1、自考本科环境微生物复习资料1 绪 论 微生物的分类：界、门、纲、目、科、属、种，种是分类的基本单位。“五界学说”（“六界学说”）：原核生物界、真核原生生物界、真菌界、动物界、植物界、（病毒界）生物具细胞结构的生物原核细胞生物原核生物界蓝藻门细菌门真核细胞微生物真核原生生物界原生动物真核藻类真菌界酵母菌霉菌动物界微型后生动物高低等动物植物界低等植物高等植物非细胞结构的生物病毒界 微生物的命名“双名法”（林奈，瑞典生物学家）学名=属名+种名+（首次命名人）+现名命名人+命名年份三名法：学名=属名+种名+var.或subsp.+变种或亚种的名称 微生物特点： 个体小，种类繁多 分布广、代谢类型多样
2、繁殖快，代谢强度大 数量多 易变异（在环境保护中，通过对微生物的训话和选育，提高对污染物讲解的效率。）2病 毒 病毒的特征和分类 病毒是没有细胞结构的，转型寄生在活的敏感宿主体内，可通过细菌过滤器，大小在0.2m以下的超微小生物。 病毒的特点：及其微小，非细胞结构，专性寄生，只含DNA或RNA的遗传因子。 根据病毒不同的专性宿主，可把病毒分为动物病毒、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（噬藻类体）、真菌病毒（噬真菌体）。 病毒的形态和结构 病毒形态大致分为：杆状、线状和多面体（球状）。动物病毒的形态主要有球状、卵圆形、砖形等；植物病毒的形态有杆状、丝状和球状等；噬
3、菌体的形态有蝌蚪状、丝状等。 病毒的化学组成：大多数病毒由蛋白质和核酸组成，有的含有类脂质、多糖等。 病毒的结构：病毒没有细胞结构，却有其自身特有的结构。整个病毒体分两个部分：蛋白质衣壳和核酸内芯。病毒粒子有两类：一种是不具被膜（囊膜）的裸露病毒粒子；另一种有被膜包围的病毒粒子。衣壳粒以高度堆成的排雷方式形成了病毒的颗粒，因此病毒的外壳结构就具有了对称性。对称是指当病毒颗粒绕一个轴旋转一定角度时，观察者会看到相同的病毒外形。病毒颗粒有两种基本对称性：螺旋对称和多面体对称。有些病毒同时具有两种对称性，称为复合对称。最简单的病毒只有核酸，不具蛋白质，如寄生在植物体内的类病毒和拟病毒，只有RNA。病
4、毒的蛋白质和核酸各有不同的功能：蛋白质：主要是保护作用、决定特异性及决定致病性、毒力和抗原性等。核酸：DNA 或RNA，决定遗传、变异和对宿主细胞的感染力。 病毒的结构 基本结构 核酸：RNA或DNA 衣壳：蛋白质 病毒的化学组成 特殊结构囊膜：脂肪、多糖等 类病毒、拟病毒和朊病毒亚病毒没有真病毒的形态将诶够，能利用非自身编码的酶系统进行复制，有侵染性，并可在寄主中引起症状。亚概 念特 点类病毒寄生于高等生物细胞中一类最小的新病原体，有类似病毒的一面。化学组成和结构比病毒更为简单，多种类病毒都是以植物为宿主的拟病毒一种类似于病毒的病毒，其核酸组成，大小、二级结构均与类病毒相思，故又称之为累死累
5、病毒，又称为拟病毒。感染对象不是细胞，而是病毒，被拟病毒感染的病毒称为辅助病毒朊病毒只含蛋白质外壳不含核酸的病毒。也称普立昂，是自然界中存在的具有感染能力的有机物，能像病毒一样传播疾病，能侵染动物并在宿主细胞内复制。（羊瘙痒病、疯牛病） 病毒的增殖过程： 吸附侵入增殖（复制）成熟（装配）裂解和释放 毒性噬菌体与温和噬菌体毒性噬菌体侵入宿主细胞后立即引起宿主细胞破裂的噬菌体。温和噬菌体侵入宿主细胞后不引起宿主细胞裂解的噬菌体。溶原细胞含有温和噬菌体的宿主细胞。原噬菌体（前噬菌体）在溶原细胞内的温和噬菌体核酸。 病毒的培养和计数动物病毒的空斑试验 空斑是指原代或传代单层细胞被病毒感染后，一个个细胞
6、被病毒侵蚀而形成的空斑（或称蚀斑）。 一个空斑代表一个病毒。所以，通过病毒空斑单位计数可以求出环境样品中存在的病毒数量。 环境因子对病毒的影响和病毒的存活（物理、化学因素） 温度：高温条件下，大多数离开诉诸细胞的病毒会被破坏（灭活）（在5565范围内存活时间不到1h）。有些病毒可以在75温度下生存。低温条件下，病毒不会被灭活，因此可以再-75保存病毒。天花病毒在鸡胚膜中冰冻15年仍存活，经冷冻真空干燥后可保存数月至数年。 湿度的影响：不同病毒在不同湿度环境中的生存时间不同。 化学因素：抗体党病毒侵入有机体后，集体会产生一种特异的蛋白质以地看入侵的外来病毒，称为抗体。宿主细胞为了抵抗病毒的入侵，
