微生物资料

绪论：

1.微生物：指大量的、极其多样的肉眼看不见或看不清楚的微小生物类群的总称。它们都是

个体微小、结构简单的低等生物。

2.环境微生物：指所有对环境污染物有降解和净化作用的微生物类群。

3.微生物的特征：微（个体微小）、简（构造简单）、低（进化水平低）：

4.20世纪70年代前，R.H.Whittaker提出的五界分类系统为学术界所承认：动物界、植物界、

原生生物界、真菌界、原核生物界

5.20世纪70年代后，提出崭新的三界分类系统（即三域学说 ）：古生菌、真核生物、真细

菌。

6.微生物的五大共性： 1）体积小、面积大；2）吸收多、转化快；3）生长旺、繁殖快；4）

适应性强、易变异；5）分布广、种类多

7.七级分类单位：界、门、 纲、目、 科、属、种

8.种是一个基本分类单位，它是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极其接近．与同属内其

他种有着明显差异的菌株的总称。可分：亚种、变种、型、类群、菌株。

9.微生物的命名 微生物名称： 俗名、学名

学名：按照《国际的菌命名法规》命名，国际学术具公认并通用的正式名字。

命名原则：双名法，即： 学名=属名+种名+首次定名人+现名定名人+定名年份

1、属名：拉丁词、希腊词或拉丁化学的其它外来词所构成为名词。表示该属的特征；有时

可用人或地名。

2、种名：拉丁语中的形容词，也可用人名或地名表示。

如：大肠埃希氏菌（简称大肠杆菌）Escherichia coli（Migula）Castellani et Chalmers 1919

3、亚种或多种：属名+种名+subsp或Var.+ 种（或复种）的加词

如: 苏云金芽孢杆菌蜡螟亚种Bacillus thuringiensis subsp．galleria

4、某属中一个种或几个种时，属后加sp.或SPP.

如: “Bacillus sp．” 即表示一个尚未定出种名的芽孢杆菌，可译为“一种芽孢杆菌”；

5、新名称的发表 根据细菌命名法规的规定，有效发表新的细菌名称应在公开发行的刊物

上进行.发表新名称时，应在新名称之后加上所属新分类等级的缩写词，如新目“ord.nov.”、

新属“gen.nov.”、新种“sp.nov.”等。如:Pyrococcus furiosus sp.nov.表明猛烈火球菌是一个

新发表的种。

10.原核生物分为：细菌门：真细菌、古细菌、放线菌衣原体、立克次氏体、支原体、螺旋

体、粘细菌；蓝细菌门：蓝细菌

11.细菌是一类细胞细而短（细胞直径约0.5um，长度约0.5～5um）、结构简单、细胞壁坚韧、

以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。

12.细菌是单细胞生物，一个细胞就是一个个体。细菌的基本形态有三种：球状、杆状和螺

旋状，分别被称为球菌、杆菌和螺旋菌。

13.细菌细胞的结构：一般构造：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体、核糖体等，所有细菌

具有的构造。特殊构造：鞭毛、菌毛、性菌毛、荚膜和芽孢，非所有细菌具有的构造。

14.细胞壁：位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，具弹性的细胞结构。

15.细胞壁的功能：1）固定细胞外形和提高机械强度; 2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所

必需; 3）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（分子量大于800）进入细胞，

保护细胞免受溶菌酶、 消化酶和青霉素等有害物质的损伤;4）细菌特定的抗原性、致病性

以及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基础

原核微生物

细菌：细菌是一类细胞细而短（细胞直径约0.5um，长度约0.5～5um）、结构简单、细胞

壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。

细菌分类：球菌（coccus）、杆菌和螺旋菌。

细菌大小：球菌直径：0.2 — 1.5 μm

细菌细胞结构构造：一般构造：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体、核糖体等，所有细菌具

有的构造。

特殊构造：鞭毛、菌毛、性菌毛、荚膜和芽孢，非所有细菌具有的构造

细胞壁的功能：（1）固定细胞外形和提高机械强度;

（2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需;

（3）渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质（分子量大于800）

进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤;

（4）细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基础;

