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环境工程微生物学思考题概要.

第一章病毒

1.病毒是一类怎样的微生物?它有什么特点?

答: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。

2.病毒分类依据是什么?分为哪几类病毒?

答:病毒是根据病毒的宿主、所致疾病、病毒粒子的大小、病毒的结构和组成、核酸的类型、复制的模式、有无被膜等进行分类。

根据专性宿主分类:动物病毒、植物病毒、细菌病毒(噬菌体)、放线菌病毒(噬放线菌体)、藻类病毒(噬藻体)、真菌病毒(噬真菌体)

根据核酸分类:DNA病毒(除细小病毒组的成员是单链DNA外,其余所有病毒都是双链DNA)和RNA病毒(除呼肠孤病毒组的成员是双链RNA外,其余所有的病毒都是单链RNA)。

3.病毒具有怎样的化学组成和结构?

答:病毒的化学组成:蛋白质和核酸,个体大的病毒如痘病毒,除含蛋白质和核酸外,还含类脂质和多糖。结构:没有细胞结构,分两部分:蛋白质衣壳和核酸内芯,共同构成核衣壳。

4.叙述大肠杆菌T系噬菌体的繁殖过程。

答:吸附→侵入→复制与聚集→释放

5.什么叫毒性噬菌体?什么叫温和噬菌体?

答:侵入宿主细胞后,随即引起宿主细胞裂解的噬菌体称作毒性噬菌体叫毒性噬菌体;侵入宿主细胞后,其核酸附着并整合在宿主染色体上,和宿主的核酸同步复制,宿主细胞不裂解而继续生长,这种不引起宿主细胞裂解的噬菌体叫温和噬菌体。

6.什么叫溶原细胞(菌)?什么叫原噬菌体?

答:含有温和噬菌体核酸的宿主细胞被称作溶原细胞。在溶原细胞内的温和噬菌体核酸,称为原噬菌体(或前噬菌体)。

7.解释Escherichia coli K12(λ)中各词的含义。

答:Escherichia是大肠杆菌的属名,coli是它的种名,K12是大肠杆菌的株名,括号内的λ为溶原性噬菌体。

8.病毒在固体培养基上有怎样的培养特征?

答:将噬菌体的敏感细菌接种在琼脂固体培养基上生长形成许多个菌落,当接种稀释适度的噬菌体悬液后引起点性感染,在感染点上进行反复的感染过程,宿主细菌菌落就一个个地被裂解成一个个空斑,这些空斑就叫噬菌斑。

9.噬菌体在液体培养基和固体培养基中各有怎样的培养特征?

答:将噬菌体的敏感细菌接种在液体培养基中,经培养后敏感细菌均匀分布在培养基中而使培养基浑浊。然后接种噬菌体,敏感细菌被噬菌体感染后发生菌体裂解,原来的细菌悬液变成透明的裂解溶液;将噬菌体的敏感细菌接种在琼脂固体培养基上生长形成许多个菌落,当接种稀释适度的噬菌体悬液后引起点性感染,在感染点上进行反复的感染过程,宿主细菌菌落就一个个地被裂解成一个个空斑,这些空斑就叫噬菌斑。

10.什么叫噬菌斑?什么叫PFU?

答:将噬菌体的敏感细菌接种在琼脂固体培养基上生长形成许多个菌落,当接种稀释适度的噬菌体悬液后引起点性感染,在感染点上进行反复的感染过程,宿主细菌菌落就一个个地被裂解成一个个空斑,这些空斑就叫噬菌斑;一个空斑表示一个病毒,PFU即plaque forming unit表示病毒空斑单位。

11.破坏病毒的物理因素有哪些?它们是如何破坏病毒的?

答:温度、光、干燥度。

高温使病毒的核酸和蛋白质受损伤,蛋白质的变性作用阻碍了病毒吸附到宿主细胞上,

削弱了病毒的感染力。

日光中的紫外辐射和人工制造的紫外辐射具有灭活病毒的作用,灭活部位是病毒的核酸,使核酸中的嘧啶环受到影响,形成胸腺嘧啶二聚体。

干燥是控制环境中病毒的重要因素。在土壤中,水分含量低于10%时,病毒会迅速灭活。是由于病毒RNA释放出来而随后裂解所致。

12.紫外线如何破坏病毒?

答:灭活部位是病毒的核酸,使核酸中的嘧啶环受到影响,形成胸腺嘧啶二聚体。(即在相邻的胸腺嘧啶残基之间形成共价键)。尿嘧啶残基的水合作用也会损伤病毒。

13.灭活宿主体外病毒的化学物质有哪些?它们是如何破坏病毒的?

答:酚,低渗缓冲溶液、甲醛、亚硝酸、氨、醚类、十二烷基硫酸钠、氯仿、去氧胆酸钠、氯(或次氯酸、二氧化氯、漂白粉)、溴、碘、臭氧、乙醇、强酸、强碱及其他氧化剂等。强酸、强碱本身可以直接灭活病毒,还可以导致PH变化对病毒产生影响,高PH会破坏蛋白质衣壳和核酸;氯和臭氧对病毒蛋白质和核酸均有作用;酚破坏蛋白质衣壳,常用于分离有感染性的核酸;甲醛是有效的消毒剂,只破坏病毒的核酸,不改变病毒抗原特性;亚硝酸与病毒核酸反应导致嘌呤和嘧啶碱基的脱氨基作用;氨可引起病毒颗粒内RNA的裂解。

14.破坏病毒的蛋白质衣壳(酚,氯和臭氧)、核酸(强碱,氯和臭氧,甲醛)和脂质被膜(醚,十二烷基硫酸钠、氯仿、去氧胆酸钠)的化学物质有哪些?

15.你怎样判断病毒有无被膜?

答:无被膜的病毒对醚,十二烷基硫酸钠、氯仿、去氧胆酸钠等脂溶性物质不敏感,反之则敏感。

16.病毒在水体和土壤中的存活时间主要受哪些因素影响?

