；酶的催化效率极高，比无机催化剂的催化效率高几千倍至百亿倍。

分类：成分多寡（单成分酶和双成分酶）、结构酶和诱导酶、胞内酶和胞外酶、催化反应的类型（水解酶、氧化还原酶、转移酶、裂解酶、同分异构酶、合成酶） 3、ATP的三种生成方式 底物水平磷酸化：底物在氧化过程中脱下的电子或氢不经电子传递链传递，而是通过酶促反应直接交给底物本身氧化的产物，同时将反应过程中释放的能量交给ADP，合成ATP。主要存在于发酵作用中。

氧化磷酸化：又称电子传递水平磷酸化，底物在氧化过程中生成的NADH和FADH2可以通过位于线粒体内膜上的电子传递链将电子传递给氧或其他氧化型物质，在这一过程中偶联了ATP的合成。存在于有氧呼吸和无氧呼吸作用中。 光合磷酸化：光能转化为化学能的过程，当一个叶绿素分子吸收光量子时，叶绿素性质上被激活，导致其释放一个电子而被氧化，释放出的电子在电子传递系统

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