革兰氏阳性菌：磷壁酸（有） 蛋白质（无） 革兰氏阳性菌：磷壁酸（无） 蛋白质（有）

肽聚糖组成：双糖单位：N-乙酰胞壁酸 和N-乙酰葡萄胺组成，他们之间的键是β-1,4-糖苷

键。是溶菌酶、青霉素作用点。

肽尾：L—D—L—D

肽桥: 肽桥为甘氨酸五肽，起连接前后两个四肽尾的―桥梁‖作用

革兰氏阳菌和阴菌单体结构相似，阳菌整体呈网状，稳定性好，阴菌断开。

磷壁酸：G+菌细胞壁特有成分

脂多糖（LPS）：G-菌细胞壁的特有成分。8～10nm厚,由类脂A（是细菌内毒素的主要成分）

、核心多糖和O-侧链三部分组成。

细菌细胞壁缺陷型：缺壁突变：L型细菌；基本去尽：原生质体（G+）；部分去除：球状体

（G-）；自然进化中形成——支原体

原生质体：人为条件下，用溶菌酶处理或在含青霉素的培养基中培养而抑制新生细胞壁合成

而形成的仅由一层细胞膜包裹的，圆球形、对渗透压变化敏感的细胞，一般由

G+细菌形成。

支原体：在长期进化过程中形成的、适应自然生活条件的无细胞壁的最小原核生物，呈高度

多形性、能独立生活、可通过滤菌器、能人工培养、二分裂繁殖 ,―油煎蛋样‖菌落。

革兰氏染色机理：通过结晶紫液初染和碘液媒染后，在细菌的细胞膜内可形成不溶与水的紫

碘复合物。G+菌由于其细胞壁较厚，肽聚糖网层次多和交联致密，故遇脱色剂乙醇处理时，

因失水而使网孔缩小，再加上它不含类脂，故乙醇的处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫和

碘的复合物牢牢留在壁内，使其保持紫色。而G-菌因其细胞壁薄，外膜层类脂含量高，肽

聚糖层薄和较联度差，遇脱色剂乙醇后，以类脂为主的外膜迅速溶解，这时薄而松散的肽聚

糖网不能阻挡结晶紫与碘的复合物的溶出，因此细胞退成无色，这时，再经番红等红色染料

复染，就使G-菌呈红色，而G+菌仍为紫色

细胞膜的功能：① 、 控制细胞内外物质（营养物质和代谢废物）的运送、交换；维持细胞

内正常渗透压的渗透屏障作用；

②、 合成细胞壁各种组分（LPS、肽聚糖、磷壁酸）和荚膜物质等大分子

的场所；

③、 进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地；

④ 、 参与能量代谢，在细菌中，电子传递链和ATP合成酶均位于细胞膜；

⑤、 提供鞭毛的着生点并提供鞭毛运动所需能量

间体功能：( 1 ) 参与隔膜形成（2）与核分裂有关 （3）类似线粒体功能

核糖体的类型与成分：70S核糖体（原核细胞、线粒体、叶绿体），相对分子量2500 ×103；

80S核糖体（真核细胞），相对分子量4800 ×103，含两个亚基。

质粒的特点：1、可在细胞质中独立于染色体之外（即以游离状态）存在，也可插入到染色

体上以附加体（episome）的形式存在；

2、在细胞分裂时，可不依赖于细菌染色体而独立进行自我复制，也可插入到

细菌染色体中与染色体一道进行复制；

3、质粒可以通过转化、转导、或接合作用而由一个细胞转移到另一个细胞，

使两个细胞都成为带有质粒的细胞；

4、质粒对于细胞生存并不是必要的。

F–因子：又称致育因子或性因子，决定性别，与接合作用有关。存在于肠细菌属、假单胞

菌属、嗜血杆菌、奈瑟氏球菌、链球菌等细菌中

特殊结构荚膜：某些细菌在其细胞壁外包绕一层黏液性物质，为疏水性多糖或蛋白质的多聚

体，用理化方法去除后不影响细胞生命活动。

光滑型菌落产荚膜，菌落表面湿润、有光泽、呈粘液状

粗糙型菌落不产荚膜，菌落表面干燥、粗糙

荚膜的功能：1）荚膜富含水分，可保护细胞免于干燥；

2）能抵御吞噬细胞的吞噬；

3）为主要表面抗原（K抗原），是有些病原菌的毒力因子；

4）能保护菌体免受噬菌体和其他物质（溶菌酶和补体）的侵害；

5）是某些病原菌必须的粘附因子；

6）贮藏养料，是细胞外碳源和能源的储备物质

鞭毛的结构：鞭毛丝、鞭毛钩、基体 鞭毛功能：运动器官

纤毛与菌毛：某些菌体表面存在的短而多的附属物。纤毛比鞭毛更短、更细，且又直又硬。

数量很多，不具有运动功能，但与菌致病性．吸附等有关。

芽孢的特点：1、对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力。

2、含水量低、壁厚而致密，通透性差,不易着色，折光性强。

3、芽胞内代谢几乎停止，处于休眠状态，但保持潜在萌发力。

4、一个芽孢萌发只产生一个营养细胞

芽孢的耐热机制：1、芽孢衣（疏水性角蛋白）对多价阳离子和水分的透性差

2、皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果

造成皮层的充分膨胀。

3、核心部分的细胞质却变得高度失水，各种酶活性降低因此，具极强的耐热性。

芽孢的本质：不是细菌生活周期的必经阶段，也不是细菌繁殖的一种形式，又不是对环境的

消极反应，而是一种生命形式，一种独立的休眠体。

产生芽孢的几个属：芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属、芽孢八叠球菌属

细菌的繁殖：裂 殖（主要方式）、芽 殖（芽生杆菌属 ）

菌落特征：包括大小、颜色、透明度、表面状态、质地、边缘形态、隆起形状（正面观）

污染控制工程中常见的菌属：微球菌属(Micrococcus) 链球菌属(Streptococcus)

产碱菌属(Alcaligenes) 葡萄球菌属(Staphylococcus) 动胶菌属(Ｚoogloea)

芽孢杆菌属(Bacillus) 单胞菌属(Pseudomonas) 假单胞菌属(Pseudomonas)

弧菌属(Vibrio) 短杆菌属(Brevibacterium) 埃希氏菌属(Escherichia)

古细菌特殊的细胞结构：

① 细胞壁：不含肽聚糖，又被称作“疵壁菌”(mendosicutes)，细胞壁成分不含胞壁酸、D

型氨基酸和二氨基庚二酸。

② 古生菌的质膜在本质上也是由磷脂组成，但它比真细菌或真核生物具有更明显的多样性。

古细菌特殊的生化组成

（1）核糖体：大小为70S，但其结构类似于 80S型的核糖体，其16S rRNA核苷酸顺序独

特，既不同于真细菌，也不同于真核生物。

（2）tRNA成分：其核苷酸顺序也很特殊，且不存在胸腺嘧啶。大多数种转移RNA中不含

二氢尿嘧啶。

（3）蛋白质合成的起始密码：始于甲硫氨酸，这点与真核生物相同。

（4）对抗生素等的敏感性：对那些作用于真细菌细胞壁的抗生素如青霉素、头孢霉素和D

－环丝氨酸等不敏感；对真细菌的转译有抑制作用的氯霉素不敏感；对真核生物的转译有抑

制作用的白喉毒素却十分敏感。此外古菌对茴香霉素敏感而对卡那霉素不敏感的特性也与 真细菌有别。

放线菌：放线菌是一类呈菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物（一类呈丝状生

长和以孢子繁殖的G 细菌）。

菌丝分化： 1、营养菌丝匍匐生长于培养基内，吸收营养 2、营养菌丝发育到一定阶段，

伸向空间形成气生菌丝 3、气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子

的菌丝，即孢子丝

放线菌的繁殖方式：无性繁殖（主要方式）分为分生孢子和孢子囊孢子

放线菌的生活史：1.孢子萌发 2. 基内菌丝体 3. 气生菌丝体 4. 孢子丝 5. 孢子丝分化为

孢子

放线菌与人类的主要关系是产生抗生素

蓝细菌：也称蓝藻或蓝绿藻（blue-green algae），是一类含有叶绿素a、能以水作为供氢体和

电子供体、通过光合作用将光能转变成化学能、同化CO2为有机物质的光合细菌。

蓝细菌曾归于藻类是因为它和高等植物一样具有光和色素-叶绿素a，能进行产氧型光合作用

具有原核生物的典型细胞结构：细胞核无核膜，也不进行有丝分裂，细胞壁含胞壁酸和DAP，

革兰氏染色阴性。

藻胆素 ：着生在类囊体膜的外表面上，呈盘状构造，在光合作用中起辅助色素的作用，是

蓝细菌所特有。功能：吸收光能，并转移到光合系统Ⅱ中，而叶绿素a则在光合

系统Ⅰ中发挥其作用,有―色素天线‖ (antennapigment）之称。

蓝细菌的繁殖：无有性生殖。以营养细胞分裂繁殖为主，此外尚有藻殖段、厚壁孢子、异形

胞、内生孢子、外生孢子等

水体指示生物：水华：微囊藻、鱼腥藻、色球藻、螺旋藻、颤藻、

褐色管孢藻是清水的指示生物，

16.泥生颤藻是水体污染的指示生物。

真核微生物

1、真核微生物：凡细胞核具有核膜、能进行有丝分裂、细胞质中存在线粒体或同时存在叶

绿体等细胞器的微小生物。

2、分类：真菌；显微藻类；原生动物 注：酵母菌属于单细胞真菌；霉菌属于丝状真菌

3、真菌：一类形体较大，结构较复杂的单细胞或多细胞，能以有性或无性繁殖，营腐生或

寄生的一类真核细胞型微生物。特点 ：1、种类繁多，10余万种。2、分布广泛，大多

对人无害且有益。3、形态结构较复杂。4、有两种繁殖方法。

4、酵母菌：泛指能发酵糖类的种单细胞的真菌。

5、酵母菌特点：（1）个体一般以单细胞状态存在（2）多数营出芽繁殖（3）能发酵糖类产

能（4）细胞壁常含甘露聚糖（5）常生活在含糖量较高、酸度较大的水生环境

6、酵母菌的形态和大小：长度为4.5~21μm，能在光学显微镜下看见。形态通常有球状、

卵圆状、椭圆状、柱状或香肠状等多种。

7、 酵母菌含细胞壁，细胞膜，细胞核，细胞质和细胞器。

细胞壁：厚度0.1～0.3 m，占细胞干重18～25%。

主要成分：葡聚糖、甘露聚糖 、蛋白质、 脂类、无机盐

丁质酶和脂酶等30多种酶类。

8、细胞质膜（Cell membrane)膜上除含有不同种类的固醇(麦角甾醇)外，其余组成与结构

基本与原核微生物相同。

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、繁殖方式：

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19、酵母菌与人类的关系：1. 分布在含糖的偏酸性环境，也称“糖菌”2. 重要的微生物资