答:水体中,温度是主要因素,病毒类型也有关系;土壤中受很多因素影响,受土壤湿度和温度影响最大,低温存活时间长,干燥易灭活

17.病毒有哪些危害?如何控制病毒?

答:引起人类以及与人类密切相关的动植物疾病甚至死亡,还破坏工农林业生产,通过空气,水,飞沫,气溶胶,粪便等途径传播,或人与人,人与动物直接接触而得病毒病;

将病毒灭活或减毒制备成各种流行病的疫苗作抗原,注射入人体产生抗体,增强免疫力。18.噬菌体有哪些方面的应用?如何应用/

答:制备疫苗,预防、治疗和控制动植物疾病。如噬菌体可以用于:①细菌鉴定和分型②分子生物学领域重要实验工具和最理想的材料③预防和治疗传染性疾病④筛选抗癌物质和检测致癌物质⑤测定辐射剂量⑥检测人、动物和植物病原菌。

第二章.原核微生物

1.细菌有哪几种形态?各举一个代表。

答:球状(乳酸链球菌)、杆状(芽孢杆菌)、螺旋状(霍乱弧菌)、丝状菌(浮游球衣菌)2.细菌有哪些一般结构和特殊结构?各有哪些生理功能?

答:一般结构:细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、拟核

特殊结构:芽孢、鞭毛、荚膜、黏液层、衣鞘、光合作用层片。

3.革兰氏阳性菌和阴性菌的细胞壁结构有什么异同?各有哪些化学组成?

答:前者细胞壁厚,20~80nm,结构较简单,含肽聚糖(D-氨基酸、L-氨基酸和二氨基庚二酸)、磷壁酸(质)、少量蛋白质和脂肪;后者细胞壁较薄,厚度10nm,结构较复杂,分外壁层(最外层是脂多糖,中间是磷脂层,内层脂蛋白)和内壁层(含肽聚糖不含磷壁酸)

4.古菌包括哪几种?与细菌有什么不同?

答:产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端嗜盐菌;细胞结构和细菌不同、大多数古菌细胞壁不含二氨基庚二酸和胞壁酸,不受溶菌酶和内酰胺抗生素和青霉素的作用、所含脂质和细菌很不同。

5.叙述细菌细胞质膜结构和化学,它有哪些生理功能?

答:紧贴在细胞壁的内侧而包围细胞质的一层柔软而富有弹性的薄膜。60%~70%蛋白质,30%~40%脂质和约2%的多糖;①维持渗透压的梯度和溶质的转移②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有各种酶在其上进行物质代谢和能量代谢⑤为鞭毛提供附着点。

5.何谓核糖体?它有什么生理功能?

答:分散在细胞质中的亚微颗粒,是合成蛋白质的部位,由rRNA和蛋白质组成

6.在PH6、PH7、PH

7.5的溶液中细菌各带什么电荷?在PH1.5的溶液中细菌什么电荷?为什么?

7.叙述革兰氏染色的机制和步骤。

答:机制:革兰氏染色与细菌等电点有关系,与细胞壁有关系;步骤:1.涂布均匀,固定2.草酸铵结晶紫水洗3.碘-碘化钾染色4.乙醇脱色5.番红复染

8.细菌的物理化学特性与污废水生物处理有哪些方面的关系?

答:污水生物处理的工作主体是活性污泥中的细菌,细菌的物理化学性质直接关系到污水的处理效果。如细胞质的多相胶体决定细菌在曝气池中吸收污水中的有机污染物的种类、数量、速度;细菌表面解离层的S型或R型决定其悬液的稳定性,即决定其在沉淀池中的沉淀效果;比表面积的大小决定其吸附、吸收污染物的能力及与其他微生物的竞争能力;细菌的带电性与它吸附、吸收污水有机污染物的能力,与填料载体的结合有关,还与絮凝、沉淀性能有关;密度和质量与其沉淀效果有关。

9.何谓细菌菌落?细菌有哪些培养特征?这些培养特征有什么实践意义?

答:由一个细菌繁殖起来的,由无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团。在固体、明胶、半固体、液体培养基中的培养特征可用来鉴别细菌或判断细菌的呼吸类型。

10.可用什么培养技术判断细菌的呼吸类型和能否运动?如何判断?

答:如果细菌在培养基的表面及穿刺线的上部生长者为好氧菌,沿着穿刺线自下而上生长者为兼性厌氧菌或兼性好氧菌,如果只在穿刺线的下部生长为厌氧菌。

如果只沿着穿刺线生长者为没有鞭毛不能运动的细菌;如果不但沿着穿刺线生长而且培养基扩散生长者为有鞭毛、能运动的细菌。

11.蓝细菌是一类什么微生物,分几纲,其中有哪几属与水体富营养化有关?

答:其细胞属于原核细胞,有革兰氏阴性菌的细胞壁,质膜,细胞内有拟核或核质,核糖体,羧酶体,类囊体,藻胆蛋白体(或藻红素),糖原颗粒,脂质颗粒及气泡。分为色球藻纲和藻殖段纲;微囊蓝细菌属,鱼腥蓝细菌属,水华束丝蓝细菌属。

12.何谓放线菌?革兰氏染色是何种反应?

答:在固体培养基上呈辐射状生长而得名,菌体由纤细的、长短不一的菌丝组成,菌丝分枝,为单细胞。

13.立克次氏体、支原体、衣原体和螺旋体是一类什么样的微生物?人类应如何对待它们?答:立克次氏体隶属于α-变形杆菌门的立克次氏体目立克次氏体科的立克次氏体属,支原体隶属于厚壁门柔膜菌纲支原体目体科的支原体属、衣原体隶属于衣原体门衣原体目衣原体科的衣原体属和螺旋体隶属于螺旋门螺旋体纲螺旋体目。

第三章.真核微生物

1.何谓原生动物?它有哪些营养方式?

答:是动物中最原始最低等,结构最简单的单细胞动物,属于真核微生物;全动性营养,植

物性营养,腐生性营养。

2.原生动物分几纲?在废水处理中有几纲?