源 酵母是人类的第一种“家养微生物”3. 重要的科研模式微生物4. 有些酵母菌具有危

害性 少数酵母菌能引起皮肤、呼吸道、消化道、泌尿生殖道疾病。

酵母菌与污水处理:1）、处理高浓度的有机废水２）、利用酵母菌处理含苯酚废水

我国污染排放标准GB8978-1996:一级：0.5mg/L、二级：1.0mg/L、三级：2.0mg/L

酵母菌的特点:(1)耐高糖(2)耐高油脂

6、常用常见的酵母菌

1）酿酒酵母 酿造酒、酒精、制造面包和 医药；

2）裂殖酵母 能发酵产生酒精。

3）汉逊酵母 可产生乙酸乙脂，用于食品的增香。

4）毕赤酵母 能利用正癸烷及十六烷，发酵石油生产单细胞蛋白，

5）产朊假丝酵母 能利用工农业废液生产单细胞蛋白；

热带假丝酵母 能利用石油生产饲料酵母。

6）球拟酵母 能将葡萄糖转化为多元醇，生产甘油，利用石油生产饲料。

7）粘红酵母 能同化糖类产生大量脂肪。

20、丝状真菌—霉菌

概述：霉菌是丝状真菌的俗称，意即“发霉的真菌”， 在营养基质上能形成绒毛状、网状

或絮状的菌丝体。但不象大型真菌那样产生子实体。在潮湿温暖的地方，很多物品上长出一

些肉眼可见的绒毛状、絮状或蛛网状的菌落，那就是霉菌。分类上属于鞭毛菌、接合菌、子

囊菌和半知菌

21、 霉菌的形态结构

菌丝和菌丝体：霉菌的菌丝呈丝状或管状结构，直径3~10um，由坚硬的含几丁质的细胞壁

包被，内含大量真核生物的细胞器。是霉菌营养体的基本单位。

菌丝可伸长并产生分枝，由许多分枝的菌丝相互交织而成的菌丝集团称为菌丝体

无隔菌丝：菌丝为长管状多核细胞 按形态分如：毛霉、根霉

有隔菌丝：菌丝由横隔膜分隔成多个细胞。如：青霉、曲霉霉菌细胞壁大部分由几霉菌的原

按功能分的营养菌丝气生菌丝繁殖菌丝

22、菌丝体的特化形态

1、营养菌丝的分化

吸器：专性寄生真菌从菌丝上分化出指状、球状或丝状旁枝，侵入寄主细胞内用以吸收

细胞内的营养。

附着胞：有些寄生真菌在其芽管或老菌丝顶端发生膨大，并分泌粘性物质，牢固地粘附

在宿主的表面，形成纤细的感染菌丝，侵入宿主吸取营养。

附枝：匍匐菌丝、假根，功能是固着和吸收营养。

附着枝：由菌丝细胞生出1-2个 特殊的细胞的短枝结构，以将菌丝附着于宿主

菌核：由菌丝紧密交织形成的外层坚硬、色深，内层疏松，大多呈白色的休眠组织结构。

菌环和菌网：

2.气生菌丝的分化

子座：菌丝交织成垫状、壳状等，在子座外或内可形成繁殖器官。

23、霉菌的菌落特征

菌落大小：形态较大

表面：干燥，不透明

与培养基结合程度：较牢固、不易挑起

颜色：十分多样，正反面颜色不一样

质地：疏松呈绒毛状、棉絮状、蛛丝网状

气味：霉味

24、霉菌的繁殖方式

繁殖方式：菌丝片段（液体培养） 孢子：无性孢子 有性孢子

无性孢子繁殖：1、节孢子2、厚垣孢子3.孢囊孢子 4.分生孢子

25、有性孢子繁殖 有性繁殖的三阶段：1、质配：两个性细胞（单倍体）结合形成二倍体

细胞（合子）2、核配：产生二倍体的核。3、减数分裂：二倍体的核减数分裂形成四个单倍

体的核，恢复单倍体的孢子。

1、卵孢子：形态特征：由大小不同的配子囊结合后发育而成。

2. 接合孢子:形态特征:是由菌丝生出的大小相似形态相同或略有不同两个配子囊接合

后发育而成

同宗配合与异宗配合：根据产生接合孢子的菌丝来源或亲和力不同,可分为：

同宗配合：单一的孢囊孢子萌发后形成菌丝体，二根菌丝（同一菌丝的分枝）相互

接触，形成接合孢子

异宗配合：由不同母体产生的菌丝（不同菌系的菌丝）相遇后形成接合孢子，这一

配合现象称异宗配合

两种菌系有亲和力，形态无区别,“＋”、“－”表示

3.子囊孢子:形态特征：在子囊中形成。

子囊：两性细胞接触以后形成的囊状结构。子囊形成两种方式：

①、两个营养细胞直接交配而成，其外面无菌丝包裹；

② 、从一个特殊的、来自产囊体菌丝（称为产囊丝）的结构上产

生子囊，多个子囊外面被菌丝包围形成子实体，称子囊果。

子囊果的形状:子囊果(Ascocarp)： 子实体（一种有性结构) ,多个子囊外部由菌丝体组成

共同的保护组织结构, 称为子囊果。子囊包在其中。子囊果有三种类型：闭囊壳、 子囊壳

子囊盘

4.担孢形态特征：担子菌所特有，经两性细胞核配合后产生的外生孢子。因着生在担子上而

得名

锁状联合的形成过程：双核细胞分裂前，在两个核之间产生一 个钩状分枝。其中一个核进

入钩状分枝中。两个核进行有丝分裂形成4个核。新形成的两个子核移向细胞一侧，一核留

在钩状分枝中，钩状分枝向下弯曲，顶部细胞壁溶解，随后在钩状分枝的基部和两对细胞核

之间各形成一个隔膜，分割成两个子细胞。这种锁状联合可以保证来源不同的两个细胞核均

匀的分配到子细胞中

26、半知菌类：半知菌是只有无性阶段没有有性阶段的真菌 半知菌约共25000种左右。它

们大多腐生，也有不少寄生于动植物和人体上，如人的头癣、灰指甲、脚癣（香港脚）等都

是半知菌寄生所致。

(1)曲霉(2)青霉(3)交链孢霉别名： 链格孢(4)木霉 (5)镰刀菌别名赤霉菌（6）头孢霉

分生孢子在分生孢子梗顶端聚集成头状，包含10～25个分生孢子。分生孢子椭圆形或长椭

圆形。厚垣孢子棍棒形，浅色。自然界广泛分布，土壤中常分离到。产生头孢霉素（7)白僵

菌菌丝细弱，直径约1.5-2.0微米，无色透明，有隔膜，并分枝。菌落平坦，孢子形成后表

面呈粉状，白色至淡黄色。无性繁殖形成分生孢子。

藻类

1.藻类概述:共同特征：能进行光合作用、独立生活。繁殖器官多数为单细胞。

分布：分布在水体或潮湿环境中。对环境条件要求不高，适应性强。常浮游于水中，称为浮

游植物。

与水处理的关系：常使自来水产生异味或颜色，或造成滤池堵塞。水体富营养化(含过量N、

P)常产生“水华”或“赤潮” 。可利用藻类进行废水处理。如氧化塘处理系统，利用菌藻

互生原理，进行废水处理。在水体复杂的自净过程中起着重要作用，在污染生物监测中，可

作为指示生物可以反映出污染程度。

藻类的生活条件：温度 广温性和狭温性，随温度的演替；光照 主要因素；pH值 最适

为6-8；其他因素 水的流态、无机盐类、DO

藻类的营养：属光能无机营养自养型微生物，其细胞内含有叶绿素及其他辅助色素，能进行

产氧光合作用。夜间则通过呼吸作用取得能量，吸收O2同时放出CO2在池塘中，白天水中

的DO往往很高，甚至过饱和；夜间DO急骤下降。

藻类的繁殖：繁殖方式：营养繁殖：藻殖段；无性生殖：孢囊孢子；有性生殖：产生配子结

合

藻类的分类

分类依据：

根据形态，细胞核的结构和细胞壁的成分，载色体结构 和色素种类，贮存物的类别，

鞭毛的有无、数目、着生位置和类型，生殖方式和生活史类型等，可分为：蓝藻门、绿藻门、 裸藻门、甲藻门、硅藻门、金藻门、黄藻门、隐藻门

绿藻门：藻体呈草绿色，约有5000—8000种，90%产于淡水，少数在潮湿地带。藻体有单细

胞状、群体状；丝状，片状。淡水常见代表有：衣藻 、团藻 、小球藻 、栅藻、丝藻 、石

莼、刚毛藻、松藻、水绵、轮藻等等。

裸藻门：无细胞壁，原生质体表层硬化成表质。具鞭毛和眼点 。多数种类具叶绿体 ，含叶