答:鞭毛纲,肉足纲,纤毛纲,孢子纲。鞭毛纲,肉足纲,纤毛纲三纲。

3.你如何区分鞭毛纲中的眼虫和杆囊虫?

答:眼虫形体小,一般呈纺锤形,前端钝圆,后端尖。从书本上看,杆囊虫两端都是钝圆。

4.纤毛纲中包括哪些固着型纤毛虫(钟虫类)?你如何区分固着型纤毛虫的各种虫体?答:大口钟虫,小口钟虫,沟钟虫,念珠钟虫,绘饰钟虫。

5.原生动物中各纲在水体自净和污水生物处理中如何起指示作用?

答:鞭毛纲在多污带或α-中污带,肉足纲在α-中污带或β-中污带,纤毛纲在β-中污带或寡污带。看是否有胞囊,是哪种原生动物的胞囊来判断水体情况。

6.何谓原生动物的胞囊?它是如何形成的?

答:是在水干涸、水温和PH过高或过低,溶解氧不足,缺乏食物或排泄物积累过多,污水中的有机物浓度超过原生动物的适应能力等情况形成的。先是虫体变圆,鞭毛、纤毛或伪足等细胞器缩入体内或消失,细胞水分陆续由伸缩泡排出,虫体缩小,最后伸缩泡消失,分泌一种胶状物质于体表,尔后凝固形成胞壳。胞壳有两层,外层较厚,表面凸起,内层薄而透明。

7.微型后生动物包括哪几种?

答:轮虫,线虫,寡毛类动物,浮游甲壳动物,苔藓虫、拟水螅。

8.常见的浮游动物有哪些?你如何利用浮游甲壳动物判断水体的清洁程度?

答:剑水蚤、水蚤。水蚤的血液含有血红素,其含量高低常常随着环境中溶氧量的高低而变化。水中含氧量低,水蚤血红素含量高;水中含氧量高,水蚤血红素含量低。污染水体溶氧量低,清水中溶氧量高,所以,在污染水体中水蚤颜色比在清水中红一些。

9.藻类的分类依据是什么?它分为几门?

答:根据藻类光合色素的种类、个体的形态、细胞结构、生殖方式和生活史分为10门:蓝藻门,裸藻门,绿藻门,轮藻门,金藻门,黄藻门,硅藻门,甲藻门,红藻门和褐藻门。

10.裸藻和绿藻有什么相似之处和不同之处?

答:裸藻不具有细胞壁,有鞭毛,大多数有叶绿体,繁殖为纵裂,是水体富营养化的指示生物;绿藻形态多样,有鞭毛,繁殖方式是无性生殖和有性生殖。

11.绿藻在人类生活科学研究和水体自净中起什么作用?

答:

12.硅藻和甲藻是怎么样的藻类?水体富营养化与哪些藻类有关?

答:硅藻为单细胞的,形体像小盒,由上壳和下壳组成;甲藻多为单细胞个体,呈三角形、球形、针形,前后端有突出的角。蓝藻,裸藻,甲藻

13.真菌包括哪些微生物?它们在废水生物处理中各起什么作用?

答:酵母菌,霉菌,伞菌。在炼油厂的含油含酚废水生物处理过程中,假丝酵母和黏红酵母菌可起到积极的作用,还可以监测重金属;有的霉菌可以处理含硝基的废水,分解无机氰化物,去除率达90%以上;无毒的有机废水可用于培养食用菌的菌丝体,既处理了废水和固体废物还获得了食用菌。

14.酵母菌有哪些细胞结构?有几种类型的酵母菌?

答:细胞壁、细胞质膜、细胞核、细胞质及内含物。有39属,372种。

15.霉菌有哪几种菌丝?如何区别霉菌和放线菌的菌落?

答:营养菌丝和气生菌丝。霉菌的菌落呈圆形、绒毛状、絮状或蜘蛛网状,比其他微生物的菌落都大,长得很快,可蔓延至整个平板。

第四章.微生物的生理

1.酶是什么?它有那些组成?各有什么生理功能?

答:酶是由细胞产生的,能在体内或体外起催化作用的一类具有活性中心和特殊构象的生物大分子,包括蛋白质类酶和核酸类酶。从化学组成来看,可分为单成分酶和全酶类。前者只含蛋白质,后者还要结合一些被称为辅基或辅酶的热稳定非蛋白质小分子有机物或金属离子。全酶中,酶蛋白起催化化学反应加速进行的作用;辅基或辅酶起传递电子、原子和化学基团的作用;金属离子除了传递电子还起激活剂的作用

2.什么是辅基?什么是辅酶?有哪些物质可以作辅基辅酶?

答:全酶中的非蛋白质成分可以是不含氮的小分子有机物,或者是由不含氮的小分子有机物和金属离子组成,通常称为辅酶和辅基,与酶蛋白结合紧的叫辅基,与酶蛋白结合不紧的叫辅酶。

3.简述酶蛋白的结构和酶的活性中心

答:酶蛋白是由20种氨基酸组成,按照一定的排列顺序由肽键连接成多肽链,两条多肽链之间或一条多肽链卷曲后相邻的基团之间以氢键、盐键、酯键、疏水键、范德华引力及金属键等相连接而成。结构分为一级、二级、三级,少数酶具有四级结构。

活性中心是指酶的活性部位,是酶蛋白分子中直接参与和底物结合,并与酶的催化作用直接有关的部位。是酶行使催化作用的结构基础。

4.酶可以分为哪6大类?写出其反应通式

答:氧化还原酶:AH2+B=A+BH2裂解酶类:AB=A+B

转移酶类:AR+B=A+BR 异构酶类:葡萄糖=果糖

水解酶类:AB+H2O=AOH+BH 合成(连接)酶:A+B+ATP=AB+ADP+Pi

5.酶有哪些催化作用特性

答:1.具有一般催化剂的共性2.具有高度专一性,包括结构和立体异构的专一性

3.催化反应条件温和

4.对环境变化极为敏感

6.影响酶活力的主要因素有哪些?并加以讨论

答:酶的浓度,底物浓度,PH,温度,激活剂,抑制剂

7.微生物有哪些化学成分?各组分的比例是什么?

答:70%~90%是水分,10%~30%是干物质。

8.微生物需要哪些营养物质?供给营养是应该注意什么?为什么?

答:水,碳素营养源,氮素营养源,无机盐,生长因子。微生物细胞中碳素含量相当高,占干物质的50%左右,对碳素需求量最大。

9.根据微生物对碳源和能源需要的不同,可以把微生物分为哪几种类型?

答:无机营养和有机营养;光能营养型和化能营养型

10.当处理某一工厂废水时,怎样考虑和着手配给营养?

答:废水中的有机物种类很多,淀粉,有机酸,醇类等都含有碳元素,都能作为微生物的碳源。无机营养和有机营养的微生物在废水中往往表现为互生关系,两者生活在一个环境中互相取利。

11.什么叫培养基?按化学物质的性质不同,可以分为几类?

答:根据各种微生物对营养的要求,包括水,碳源,氮源,无机盐以及生长因子等按照一定的比例配制而成的,用来培养微生物的基质成为培养基。

按组成物的性质分为:合成、天然、复合培养基

按培养基的物理形状:液体、半固体、固体培养基

按培养基对微生物的功能和用途:选择、鉴别、加富(富集)、基础(普通)培养基

12.什么叫选择培养基?哪些是选择培养基?

答:根据某微生物的特殊营养要求或对各种化学物质敏感程度的差异而设计配制的营养基叫选择培养基。如在培养基中加入胆汁酸盐抑制革兰氏阳性菌利于阴性菌生长的培养基

13.什么叫鉴别培养基?哪些属于鉴别培养基?

答;几种细菌由于对培养基中某一成分的分解能力不同,其菌落通过指示剂显示出不同的颜色而被区分开来,这种起鉴别和区分不同细菌作用的培养基叫鉴别培养基。如大肠菌群中的埃希氏菌属、克雷伯氏菌属及肠杆菌属、够橼酸细菌属接种到乳糖的远藤氏培养基上,分解能力不同,出现不同颜色;还有醋酸铅培养基。

14.如何从被粪便污染的水样中将大肠杆菌群中的4种菌逐一鉴别出来?

答:用上述鉴别培养基,依次呈现深紫红色,绿色或紫绿色,紫红色,紫红或深红色

15.如何判断某水样是否被粪便污染?

答:只要鉴别出肠杆菌群就可以判断

16.营养物质顺浓度梯度进入细胞的方式有哪些?有什么不同?

答:单纯扩散,促进扩散,都不需要能量,但是后者需要载体

17.营养物质逆浓度梯度进入细胞的方式有哪些?有什么不同?

答:单一运载,协同运载,反向运载。单一运载是一种通过载体使带电荷或不带电荷的底物进入细胞的运输方式;协同运载是指两种底物通过同一载体按同一个方向运输的方式;反向运载是指两种底物通过同一载体以相反方向同时移动,阳离子及非电荷物质由胞内排出。

18.什么叫主动运输?什么叫基团转位?

答:需要能量和渗透酶的逆浓度梯度积累营养物质的过程叫主动运输。基团转位是存于某些原核生物中的一种物质运输方式,与主动运输相比有一个复杂的运输系统,被运输的物质发生了化学变化,主要用于糖的运输,运输总效果与主动运输相似,可以逆浓度梯度将营养物质移向细胞内,结果使细胞内结构反生变化的物质浓度大大超过未改变结构的同类物质的浓度。

19.什么叫新陈代谢?

答:微生物生长繁殖等一切生命活动所发生与外界环境的能量以及物质的交换。

20.生物氧化的本质是什么?可以分为几种类型?各有什么特点?

答:是氧化与还原的统一过程,是细胞内一系列产能代谢的总称。发酵,好氧呼吸,无氧呼吸。发酵是指在无外在电子受体时,底物脱氢后所产生的还原力【H】不经呼吸链传递而直接交给某一内源性中间产物接受,以实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。好氧呼吸是有外在最终电子受体(O2)存在时,对底物的氧化过程,特点是按常规方式脱氢,经完整的呼吸链传递氢,同时底物氧化释放出的电子也经过呼吸链传递给O2,O2得到电子被还原,与脱下的H结合成H2O并释放能量。无氧呼吸又称厌氧呼吸,是一类电子传递体系末端的受氢体为外源无机氧化物的生物氧化。特点是底物按常规脱氢后,经部分电子传递体系递氢,最终有氧化态的无机物受氢

21.葡萄糖在好氧条件下是如何彻底被氧化的?

答:

22.什么叫底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化?

23.什么叫乙醛酸循环?试述它在微生物生命活动中的重要性

24.简述自养微生物固定CO2 卡尔文循环

答:羧化反应,还原反应,CO2受体的再生

25.何谓光合作用?比较产氧光合作用和不产氧光合作用的异同

答:是地球上进行的最大的有机合成反应,将光能转化成化学能,并通过食物链为生物圈的其他成员所利用。

第五章.微生物的生长繁殖与生存因子

1.微生物与温度的关系如何?高温如何杀菌的?与什么因素有关?

答:温度是微生物的重要生存因子,在适宜的温度范围内,温度每提高10度,酶促反应速率将提高1~2倍,微生物的代谢速率和生长速率均可相应提高。过低或过高的温度均会降低代谢速率和生长速率。破环微生物机体的基本组成物质——蛋白质、酶蛋白、脂肪。蛋白质被高温破环而发生凝固,呈不可逆变性,还可能是由于细胞质内有受热易溶解的脂质,高温处理时,细胞质膜中的脂肪受热溶解使膜产生小孔引起细胞内含物泄漏而致死。与微生物的种类,数量,生理状态,芽孢有无以及PH都有关系。

2.什么叫灭菌?方法有哪几种?优缺点是?

答:通过超高温或其他的物理、化学方法将所有的微生物的营养细胞和所有的芽孢或孢子全部杀死的过程。干热灭菌法、湿热灭菌法。

3.什么叫消毒?加热消毒方法有哪几种?