绿素a、b。分布广，多数产于淡水，富营养水体中常有种类，可作为鉴别有机污染程度的

指示生物或净水水质。渔业中是某些滤食性鱼类的直接饵料。养鱼池中的裸藻水华，是水肥、

好水的标志。

裸藻属：多为具1根鞭毛的绿色纺缍形细胞，后端延伸成尾状。表质柔软，形状易变，具

螺旋形排列的线纹或颗粒。在有机质丰富的静水小水体，常大量繁殖，形成膜状水华，呈现

绿色或红褐色

囊裸藻属：单细胞，具1条鞭毛囊壳:光滑或具点纹、孔纹、颗粒、棘刺等囊壳无色或呈黄、

橙、褐囊壳前有一个圆形的鞭毛孔，领有或无囊壳内原生质裸露无壁云彩状水华，呈黄褐色

或 黑褐色

硅藻门特征：藻体为单细胞、可连接成丝状或其他形状的群体。有细胞壁，细胞壁由上壳和

下壳套合而成，由果胶质和硅质组成，不含纤维素，壳面上有各种花纹。营养体无运动细胞。

有细胞核、载色体（金黄色或黄褐色），主要含β—胡萝素，叶黄素。含少量叶绿素a 、c。

繁殖：以裂殖进行繁殖，形成的子细胞越来越小，以有性生殖产生复大孢子的方式恢复其大

小。约16000多种，分布在淡水、海水、半咸水及潮湿的陆地上。硅藻在湖泊、池塘及静止

水面上形成黄褐色的泡沫或在水底和土壤上形成黄褐色的泥层。

分为：中心硅藻纲圆形，辐射对称，花纹自中央一点向四周呈辐射状排列。羽纹硅藻纲长形

或舟形，花纹排列成两侧对称，表面有线纹、肋纹、纵裂缝（壳缝），壳面中央呈加厚状，

称中央节，在两端称端节。

甲藻门：甲藻多为单细胞个体，呈三角形、球形、针形，前后或左右略扁；前、后端常有突

出的角。甲藻有或无细胞壁。细胞有纵沟和横沟。运动细胞有两条鞭毛(横鞭毛和纵鞭毛)。

藻体棕黄色、黄绿色、灰色、偶尔红色。少数种类无色。

原生动物的主要特征 ：1. 体型微小。 0.1～0.3mm。2.能独立生活的真核单细胞、无细胞壁，细胞内分化出能行使各种生理功能的胞器。3.具各功能的器官，运动器官——鞭毛、纤毛、伪足4.摄取营养有三种方式：全动性营养、植物性营养、腐生性营养

生殖方式：1、无性生殖：二分裂法:为原生动物的主要繁殖方式、出芽生殖、多分裂法2、有性生殖：常在环境条件差时出现

原生动物的主要类群分类依据：运动器官——鞭毛、纤毛、伪足

鞭毛纲： 以鞭毛作为运动胞器是鞭毛虫的主要特征。

鞭毛虫的指示作用：1、自然水体中——多污带、α—中污带 2、生物处理构筑物——初期：活性污泥尚未成熟（初期）3、常规运营：处理效果差

肉足纲 ：以伪足为运动和摄食胞器，没有胞口和胞咽。

肉虫的指示作用：1、自然水体中——α—中污带、β—中污带2、生物处理构筑物——活性污泥尚未成熟（中期）3、常规运营：处理效果差

纤毛纲：以纤毛作为运动和摄食胞器的原生动物，也是原生动物中最高级的一类，表现在有固定的结构,细致的摄食细胞器。根据它们的运动和营养方式又可区别为游动型、固着型和匍匐型三类。

匍匐型纤毛虫：多在β—中污带。生物处理一般时出现。正常运营时期有一定量存在，活性污泥中常见的有盾纤虫、尖毛虫、游仆虫、棘尾虫等。纤毛特化为几束，体小坚硬，多有肋条隆起。

固着型纤毛虫：活性污泥中数量最多、最为常见的一类。寡污带多见；生物处理效果好的指示生物。

吸管虫：幼体有纤毛，成虫具有吸管（纤毛消失）和柄行固着生活的原生动物。多在β—中污带。生物处理一般时出现

原生动物的作用 ：1、净化作用：促进污泥絮凝；2、吞噬游离细菌；吞噬有机颗粒。3. 指示作用：生物种类组成；各种生物的数量变化；生物代谢活力。（1）正常活性污泥：以钟虫、累枝虫、楯纤虫、盖纤虫、聚缩 虫、独缩虫、 吸管虫等为优势种。（2）污泥异常时：以草履虫，弹跳虫，波豆虫等占优势。（3）污泥逐渐转入正常时：以漫游虫、斜管虫、斜叶虫、尖毛虫占优势。（4）污泥松散解体时：肉足虫类生物、鞭毛虫多，纤毛虫少

17.微型后生动物：觉见种类有轮虫、线虫、寡毛虫（顠体虫、颤蚓、水丝蚓）和浮游甲壳动物等。

病毒

1. 病毒是形体微小，结构简单，仅含有1种核酸DNA或RNA，具有超级寄生性，且必须在电子显微镜下才能观察到的一类非细胞形态的微生物。

2.病毒的特点：(1) 形态及其微小，能通过细菌滤器，在电镜下才能观察。(2)无细胞构造，主要成分仅为核酸和蛋白质(3)每一种病毒只含一种核酸，DNA或RNA。（4）依靠自身的核酸进行复制，以病毒核酸和蛋白质等“元件”的装配实现其大量繁殖。（5）严格细胞内寄生，缺乏完整的酶和产能系统，只能利用宿主细胞的代谢系统合成病毒自身。 （6）离体条件下，能以无生命的大分子状态存在，并可长期保持其侵染活力。（7） 对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感（8）有些病毒的核酸可整合到宿主基因组中，以原病毒形式存在。

3.病毒的种类：（1）真病毒：至少含有核酸和蛋白质两种组分；（2）亚病毒：类病毒：只含具有独立侵染性的组分；拟病毒：只含不具独立侵染性的组分；朊病毒：只含单一蛋白质部分

4.病毒的结构：整个病毒体分两个部分：蛋白质衣壳和核酸内芯，两者构成核衣壳。

5.完整的具有感染力的病毒体叫病毒粒子。

6.病毒的核酸：（1）一种病毒至含有一种核酸（DNA或RNA）。（2）植物病毒绝大多数含DNA;少数含RNA；（3）动物病毒一部分含DNA，一部分含RNA；（4）细菌病毒普遍含DNA，含RNA的极少。（5）病毒的核酸类型极为多样化：（6）病毒的DNA与RNA均有单链和双链：

7.病毒的大小：多数在100nm左右（20~200nm），最小的圆环病毒直径约17nm，比核糖体稍大，最大的动物痘病毒（Poxviruses）直径达200nm以上

8.病毒的结构类型：

无囊膜 杆状：烟草花叶病毒等

螺旋对称结构 丝状：大肠杆菌M13噬菌体等 有囊膜 卷曲状：流感病毒等

弹状：狂犬病毒等

病毒

结构类型 无囊膜 小型：脊髓灰质炎病毒

二十面体对称结构 大型：腺病毒

有囊膜：疱疹病毒

无囊膜：大肠杆菌T偶数噬菌体（蝌蚪状

复合对称结构 有囊膜：痘病毒（砖块状

9.根据噬菌体与宿主菌的相互关系，噬菌体可分为两类：

烈性噬菌体：能在宿主细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌。

温和噬菌体：噬菌体基因与宿主染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代。

烈性噬菌体在敏感菌内以复制方式进行增殖，增殖过程包括：吸附、穿入、生物合成、成熟和释放。

噬菌体的裂解性周期或溶菌周期：从噬菌体吸附至细菌溶解释放出子代噬菌体的过程。 烈性噬菌体的生活周期：1:吸附：噬菌体与菌体表面受体发生特异性结合的过程，其特异性取决于噬菌体蛋白与宿主菌表面受体分子结构的互补性2:侵入：噬菌体尾部固着在细菌胞壁上，尾部的酶水解胞壁形成小孔，尾鞘收缩将头部的DNA注入宿主细胞内，蛋白质外壳留在细胞外。3:复制4:组装：噬菌体的核酸进入宿主细胞后，借用宿主细胞的合成机构如核糖体mRNA、tRNA、ATP及酶等复制核酸，进而合成噬菌体蛋白，核酸和蛋白质聚集合成新的噬菌体，即装配。 在这个过程中，宿主细胞内的核酸不能按自身的遗传特征复制和合成