答:用物理、化学方法杀死致病菌(有芽孢或无芽孢的细菌),或者是杀死所有微生物的营养细胞和一部分芽孢的过程。巴斯德消毒法,煮沸消毒法。

4.嗜冷微生物为什么能在低温环境生长繁殖?

答:1.嗜冷微生物具备能更有效地进行催化反应的酶2.其主动输送的功能运转良好,使之能有效地集中必需的营养物质3.嗜冷微生物的细胞质膜有大量的不饱和脂肪酸,在低温下能保持半流动性

5.高温菌和中温菌在低温环境中代谢能力为什么会减弱?

答:在低温条件下,蛋白质的合成的启动受阻,不能合成蛋白质,又由于许多酶对对反馈抑制异常敏感,很易和反馈抑制剂紧密结合,从而影响微生物的生长。

6.细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、藻类和原生动物等分别要求什么样的PH?

答:细菌、藻类、原生动物为6.5~7.5,放线菌7~8,酵母菌和霉菌最适3~6或有的5~6,极限1.5~10

7.说明PH过高或过低对微生物的不良影响。用活性污泥法处理污水时为什么要使PH保持在6.5以上?答:因为PH在6.5以下的酸性环境中不利于细菌和原生动物生长,尤其对菌胶团细菌不利。

8.在培养微生物过程中,什么原因使培养基PH下降?什么原因使其上升?生产中如何调节控制PH?答:大肠杆菌在PH为7.2~7.6的培养基中生长,分解葡萄糖,乳酸产生有机酸,这就会引起培养基的PH下降;微生物在含有蛋白质、蛋白胨及氨基酸等中性物质培养基中生长,经微生物分解,发生脱氨基作用,产生NH3和胺类等碱性物质,使培养基PH上升,要加入缓冲物质。

9.微生物对氧化还原电位要求如何?在培养微生物过程中氧化还原电位如何变化?有什么办法控制?答:各种微生物要求的氧化还原电位不同。好氧微生物要求Eh为+300~+400mV,兼性厌氧微生物在Eh为+100mV以上时进行好氧呼吸,+100mV以下时进行无氧呼吸,专性厌氧的产甲烷菌要求Eh为-300~-400mV,最适Eh为-330mV,好氧活性污泥法系统中Eh 为+200~+600mV。可用一些还原剂加以控制,是微生物体系中的氧化还原电位维持在低水平上。

10.氧气对好氧微生物的用途是什么?充氧效率与微生物生长有什么关系?

答:在有氧存在的条件下才能生长的微生物叫好氧微生物。氧对好氧微生物有两个作用:1.作为微生物好氧呼吸的最终电子受体;2.参与甾醇类和不饱和脂肪酸的生物合成。

11.兼性厌氧微生物为什么在有氧和无氧条件下都能生长?

答:兼性厌氧微生物具有脱氢酶也具有氧化酶。

12.专性厌氧微生物为什么不需要氧?氧对专性厌氧微生物有什么不良影响?

答:因为有氧存在时,代谢产生的NADH+H+和O2反应生成H2O2和NAD+,而专性厌氧微生物不具有过氧化氢酶,它将被生成的H2O2杀死。O2还可产生游离的O2-。,由于专性厌氧微生物不具有破环它的超氧化物歧化酶(SOD)而被它杀死。

13.紫外辐射杀菌的作用机理是什么?何谓光复活现象和暗复活现象?

答:紫外辐射引起DNA链上两个邻近的胸腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚体(T=T),致使DNA不可能复制,导致微生物死亡。经紫外辐射照射的菌体或孢子悬液,随即暴露于蓝色区域可见光下,有一部分受损伤的细胞可回复其活力,这种现象叫光复活现象。受损伤的DNA链在黑暗条件下修复的现象叫暗复活现象。

14.重金属盐如何起杀菌作用?

答:其杀菌机理是与酶的——SH基结合;或与菌体蛋白结合,使之变性或者沉淀。

15.氯和氯化物的杀菌机制是什么?

答:

16.常用的有哪几种有机化合物杀菌剂?杀菌机制是什么?

答:醇,醛,酚。醇是脱水剂和脂溶剂,可使蛋白质脱水、变性,溶解细胞质膜的脂质;醛结合蛋白质的氨基,干扰细菌的代谢机能;苯酚及其衍生物引起蛋白质变性,破环细胞质膜。

17.何谓渗透压?与微生物有什么关系?

答:任何两种浓度的溶液被半透膜隔开,当两液面高差产生足够阻力阻止水再流动时,渗透停止,这时出现的两液面高差间的压力就是渗透压。高破低缩。

18.水的活度与干燥对微生物有什么影响?

答:干燥能使菌体内蛋白质变性引起代谢活动停止。

19.何谓表面张力?对微生物有什么影响?

答:是作用在物体表面单位长度上的收缩力。若过低,微生物的形态、生长及繁殖均受影响。

20.抗生素是如何杀菌和抑菌的?

答:1.抑制微生物细胞壁合成2.破环微生物的细胞质膜3.抑制蛋白质合成4.干扰核酸的合成。

21.在天然环境和人工环境中微生物之间存在哪几种关系?举例

答:竞争、原始合作、共生、偏害、捕食、寄生等关系。

第六章.微生物的遗传和变异

1.什么是微生物的遗传性和变异性?遗传和变异的物质基础是什么?如何得以证明?

答:微生物将其生长发育所需要的营养类型和环境条件,以及对这些营养和外界环境条件产生的一定反应,或出现的一定性状传给后代,并相对稳定的一代一代传下去,就是微生物的遗传。当微生物从它适应的环境迁移到不适应的环境后,微生物改变自己对营养和环境条件的要求,在新的生活条件下产生适应新环境的酶,从而适应新环境并生长良好,这是遗传的变异。基础是DNA。

2.微生物的遗传基因是什么?微生物的遗传信息是如何传递的?

答:DNA分子上具有特定碱基顺序,即核苷酸顺序的片段。DNA转录为RNA,再通过RNA 的中间作用指导蛋白质的合成。

3.什么叫分子遗传学的中心法则?什么叫反向转录?

答:DNA的复制和遗传信息传递的基本规则叫。。。。。。只含RNA的病毒的遗传信息贮存在RNA上,通过反转录酶的作用由RNA转录为DNA叫反向转录。

4.DNA是如何复制的?何谓DNA的变性和复性?

答:DNA的复制是从环上的一个点开始,从复制点以恒定速率沿着DNA环移动,DNA多聚酶参与DNA复制。当天然双链DNA受热或在其他因素的影响下,两条链之间的结合力

被破环而分开成单链DNA,即称为DNA变性。变性DNA溶液经适当处理后重新形成天然DNA的过程叫复性。

5.微生物有几种RNA?它们有什么作用?

答:tRNA,rRNA,mRNA,反义RNA。DNA转录mRNA的同时转录反义RNA,mRNA 称为信使RNA,作为多聚核苷酸的一级结构,带有指导氨基酸的信息密码,它翻译氨基酸,具传递遗传性的功能。tRNA称为转移RNA,有和mRNA互补的反密码子,能识别氨基酸及识别密码子,在tRNA-氨基酸合成酶作用下传递氨基酸。反义RNA起调节作用,决定mRNA翻译合成速度。rRNA和蛋白质结合形成核糖体,是合成蛋白质的场所。

6.分别叙述原核微生物和真核微生物的转录过程?

答:原核:首先是双链DNA解旋、解链,两链分开,由σ因子协助,RNA聚合酶的核心酶识别基因转录的起始位点并与DNA区域结合成启动子。然后以它其中的一条单链(反义链)为模板遵循碱基配对的原则转录出一条mRNA。mRNA合成一旦开始,σ因子,就从核心酶解离下来。新转录的mRNA链的核苷酸碱基的序列与模版DNA链的核苷酸碱基序列互补。转录过程中,不断吸收A TP、GTP、CTP、UTP等逐渐形成完整的mRNA链真核:它有三种RNA聚合酶参与合成。在核基质中RNA聚合酶Ⅱ与染色质结合催化mRNA的合成,RNA聚合酶Ⅰ和RNA聚合酶Ⅲ分别催化rRNA和tRNA的合成。

7.微生物生长过程中的蛋白质是如何合成的?细胞是如何分裂的?

答:通过tRNA两端的识别作用,把特定氨基酸传送到氨基酸转送到核糖体上,使不同的氨基酸按照mRNA上的碱基序列连接起来,在多肽合成酶的作用下合成多肽链,多肽链通过高度折叠成特定的蛋白质结构,最终合成具有不同生理特性的功能蛋白。

8.微生物变异的实质是什么?微生物突变有几种?变异表现在哪些方面?

答:基因突变。自发突变,诱发突变。表现在微生物形态或生理生化或其他方面的性状。9.污水生物处理中变异现象有哪几方面?举例

答:有营养要求的变异,对温度、PH要求的变异,对毒物的耐毒能力的变异,个体形态和菌落形态的变异及代谢途径的变异。

10.什么叫定向培育和训化?

答:定向培育是人为用某一特定环境条件长期处理某一微生物群体,同时不断将它们进行移种传代,以达到累积和选择合适的自发突变体的一种古老的育种方法。

12.DNA损伤修复有几种形式?各自如何修复?

答:1.光复活和暗复活2.切除修复3.重组修复4.SOS修复5.适应性修复

13.何谓杂交、转化和转导?各自有什么实践意义?

答:杂交是通过双亲细胞的融合,使整套染色体的基因重组或者是通过双亲细胞的沟通,使部分染色体基因重组。受体细胞直接吸收来自供体细胞的DNA片段,并把它整合到自己的基因组里,从而获得了供体细胞部分遗传性状的现象叫转化。通过温和噬菌体的媒介作用,把供体细胞内特定的基因携带到受体细胞中,使后者获得前者部分遗传形状的现象成为转导。

14.质粒是什么?在遗传工程中有什么作用?

答:是原核微生物中有染色体,还含有另一种较小的、携带少量遗传基因的环状DNA分子。质粒在基因工程中常被用作基因转移的运载工具——载体。

15何为基因工程?操作有几个步骤?

答:基因工程是指在基因水平上的遗传工程,又叫基因剪接或核酸体外重组。用人工方法把所需要的某一供体生物的DNA提取出来,在离体的条件下用限制性内切酶将离体的DNA 切割成带有目的基因的DNA片段,每一片段的平均长度有几千个核苷酸,用DNA连接酶把它和质粒的DNA分子在体外连接成重组DNA分子,然后将重组体导入某一受体细胞中,

以便外来的遗传物质在其中进行复制、扩增和表达,再进行重组体克隆的筛选和鉴定;最后对外源基因表达产物进行分离提纯,从而获得新品种。

步骤:1.先从供体细胞中选择获取带有目的基因的DNA片段2.将目的DNA的片段和质粒在体外重组3.将重组体转入受体细胞4.重组体克隆的筛选和鉴定5.外源基因表达产物的分离和提纯

16.什么叫PCR技术?有几个操作步骤?

答:即为DNA聚合酶链反应,是DNA不需要通过克隆而在体外扩增,短时间内合成大量DNA片段的技术。1.加热变性2.退火3.延伸4.将扩增产物进行琼脂糖凝胶电泳观察

17.基因工程和PCR技术在环境工程中有何实践意义?

18.简单叙述如何用分子遗传学的综合技术鉴定环境微生物和进行种群动态分析

第七章.微生物的生态

1.什么叫生态系统?生态系统有什么功能?什么叫生物圈?什么叫生态平衡?

答:生态系统是在一定时间和空间范围内由生物与它们的生境通过能量流动和物质循环所组成的一个自然体。功能:1.生物生产2.能量流动3.物质循环4.信息传递

生物圈是由丰富多彩的生态系统组成。生存在地球陆地以上至海面以下各约10km之间的范围,包括岩石圈、土壤圈、水圈、大气圈内所有生物群落和人及它们生存环境的总体。

生态系统即使有外来干扰也能通过自行调节的能力回复到原来的稳定状态,就叫生态平衡。

2.为什么说土壤是微生物最好的天然培养基?土壤中有哪些微生物?