蛋白质5:成熟6:释放：噬菌体的水解酶水解宿主细胞壁，宿主死亡并破裂，释放出里面的病毒，新一代病毒开始新的生命旅程

10.一步生长曲线：定量描述烈性噬菌体的生长规律,以培养时间为横坐标,以噬菌斑数为纵坐标,绘制成的实验曲线称为一步生长曲线。该曲线反映出三个重要参数：潜伏期、裂解期、裂解量。

潜伏期：指病毒侵入宿主细胞到病毒释放前的一段时间。隐蔽期：指病毒的侵入宿主后至病毒装配前的 时间，宿主细胞内不含有完整的、有侵染力的病毒粒子。潜伏后期，病毒粒子装配成熟，胞内具侵染性的成熟病毒粒 子数目逐渐增，但没有释放出胞外。寄主细胞的裂解标志着潜伏期的结束。

裂解期：指宿主细胞迅速裂解，溶液中病毒粒子急剧上升的一段时间。

稳定期：指感染病毒的宿主细胞全部裂解，溶液中病毒效价达到最高点以后的时期。

裂解量：是每个受染细胞所产生的子代病毒颗粒的平均数目， 其值等于稳定期病毒效价与潜伏期病毒效价之比。通过一步生长曲线测定，噬菌体的裂解量一般为几十到上百个，植物病毒和动物病毒可达数百乃至上万个。

11.温和噬菌体与细菌共存的特性称为溶原性；被侵染的细胞被称作溶原性细胞或溶原菌 温和噬菌体可有三种存在状态：A.游离的具有感染性的噬菌体颗粒；B. 宿主菌胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸；C. 前噬菌体。

某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变，这称为溶原性转换

12.溶原性细菌的特点：可稳定遗传、可自发裂解、可诱导裂解、具有“免疫性”、可复愈、 溶源转变

13.凡在核酸和蛋白质两种成分中，只含其中一种的分子病原体，称为亚病毒（subvirus），包括:类病毒、拟病毒、阮病毒

14.类病毒：是一类只含RNA一种成分、专性寄生在活细胞内的已知最小分子病原体。目前只在植物体中发现，所含核酸为裸露的环状ssRNA，二级结构象一段末端封闭的短dsRNA分子。

15.拟病毒：指一类包裹在真病毒粒中的有缺陷的类病毒。拟病毒极其微小，一般仅由裸露的RNA（300～400个核苷酸）或DNA所组成。

16.朊病毒：是一类不含核酸的传染性蛋白质分子，能引起宿主体内现成同类蛋白分子发生

与其相似构象变化，从而可使宿主致病。

17.朊病毒的发病机制：存在于宿主细胞内的一些正常形式的细胞朊蛋白（PrPc）受到致病朊蛋白（PrPsc）的影响而发生相应的构象变化，发生了错误的折叠后变成了PrPsc，从而使宿主致病。

18.病毒受理化因素作用后失去感染性，称为灭活

19.影响病毒活性的物理因素：（1）温度：大多数病毒耐冷不耐热。（2）pH：多数病毒在pH 6-8比较稳定，pH5.0以下或者pH9.0以上容易灭活。（3）辐射：

化学因素：（1）脂溶剂、（2）氧化剂、卤素、醇类（3）抗生素和中草药

20.艾滋病致病机理：T4淋巴细胞是人类免疫功能的核心，当T4在血液中含量过度减少时，人的免疫机能就会下降，就很容易感染各种疾病。 HIV依附在T4淋巴细胞表面进而侵入，并在其中通过逆转录酶的作用复制、繁殖，杀伤被感染的T4淋巴细胞，从而造成机体免疫缺陷的形成。

艾滋病传播途径：性接触传播、血液传播、母-婴传播

微生物生理

1.营养物质：微生物为了生存必须从环境中吸取各种物质以合成细胞物质、提供能量以及在新陈代谢中起调节作用。这些物质统称为营养物质。

21.微生物细胞的化学组成：水：70%-90%；干物质10-30%：无机物（各类元素）、有机物（蛋白质、糖类、脂类、维生素等）、降解产物

元素组成：C、H、O、N：为所有生物体的有机元素。在生物体内大量存在，占90-97%，是组成有机体的主要元素。

其它为矿质元素，分为：大量元素：P、S、K、Na、Ca、Mg、Cl等。它们与细胞结构，物质组 成，能量转移，原生质胶体状的维持等有关。微量元素：Fe、Cu、Mn、B、Mo、Co、Si等，含量极微，但不可缺少，具有一些特殊的功能，如酶的激活等。

22.按照营养物在菌体中不同的生理作用，可分成六大要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水

23.碳源：凡能为微生物生长繁殖提供碳素营养来源的物质统称碳源。

功能：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）。 种类:无机含碳化合物：CO2、碳酸盐等。有机含碳化合物：糖与糖的衍生物（多糖：如淀粉、；单糖）,脂类、醇类、有机酸、烃类、芳香族化合物 ，以及各种含碳的化合物

24.氮源：凡用来构成菌体物质或代谢产物中氮素来源的营养源。

种类：无机氮：铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、尿素、 氨、N2等； 有机氮：蛋白质及其降解产物（如胨、肽、氨基酸等）、牛肉膏、鱼粉、花生饼粉、黄豆饼粉、玉米浆等

功能：（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；（1）少数细菌可以铵盐、硝酸盐等氮源为能源。

按对氨基酸的需要的不同，可将微生物生物分为：氨基酸异养型：需要从外界吸收现成的氨基酸做氮源才能满足需求。氨基酸自养型：能利用尿素、铵盐、硝酸盐或氮气等自行合成所需氨基酸。

25.能 源：能为微生物的生命活动提供最初能量来源的营养物或辐射能，称能源。

化能自养微生物的能源物质:还原态的无机物质:例如：NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+ 等，能利用这些物质作为能源的全部是细菌，如：硝酸细菌、亚硝酸菌、硫化细菌、硫细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌和铁细菌等。具双功能的无机养料：如： NH4+ 既是硝酸细菌的能源，又是它的氮源。具双功能或三功能有机养料：如：氨基酸既是异养微生物的能源，又是碳源和氮源。具单功能的辐射能：只为光能微生物提供能源。

26.生长因子:一类对微生物生长不可缺少而需求量又不多，自身不能合成或合成量不足以满

足机体生长需求的特殊有机营养物质。不同微生物需求的生长因子的种类和数量不同。

27.生长因子:广义：嘌呤与嘧啶、氨基酸、维生素。狭义：维生素：脂溶性Vit：A、D、E、K、等；水溶性Vit：VB

28.根据微生物对生长因子的需要存在差异，可分为：野生型、又称原养型：不需要生长因子而能在基础培养基上生长的菌株(生长因子自养型微生物)；营养缺陷型：野生型菌株经自发或诱发突变后，丧失了合成生长因子的能力，需从外界获得生长因子才能生长的菌株(生长因子异养型微生物)

29.无机盐：为微生物细胞生长提供多种重要元素（包括大量元素和微量元素）的物质，多以无机盐的形式供给。大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe 微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co

30.无机盐的生理功能：

31.

32.水的生理功能： 起到溶剂与运输介质的作用；参与细胞内一系列化学反应；维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；比热高，是热的良好导体，可有效地控制细胞内温度的变化；水是细胞维持自身正常形态的重要因素；微生物通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构；如酶、微管、鞭毛及病毒颗粒的组装与解离。

33.细胞中水的存在形式： 结合水和游离水.