答:它具有微生物必须的营养和微生物生长繁殖及生命活动所需的各种条件。微生物的水平分布取决于碳源。垂直分布与紫外辐射、营养、水、温度等有关。森林土壤中存在分解纤维素的微生物,含动物和植物残体多的土壤中含氨化细菌、硝化细菌较多。

3.什么叫土壤自净?土壤被污染后其微生物群落有什么变化?

答:土壤对施入一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解的能力,通过各种物理、化学过程自动分解污染物使土壤恢复到原有水平的净化过程,称为土壤自净。诱导产生分解各种污染物的微生物新品种。

4.土壤是如何被污染的?土壤污染有什么危害?

答:主要来自于含有机毒物和重金属的污水农田灌溉和土地处理,固体废物的堆放和填埋等的渗滤液,地下储油罐和土地处理。危害:1.破环土壤生态平衡2.造成水体污染,又随着水源进入人体,毒害人类3.含有各种病原微生物,通过各种途径转移到水体,进而进入人体中致病

5.什么叫土壤生物修复?为什么要进行土壤生物修复?

答:利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株,甚至用构建的特异降解功能投加到各污染土壤中,将滞留的污染物加速降解和转化,恢复土壤的天然功能。土壤是人类赖以生存的重要资源,没有土壤就没有生机,农业和工业就无法发展,所以,土壤修复极其重要。

6.土壤生物修复技术关键有哪些方面?

答:1.微生物种2.微生物营养3.溶解氧4.微生物的环境因子

7.空气微生物有哪些来源?空气中有哪些微生物?

答:尘土飞扬,水滴飞溅,人和动物的干燥脱落物,呼吸道、口腔内含微生物的分泌系统通过咳嗽、喷嚏。空气微生物没有固定的类群,在空气中存活时间较长的主要有芽孢杆菌、霉菌、放线菌的孢子、野生酵母菌、原生动物及微型后生动物的胞囊。

8.空气中有哪些致病微生物?以什么微生物为空气污染指示菌?

答:产碱杆菌、芽孢杆菌属、八叠球菌属、冠式杆菌属、小球菌属、霉菌、白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、沙门氏菌、大肠杆菌、白喉杆菌、肺炎球菌、结核杆菌、

军团菌、病毒粒子、阿米巴胞囊及立克次氏体

9.水体中微生物有哪几方面来源?微生物在水体中的分布有什么样的规律?

答:1.水体中固有的微生物2.来自土壤的微生物3.来自生产生活的微生物4.来自空气的微生物。分布规律相似于海洋。距海面0~10m浮游藻类多,5~10m以下至25~50m处微生物数量较多,50m以下微生物数量随着海水深度增加而减少。

10.什么叫水体自净?可根据哪些指标判断水体自净程度?

答:河流接纳了一定量的有机污染物后,在物理的、化学的和水生物等因素的综合作用后得到净化,水质恢复到污染前的水平和状态,叫水体自净。1.P/H指数2.氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线

11.水体污染指标有哪几种?污化系统分为哪几带?各带有什么特征?

答:1.BIP指数2.细菌菌落总数3.总大肠菌群污化系统:1.多污带2.α-中污带3.β-中污带4.寡污带。

12.什么叫水体富营养化?评价水体富营养化的方法有几种?

答:人类将富含氮、磷的城市生活污水和工业废水排放入湖泊、河流和海洋,使上述水体的氮磷营养过剩,促使水体中藻类过量生长,使淡水水体发生水华,使海洋发生赤潮,造成水体富营养化。

1.观察蓝细菌和藻类等指示生物

2.测定生物的现存量

3.测定原初生产力

4.测定透明度

5.测定氮和磷等导致富营养化的物质。

13.什么是AGP?如何测定AGP?

答:即藻类生产的潜在能力。将培养液用滤膜(1.2um)或高压蒸汽灭菌(121度,15min)器除去SS和杂菌。取500mL置于L形培养管(1000mL),接入羊角月牙藻,将培养管放在往复振荡器上(30~40r/min),在20度,光照度为4000~6000lx条件下振荡培养7~20天(每天眀培养14h,暗培养10h)后,取适量培养液用滤膜过滤,置105度烘至恒重,称干重,计算1L藻类的干重即为该水样的AGP

第八章.微生物在环境物质循环中的作用

1.自然界碳素如何循环?

答:碳循环以二氧化碳为中心,二氧化碳被植物、藻类利用进行光合作用,合成植物性碳;动物摄食植物就将植物性碳转化为动物性碳;动物和人呼吸放出二氧化碳,有机碳化合物被厌氧微生物和好氧微生物分解所产生的二氧化碳均返回大气,而后二氧化碳再一次被植物利用进入循环。

2.详述纤维素的好氧和厌氧分解过程。有哪些微生物和酶参与?

答:纤维素在纤维素酶的作用下分解成纤维二糖,在纤维二糖酶的作用下分解成葡萄糖,之后在氧化酶、脱氢酶、脱羧酶作用下好氧发酵,也可以进行三羧酸循环(TCA),厌氧发酵可以是丙酮丁酮发酵生成丙酮、丁酮、乙酸、水、CO2和H2,也可以是丁酸发酵生成丁酸、乙酸、CO2和H2.

3.详述淀粉的好氧分解和厌氧分解过程,有哪些微生物和酶参与?

答:好氧分解:淀粉→糊精(糊精酶)→麦芽糖(麦芽糖苷酶)→葡萄糖(葡萄糖苷酶)→三羧酸循环或者进行乙醇发酵→乙醇+CO2(酵母菌)

厌氧发酵:淀粉→葡萄糖→丙酮丁酮发酵→丙酮+丁酮+乙醇+CO2+H2

或者淀粉→葡萄糖→丁酸发酵→丁酸+乙醇+CO2+H2

4.脂肪酸是如何进行β-氧化的?其能量如何平衡?