34.微生物的营养类型：根据生长所需要的碳源，微生物可分成两种基本营养类型：异养型；自养型。根据生长时能量的来源不同，又可将微生物分成：化能营养型；光能营养型。根据生长时供氢体的不同，微生物又可分成：无机营养型；有机营养型。根据碳源、能源及电子供体的不同，微生物可分为：化能有机营养型；化能无机营养型；光能有机营养型；光能无机营养型

35.化能有机营养型（化能异养型）：生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能，有机物既是碳源也是能源

36.根据化能异养型微生物利用有机物的特性，可分为：腐生型微生物：利用无生命活性的有机物作为生长的碳源。寄生型微生物：寄生在生活的细胞内，从寄生体内获得生长需要的营养物质。存在于寄生与腐生之间的过渡类型微生物，称为兼性腐生型或兼性寄生型。

37.化能无机营养型（化能自养型）：以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源，以无机物氧化释放的化学能为能源,，利用电子供体如利用H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作为电子供体使CO2还原成细胞物质。这类微生物主要有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌。它们在自然界物质转换过程中起着重要的作用。

38.光能无机营养型（光能自养型）：能以CO2为唯一或主要碳源，进行光合作用获取所需要的能量；以无机物如H2、H2S、S等作为供氢体或电子供体，使CO2还原为构成细胞物质的有机物；如：红硫细菌，以H2S为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生

39.光能有机营养型（光能异养型）：不能以CO2为主要或唯一的碳源；以有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质，在生长时大多数需要外源的生长因子；

41.营养物质的吸收与代谢产物的分泌，涉及到物质的运输、营养物吸收至胞内被利用、代谢物分泌到胞外以免积累，这就是物质运输过程。

42.单纯扩散：被输送的物质，靠细胞内外浓度为动力，以透析或扩散的形式从高浓度区向低浓度区的扩散。

特点：依靠胞内外溶液浓度差，顺浓度梯度运输；不消耗代谢能，无特异性；运输氧、二氧化碳、甘油、乙醇、某些氨基酸等小分子； 亲脂性分子从高浓度到低浓度的扩散来运输，利用细胞膜的通透性，细胞膜是一道屏障。

43. 促进扩散 ：利用膜内、膜外被运输物质和载体蛋白的亲和力的不同。

特点：需要特异性的载体蛋白,顺浓度梯度运输，不消耗能量；运输硫酸根、磷酸根、糖（真核）

载体蛋白，即透性酶（大多为诱导酶），有底物特异性，每种载体蛋白运输相应的物质。载体蛋白可加快运输速度，但不能逆浓度运输。

44.主动运输特点：是微生物吸收营养的主要方式；可逆浓度梯度运输，耗能；需载体蛋白，有特异性；运输有机离子、无机离子、氨基酸、乳糖等糖类；需要特异性载体蛋白需要能量来改变载体蛋白的构象；亲和力改变→蛋白构象改变→耗能；

45. 单纯扩散、促进扩散、主动运输 ：

46.被运输的溶质分子不发生改变。

47.主动运输的机制：质子(H+)和钠离子(Na+)的梯度作用

48.基团转位特点：属主动运输类型；溶质分子发生化学修饰；定向磷酸化；需复杂的运输酶系参与 ；运输葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等； 主要依赖磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和磷酸转移酶系统(PTS)。

49.膜泡运输：存在于原生动物中，如变形虫(amoeba)的一种营养物质吸收方式)。

50.四种运输营养物质方式的比较:

51.培养基：由人工配制的、适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物用的营养基质（混合养料）。培养基是对微生物进行科学研究和利用的基础。

特 点：培养基都应具备微生物所需的六大营养要素，且应比例适当。所以一旦配成必须立即灭菌。

用 途：促使微生物生长；积累代谢产物；分离微生物菌种；鉴定微生物种类；微生物细胞计数；菌种保藏；制备微生物制品。

52.培养基的配制原则：目的明确、营养协调、条件适宜、经济节约

53.自养型微生物培养基完全可由简单的无机物质组成。异养型微生物培养基至少需要含有一种有机物，但有机物的种类需适

54.应所培养菌的特点：细菌：牛肉膏蛋白胨培养基；放线菌：高氏一号培养基；真菌：查氏合成培养基；酵母菌：麦芽汁培养基。

55.碳氮比（C/N）：直接影响微生物生长与繁殖及代谢物的形成与积累，是考察培养基组成时的一个重要指标；C/N ＝4/1时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；C/N＝3/1 时，菌体生长受抑制，而谷氨酸大量增加。

56.培养基根据所培养的微生物类群分：细菌培养基、放线菌培养基、霉菌培养基、酵母菌培养基；根据培养目的来分：种子培养基、发酵培养基；按对培养基成分的了解程度来分：天然培养基、合成培养基、半组合培养基；按制备后培养基外观的物理状态来分：固体培养基、半固体培养基、液体培养基；按特殊用途划分：基础培养基、选择性培养基、鉴别性培养基、加富培养基

57.能量代谢是新陈代谢中的核心问题。中心任务：把外界环境中的各种初级能源转换成对一切生命活动都能使用的能源——ATP。

58.生物氧化:发生在细胞内的一切产能性氧化反应的总称。是异养生物取得能量的主要方式。 氧化过程中产生大量的能量，分阶段释放，并以高能键形式贮藏在ATP分子内，供代谢时使用。

59.生物氧化的方式：①和氧的直接化合 ②失去电子③化合物脱氢或氢的传递

60.生物氧化的过程：①底物脱氢（或脱电子）: 该底物称作电子供体或供氢体②氢（或电子)的传递: 需中间传递体，如NAD、FAD等③最后氢受体接受氢（或电子）:最终电子受体或最终氢受体

61.生物氧化的功能：①产能(ATP)②产还原力[H]③小分子中间代谢物

62.底物脱氢的途径：四条途径：EMP、HMP、ED、TCA

63.EMP途径：是绝大多数生物所共有的一条主流代谢途径，因而也是酵母菌、真菌和多数细菌所具有的代谢途径。对于专性厌氧（无氧呼吸）微生物， EMP途径是唯一产能途径。

64.EMP的特点：最基本：几乎为一切细胞生物所共有的最基本的产能途径。产能低：在厌氧下进行，产能低，1分子葡萄糖仅获2ATP和2分子NADH2。关键酶：果糖二磷酸醛缩酶。三 多： 反应步骤多达9-10步，酶多（水溶性），中间代谢物多。应 用：与微生物发酵关系极为密切。

65.EMP的生理功能：产生ATP和还原力NADH2；是厌氧生物获得能量的主要方式。是连接TCA、HMP、ED的重要桥梁；为生物合成提供多种中间代谢物；通过逆向反应可进行多糖合成；EMP途径与人类生产实践的乙醇、乳酸、甘油、丙酮和丁醇等的发酵生产关系密切。

66.HMP途径：存在于微生物当中的另一种重要的糖分解途径(占糖降解的30%)。葡萄糖可 不经过EMP途径和TCA途径而得到彻底氧化，并能产生大量NADPH+H+形式的还原力和多种重要的中间代谢物。

67.HMP途径的生物学意义：为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸。产生大量NADPH2，为细胞生物合成提供还原力，并可通过呼吸链产生大量能量（ATP)。与EMP途径在果糖-1，6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸处连接，可以调剂戊糖供需关系。途径中的赤藓糖、景天庚酮糖等可用于芳香族氨基酸、碱基和多糖的合成。途径中的3--7碳糖，扩大了微生物利用的碳源谱。通过该途径可产生多种发酵产物。如核苷酸、若干氨基酸、辅酶和乳酸 （异型乳酸发酵）等。HMP途径在总能量代谢中占一定比例，并与细胞代谢对其中间产物的需要量相关。

68.ED途径又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）裂解途径。少数缺乏完整EMP途径的微生物，如(铜绿假单胞菌 、运动发酵单胞菌等所特有的利用葡萄糖的替代途径，其他生物没有发现。

69.ED途径特点：葡萄糖经转化为KDPG 后，经脱氧酮糖酸醛缩酶催化，裂解成丙酮酸和3-磷酸甘油醛， 3-磷酸甘油醛再经EMP途径转化成为丙酮酸。结果是1 分子葡萄糖产生2分子丙酮酸，1分子ATP。关键中间代谢物KDPG裂解为丙酮酸和3-磷酸甘油醛。特征酶是KDPG醛缩酶。反应步骤简单，葡萄糖只经过4步反应即可快速获得由EMP途径须经10步才能获得的丙酮酸。 产能效率低。此途径可与EMP途径、HMP途径和TCA循环相连接，可互相协调以满足微生物对能量、还原力和不同中间代谢物的需要。好氧时与TCA循环相连，厌氧时进行乙醇发酵。

70.三羧酸循环：指由丙酮酸经一系列循环式反应被彻底氧化、脱羧，形成CO2、H2O和NADH2的过程。是各种好氧微生物中普遍存在的重要生物化学反应。主要中间物：乙酰辅酶A

71.TCA循环的重要特点：1、循环一次的结果是乙酰CoA的乙酰基被氧化为2分子CO2,并 重新生成1分子草酰乙酸；2、整个循环有四步氧化还原反应，其中三步反应中将NAD+ 还原为NADH2 ,另一步为FAD还原；3、为糖、脂、蛋白质三大物质转化中心枢纽。4、循环中的某些中间产物是一些重要物质生物合成的前体；5、生物体提供能量的主要形式；6、为人类利用生物发酵生产所需产品提供主要的代谢途径。如 柠檬酸发酵；Glu发酵等。

72.ATP的生成方式：1）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，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。2）氧化磷酸化：是指电子从NADH2或FADH2脱下,经电子传递链传递给分子氧生成水，并偶联ADP和Pi生成ATP的过程。 是需氧生物获取能量的主要方式。

3）光合磷酸化：指光合细菌或藻类利用光在叶绿体(或载色体)中发生的ADP与Pi合成ATP的反应。

73.发酵：广义：指发酵工业上，任何利用厌氧或好氧微生物来生产有用代谢产物的一类生产方式。发酵底物有糖类、有机酸、氨基酸等，其中以微 生物发酵葡萄糖最重要。狭义：指无氧条件下，底物脱氢后所产生的还原力不经过呼吸链,而直接交给氧化程度不高的中间

代谢产物的低效产能

74.有氧呼吸：指是以分子氧作为最终电子(或氢)受体的氧化过程；是最普遍、最重要的生物氧化方式。途径：EMP,TCA。特点：有氧呼吸中，底物的氧化作用不与氧的还原作用直接偶联，而是底物在氧化过程中释放的电子先通过电子传递链，最后才传递到氧TCA循环与电子传递是有氧呼吸中两个主要的产能环节。

75.无氧呼吸：指有机物氧化过程中脱下的质子和电子，经一系列电子传递体最终交给无机氧化物的生物学过程。

特点：没有分子氧参加反应，电子和质子的最终受体为无机氧化物（NO3－、SO42－或CO2等）；有机物的氧化彻底；但释放的能量低于有氧呼吸。

76.多糖的分解：淀粉的水解由各种胞外淀粉酶分解成葡萄糖（麦芽糖）后被吸收利用

77. 蛋白质的分解：蛋白质是由氨基酸组成的分子巨大、结构复杂的化合物。它们不能直接进入细胞。微生物利用蛋白质，首先分泌蛋白酶至体外，将其分解为大小不等的多肽或氨基酸等小分子化合物后再进入细胞。

78. 氨基酸的分解： （1）氧化脱氨 （2）水解脱氨 3）还原脱氨（4）直接脱氨

79.脂肪的分解：微生物对脂类的水解，主要靠脂酶（lipase）来完成。脂类在脂酶的作用下，水解为甘油和脂肪酸。甘油在甘油激酶作用下产生3-磷酸甘油，再在磷酸甘油脱氢酶作用下，生成磷酸二羟丙酮，然后通过糖酵解转变为丙酮酸，进入三羧酸循环，彻底氧化分解为CO2和H2O。

80.TCA循环的生理意义：（1）为细胞提供能量。（2）三羧酸循环是微生物细胞内各种能源物质彻底氧化的共同代谢途径。 （3)三羧酸循环是物质转化的枢纽

微生物遗传

遗传：亲代的性状在子代表现出来，使子代与亲代有相似的现象，叫遗传。分子水平上，遗传就是遗传信息的复制和表达。 特点：具稳定性。

遗传型：又称基因型，指某一生物个体所含有的全部基因的总和；是一种内在可能性或潜力。 表现型：指生物体所具有的一切外表特征和内在特性的总和;-是一种现实存在，是具一定遗传型的生物在一定条件下所表现出的具体性状。

遗传型 + 环境条件 → 表现型

变异：是子代与亲代间的差异。可遗传给后代，这种同类型不同个体之间的差异称为变异。 饰变：指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化。

变异的实质——基因突变DNA因某种因素引起碱基的缺失、置换或插入，改变了基因内部原有的碱基排列顺序，从而引起其后代表型的改变。

基因突变：狭义：点突变，广义：基因突变和染色体畸变

点突变：DNA分子中单个或几个碱基的变化可以使遗传的结构发生改变。 也称作单碱基替换。包括碱基对的增减：增加、减少、缺失、改变等。

碱基对的替换：转换同类碱基之间的替换，颠换：嘌呤与嘧啶之间的替换。

移码突变：缺失或插入一个或多个碱基，会造成整个阅读框的改变自插入或缺失位置向后的所有密码子都发生了变化。

染色体畸变：缺失、重复、倒位、易位

自发突变 : 微生物在自然条件下，没有人工参与而发生的基因突变。

产生原因：多因素低剂量的诱变效应，互变异构效应，环出效应

诱发突变：人为地利用各种理化因素诱导突变的产生。凡提高突变率的理化因子都可称诱变剂包括：物理诱变，化学诱变，诱变育种

DNA损伤的修复：光复活：光敏裂合酶；暗复活：切除修复和重组修复；切除修复：切－补－切－封四个步骤；重组修复；SOS修复；适应性修复。

化学诱变对DNA作用形式有三类：1）直接引起置换的诱变剂2）间接引起置换的诱变剂3）引起移码突变的诱变剂

诱变育种：用物理或化学的诱变剂使诱变对象内的遗传物质（DNA）的分子结构发生改变，引起性状变异并通过筛选获得符合要求的变异菌株的一种育种方法。

基因重组：两个独立基因组内的遗传基因，通过一定的途径转移到一起，形成新的稳定基因组的过程，又称DNA重组。

原核微生物的基因重组：转化，转导（普遍转导、流产转导、局限性转导），接合 突变体的检测1、直接检测表现型：产量突变株的筛选（琼脂块培养法）

抗药性突变株的筛选（用梯度平板法筛选抗代谢拮抗物突变株 ）

营养缺陷型突变株的筛选

2、间接检测法

与营养缺陷型突变有关的三种遗传型

①、野生型 ：从自然界分离到的任何微生物在其发生营养缺陷型突变前的原始菌株。可在MM上生长，如：[A+B+]

②、营养缺陷型；野生型菌株经诱变处理后，由于发生了丧失某种酶合成能力的突变，因而只能在加有该酶合成产物的培养基中才能生长。只能在CM或相应的SM上生长。如：[A+B-]、

[A-B+]。

③、原养型：指营养缺陷型突变菌株经回复或重组后产生的菌株。其营养要求在表现型上与

野生型相同

与筛选有关的三种培养基：①、基本培养基（MM）：能够满足野生型菌株生长最低限度需要的培养基。

②、完全培养基（CM）：凡能满足一切营养缺陷型生长需要的培养基。

③、补充培养基（SM）：凡可满足营养缺陷型菌株生长需要的培养基。

在MM上添加营养缺陷型所不能合成的代谢物即构成SM。 补充培养基=基本培养基+缺陷的代谢物

基因工程指在基因水平上的遗传工程，又叫基因剪接或DNA体外重组。

PCR 即DNA聚合酶链式反应。

第八章 微生物在环境生态工程中的作用

一、污染环境的微生物治理与修复

1、环境污染指进入环境的某种物质的数量超过了环境所能接受的容量或进 入的速度在一时间内超过了环境中物理、化学和生物因素对进入物所能进行的沉淀、吸附、结合、分解、利用的 速度而使其积累的现象。