答:脂肪酸先是被脂酰硫激酶激活,然后在α、β碳原子上脱氢、加水,再脱氢、加水,最后在α、β碳位之间的碳链断裂,生成1mol乙酰辅酶A和碳链较原来少两个碳原子的脂肪

酸。乙酰辅酶A进入三羧酸循环完全氧化成二氧化碳和水。剩下的碳链较原来少两个碳原子的脂肪酸可重复一次β-氧化,以至完全形成乙酰辅酶A而告终。

5.自然界中氮素如何循环?

答:大气中的分子氮被根瘤菌固定以后可供给豆科植物利用,还可以被固氮菌和固氮蓝细菌固定成氨,氨溶于水生成NH4+被硝化细菌氧化成硝酸盐,被植物吸收,无机氮就转化为植物蛋白。植物被动物食用后转化为动物蛋白。动物和植物的尸体及人和动物的排泄物又被氨化细菌转化成氨,氨又被硝化细菌氧化成硝酸盐,又被植物吸收,就这样无机和有机氮不断循环。

6.何谓氨化作用、硝化作用、反硝化作用、固氮作用?各有哪些微生物作用?

答:氨化作用:尿素被细菌水解,生成氨的过程;硝化作用:氨基酸脱下的氨在有氧的条件下,经亚硝化细菌和硝化细菌的作用转化为硝酸,这称为硝化作用。反硝化作用:自然界中包括土壤、水体、污水及工业废水都含有硝酸盐。植物、藻类及其他微生物把硝酸盐作为氮源,他们吸收硝酸盐,通过硝酸还原酶将硝酸还原成氨,由氨合成为氨基酸、蛋白质及其他含氮物质。兼性厌氧的硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原为氮气,这叫反硝化作用。固氮作用:通过固氮微生物的固氮催化作用,把分子N2转化NH3,进而合成有机氮化合物,这称为固氮作用。

7.氨基酸脱氮有几种方式?各写一个化学反应式

答:1.氧化脱氮(好氧微生物):CH3—CHNH2—COOH+0.5O2→CH3—CO—COOH+NH3+O2→CO2+H2O+ATP

2.还原脱氮(专性厌氧菌和兼性厌氧菌):CH2NH2—COOH+2【H】→CH3—COOH+NH3

3.水解脱氮:CH3—CHNH2—COOH+2H2O→CH3—CHOH—COOH+NH3

4.减饱和脱氮:COOH—CH2—CHNH2—COOH→COOH—CH=CH—COOH+NH3

8.叙述硫的循环

答:在水生环境中,硫酸盐或通过化学作用产生,或来自污水,或是硫细菌氧化硫或硫化氢产生。硫酸盐被植物、藻类吸收后转化为含硫有机化合物,如含—SH基的蛋白质,在厌氧条件下进行腐败作用产生硫化氢,硫化氢被无色硫细菌氧化为硫,并进一步氧化为硫酸盐,硫酸盐在厌氧条件下,被硫酸盐还原菌还原为硫化氢,硫化氢又能被光合细菌用作供氢体,氧化为硫或硫酸盐。

9.何谓硫化作用?有哪些硫化细菌?

答:在有氧作用下,通过硫细菌的作用将硫化氢氧化为单质硫,进而氧化为硫酸,这个过程成为硫化作用。氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、新型硫杆菌

10.什么叫硫酸盐还原作用?对环境有什么危害?

答:土壤淹水、河流、湖泊等水体处于缺氧状态时,硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐和次硫酸盐在微生物的还原作用下形成硫化氢,这种作用就叫反硫化作用,亦叫硫酸盐还原作用。危害见第12题。

11.叙述磷的循环,有机磷如何分解?

答:磷在土壤和水体中以含磷有机物、无机磷化合物及还原态PH3这3中状态存在。然而,植物和微生物不能直接利用含磷有机物和不溶性的磷酸钙,必须经过微生物分解转化为溶解性的磷酸盐才能被植物和微生物吸收利用。当溶解性磷酸盐被植物吸收后变为植物体内含磷有机物,动物食用以后变成动物体内含磷有机物。动物和植物的尸体在微生物的作用下,分解转化为溶解性的偏磷酸盐(HPO4—),HPO4—在厌氧条件下被还原为PH3以此构成磷的循环。

12.下水道的混凝土管和铸铁管为什么会被腐蚀?

答:在混凝土排水管和铸铁排水管中,如果有硫酸盐存在,管的底部则常因缺氧而被还原为

硫化氢。硫化氢上升到污水表层(或逸出空气层),与污水表面溶解氧相遇,被硫化细菌或硫细菌将硫化氢氧化为硫酸,再与管顶部的凝结水结合,是混凝土管和铸铁管受到腐蚀。13.铁的三态如何转化?有哪些微生物引起管道腐蚀?

答:自然界铁以无机铁化合物和含铁化合物两种状态存在。无机铁化合物多为二价亚铁和三价铁。二价亚铁盐易被植物、微生物吸收利用,转变为含铁有机物,二价铁能被铁细菌氧化为三价铁。赭色纤发菌和浮游球衣菌。

14.趋磁性细菌是一类什么样的微生物?

答:是在海洋底泥中发现的,游泳方向受磁场的影响,呼吸类型多样,体内有大小为40~100nm 的铁氧化物晶体包裹的磁体。

15.氧化铁和锰的细菌有哪些?

答:氧化锰的细菌中能氧化铁的有共生生金菌和覆盖生金菌还有土微菌属。能氧化锰的细菌还有鞘铁菌属和瑙曼氏菌属。

16.叙述汞的循环。

答:含汞工业废物随废水排放到水体中;大气中的汞由于雨水冲刷带到土壤和水体中,再由土壤细菌和水体底泥中的脱硫弧菌及其他细菌转化为甲基汞。甲基汞由于化学作用转化为单质汞,它由水体释放到大气中的H2O2氧化为Hg2+,再随水到水体,在化学作用条件下转化为CH3Hg+;通过微生物转化为(CH3)2Hg,(CH3)2Hg被鱼食用,再转移到鸟的体内。