2、污染环境的自净是指环境受到污染后，在物理、化学和生物特别是微生物的作用下，污染物被逐步降解、消除并达到自然净化的过程。

3、水体微生物的净化作用，即水体自净作用指水体中的微生物氧化分解（包括需氧分解和厌氧分解）有机污染物而使水质得到净化的过程。

4、氧垂曲线：在河流受到有机物污染时，由于有机物的氧化分解作用，水体的DO (dissolved oxygen)发生变化。从污染源到河流下游一定距离内，可绘制一条DO逐渐变化的曲线，称为氧垂曲线。

该图反应了耗氧和复氧的协同作用。

a为有机物分解的耗氧曲线，

b为水体复氧曲线，

c为氧垂曲线，

Cp为最大缺氧点。

若Cp点的溶解氧量大于有关规定的量，说明污水的排放未超过水体的自

净能力。若排入有机污染物过多，超过水体的自净能力，则Cp点低于规定的最低溶解氧含量，甚至在排放点下的某一段会出现无氧状态，此时氧垂曲线中断，说明水体已经污染。

5、污化系统及其指示生物

污化系统 (也称有机污染系统)是根据水体有机物污染程度的不同，对水体的一种分类法。当有机污染物排入河流，在其下游河段的自净过程中，形成一系列污化带。

因各种水生生物需要不同的生存条件，故在各个带中可找到不同的代表性指示生物，这些指示生物包括细菌、真菌、藻类、原生动物等微生物，以及轮虫、浮游甲壳动物、鱼类及底栖动物等。

根据指示生物的不同，污化系统中的污化带分为多污带（靠近排污点下游，河水深暗、浑浊，含大量有机物，BOD高，呈缺氧或厌氧状态，污染严重。代表性的指示生物是细菌）、α-中污带（在多污带下游，有机物量略减少，BOD下降，河水依然灰暗，溶解氧低，水面上可有浮沫和浮泥。生物种类增加，细菌数减少）、β-中污带（光合微生物和绿色浮游生物大量出现，水中DO升高，有机质含量少，BOD很低，悬浮物进一步减少，细菌数量减少，藻类大量繁殖）和寡污带（河流自净作用完成，有机物完全分解为无机物，BOD极低，溶解氧恢复正常）。

6、水体有机污染指标：

BIP指数：即无叶绿素的微生物占所有微生物（有叶绿素微生物A和无叶绿素微生物B）的百分比。

BIP=B/（A+B）×100%

BIP值越高，水体的污染程度越严重。

细菌菌落总数（CFU）：即1ml水样在营养琼脂培养中，于37℃培养24h后所生长出来的细菌菌落总数。用于指示被检水源受有机物污染的程度，在我国规定1ml生活饮用水的细菌菌落总数在100个以下。

总大肠菌群：是指示水体被粪便污染的一个指标，更确切地说是致病菌污染水体的间接指标。

7、水体富营养化

水体中N、P等营养元素大量增加，远远超过正常的含量，导致原有的生态系统破坏，使藻类和某些细菌的数量激增，其它生物种类减少的现象

指标：N>0.2~0.3mg/L,

P>0.01~0.02mg/L，

BOD5>10mg/L，

细菌总数>105 个，

叶绿素a>10μg/L。

8、富营养化的危害

造成水体透明度下降，影响水生植物的光合作用。

● 某些浮游生物可产生生物毒素（如石房蛤毒素），伤害鱼类。

● 藻类及其他水生生物死亡后，其残体被好氧微生物降解而消耗水

中的溶解氧。其残体被厌氧微生物降解则可产生硫化氢等有害气体，它们均可危及水生生物（主要是鱼类）的生存。

● 经过微生物的转化，在富营养化的水中，常常出现亚硝酸盐和硝

酸盐，长期饮用这种水，人畜会中毒致病。

9、防治水体富营养化的措施为：

● 严格控制营养物质（主要是氮和磷）进入水体。

● 疏浚底泥，除去水草和藻类。

● 引入低营养水稀释。

● 饲养草食性或杂食性鱼类。

10、污染环境的生物修复

指利用生物将土壤,地表及地下水或海洋中的危险性污染物现场去除或降解的工程技术系统.

1）生物修复种主要生物种类：环境污染的微生物修复（生物类型：土著微生物、外来微生物、基因工程菌（GEM））包括原位生物修复、异位或离位生物修复（基本方法：生物扩增、生物性刺激）

2）污染水体的生物修复—人工湿地技术：是人工建造的、可控制的和工程化的湿地系统，其设计和建造是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行污水处理。

人工湿地的类型：

表面流湿地，结构简单，工程造价低，但由于废水在填料表面漫流，

易孳生蚊蝇，而且其处理效率较低，对COD的去除率在75%左右。

潜流湿地，水在填料缝隙之间渗流，因而可以充分利用填料表面及植

物根系上生物膜及其它作用处理废水，出水水质好。由于水平面在覆盖土层或细砂层以下，卫生条件较好，故被广泛采用。COD的去除率在85%左右。

垂直流湿地，废水沿着垂直方向流动，氧供应能力较强，硝化作用较

充分，占地面积较小，可实现较大的水力负荷长期运行。COD的去除率在85%左右。但是废水的流程较短，反硝化作用较弱，且工程技术要求较高。

二、微生物对污染物的降解与转化

1、微生物降解污染物的途径

● 产生诱导酶形成新的代谢功能

● 形成新的变种（自发诱变、诱变突变、工程菌的组建）

● 降解质粒的利用

● 组建超级菌

2、芳香烃化合物的降解

降解机制

苯 酚 氧化酶 酶 萘 邻苯二酚 酮基己二酸 菲 + O2 + O2 +2H 蒽 琥珀酸 三羧酸循环 CO2 + H2O 乙酰辅酶A 3、洗涤剂的降解

可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质四类。

洗涤剂的降解机理

氧化作用

还原作用

环裂解

缩合或共轭形成

5、石油的降解

三、微生物与有机废水好氧生物处理

1、 污水处理中常用的名词解释

生化耗氧量（biochemical oxygen demand,BOD）在特定时间和温度下，微生物氧化一升污水中有机物所需氧的毫克数(单位为 mg/L) 。

化学需氧量（chemical oxygen demand,,COD）指1L污水中所含有的有机强氧化剂将它氧化后,所消耗氧的毫克数(单位为 mg/L)

总需氧量（total oxygen demand,,TOD）指污水中能被氧化的有机物）在高温下燃烧变成稳定氧化物时所需的氧量。

溶解氧量（dissolved oxygen，DO），指溶于水体中的O2，是评价水质优劣的重要指标。

悬浮物含量（suspend solid，SS），指水中不溶解性固态物的含量。

总有机碳含量（total organic carbon，TOC），指水体内所含有机物中的全部有机碳的量。

2、活性污泥的工作参数：

混合液悬浮固体（MLSS）1L曝气池混合液中所含悬浮固体的重量，单位g/L。 混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）1L曝气池混合液中所含挥发性悬浮固体的重量，单位g/L。

污泥沉降比（SV）一定量的混合液静置30分钟后，沉降的污泥体积与原混合液体积之比，以百分数来表示。

污泥容积系数（SVI）曝气池混合液静置30分钟后，沉降的污泥体积与污泥干重之比。它反映了活性污泥的凝聚性和沉降性，一般控制在50－150之间，若大于200，则表明发生了污泥膨胀。

污泥负荷（Ls）单位时间内，单位重量的活性污泥能处理的有机物的数量，用kg（BOD）/kg(MLSS)•d表示。又称有机负荷率，F/M值。

3、好氧生物处理

指在氧的存在下，好氧微生物降解有机物，使其无害化、稳定化处理过程。根据微生物在构筑物中处于悬浮状态或固着状态，可分为活性污泥法（曝气法）和生物膜法。活性污泥和生物膜是净化污（废）水的工作主体。

活性污泥：由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。其重要性：1）应用的普遍性、2）高效性、灵活性、连续运行，可自动化、工艺(运行方式多样)功能多样化