7、还会产生一种糖蛋白干扰素，它进而又到宿主产生一种抗病毒蛋白而将病毒灭活。酚能破坏病毒蛋白质的衣壳，从而对病毒产生灭活作用。甲醛是有效的消毒剂，它能破坏病毒的可算，不改变病毒的抗原特性。强酸、强碱除本身对病毒的灭活作用外，还能通过导致pH的变化而对病毒产生影响。 细菌（原核微生物） 细菌的个体基本形态有三种：球状、杆状、螺旋状（和丝状）。 细菌的细胞结构：基本结构：细胞壁、统称原生质体。特殊结构：芽孢、荚膜、鞭毛、粘液层、菌胶团、衣鞘等细胞壁 组成 革兰氏阳性菌：细胞壁较厚，结构简单，脂类含量少，肽聚糖多 革兰氏阴性菌：细胞壁比较薄，结构较复杂，脂类含量多，肽聚糖少 作用 保护原生质体免受森头呀
8、引起的破裂作用； 保持和固定细胞形态； 为鞭毛提供支点； 细胞壁的分子结构可起到分子筛的作用，可以阻挡某些分子进入并保留蛋白质在间质。菌胶团当多个细菌个体排列在一起时，其荚膜互相融合，形成公共荚膜 保藏的具有一定形状的细菌集团，称为菌胶团。细胞质膜 包括细胞质膜、细胞质及其内含物、细胞核物质。细胞质膜主要由蛋白质、脂类和（原生质体） 多糖组成。它是一个流动镶嵌的功能区域。 作用 控制细胞内外物质的交换； 细胞壁合成的场所；进行物质和能量代谢；膜内陷形成的中间体上有呼吸电子传递需要的酶系，具有类似高等生物线粒体的功能，它还与染色体的分离和细胞分裂有关，为DNA提供附着点；与细菌运动有关（鞭毛基粒
9、位于细胞膜上，是鞭毛附着的部位）。荚膜 组成：多糖、多肽、脂类或脂类蛋白复合体。（不易着色） 作用： 保护功能，荚膜的存在有利于细菌对干燥的抵抗，也有利于防止细菌被吞噬和噬菌体的侵染；党营养缺乏时，荚膜可以成为细菌的外碳源（或氮源）和能量的来源；在废水处理中，荚膜能吸附废水中的有机物、无机固体物及胶体物，把它们吸附在细胞表面，有利于对其的吸收降解；荚膜是分类鉴定的依据之一。粘液层 某些不产荚膜细菌，期细胞表面分泌的黏性多糖物质，输送地附着在细胞壁表面，与周围环境无明显的边缘，称为粘液层。 作用：在废水生物处理中，粘液层具有吸附作用，并很容易引冲刺和搅动而进入水中，成为其他生物的有机物来源。 芽
10、孢 某些细菌在其生活是的某一阶段或遇到不良环境条件时，会在其细菌体内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的内生孢子，称为芽孢。（芽孢是休眠体，不是繁殖体） 特点： 芽孢的原生质高度脱水； 芽孢的壁很厚，紧密结实，可分为三层 芽孢内含有大量的DPA，（以钙盐形式存在，）DPA的存在是具有抗热性的主要原因。 作用：由于芽孢的抗性最强，故人们在检查灭菌效果时，可以采用芽孢为指示，即以它作为灭菌效果是否彻底的标志。 细菌的培养特征培养基培养基时人工培植的供给微生物营养物质的基质。菌落是指将单个细胞接种感到固体培养基上，在核实的条件下培养一定得时间，生长繁殖形成一堆由无数个个体组成的肉眼可见的群体。菌苔是细菌在
11、斜面培养基接种线上长成的一片密集的细菌菌落。在细菌培养中，获得单个细菌个体的办法，主要有稀释平板法和平板划线法。 古菌（原核微生物）古菌的细胞结构：古菌的细胞膜含有植烷甘油醚，使之对-内酰胺抗生素不敏感。古菌的细胞壁内不含油二氨基庚二酸和胞壁酸，其成分为（糖-）蛋白或假肽聚糖。其蛋白质为酸性，脂类是非皂化性甘油二醚的林芝和糖脂的衍生物。 其他原核微生物微生物特 征繁殖方式螺旋体介于细菌和原生动物之间的单细胞原核微生物。菌体细长，柔软，完全呈螺旋状。无鞭毛，依靠轴丝运动腐生：污泥、垃圾和水体；寄生：引起人、畜疾病纵裂立克次原体大小介于细菌和病毒之间，杆状、球状和丝状G-，无芽孢，无鞭毛，细胞核无
12、核膜。二分裂衣原体专性寄生在细胞内的微小生物球星或椭圆形，细胞化学成分和结构与G-相似。它含DNA和RNA。多寄生在脊椎动物或人体内，能引起沙眼。二分裂支原体能自由生活的最小的原核微生物，介于细菌和病毒之间缺少细胞壁，只有细胞质膜。呈高度多形态，疾病形态为球状和丝状。含DNA和RNA。二分裂 放线菌（原核微生物）放线菌的菌丝菌丝生长功能形态与颜色基内菌丝生长在固体培养基内吸取营养有色或无色气生菌丝由营养菌丝向空气中延伸生长繁殖较粗，有弯曲状、直线状或螺旋状。有的气生菌丝会产生色素孢子丝气生菌丝生长到一定阶段，会在顶端分化出孢子丝产生分生孢子多种形态。孢子丝具有各种颜色 原生动物的营养类型（真核
13、微生物）营养类型概念例子全动性营养（动物性营养）此类原生动物靠吞噬其他生物个体或有机颗粒来获取营养绝大多数原生动物属此营养类型植物性营养有色素的原生动物能依靠光合作用，吸收CO2和无机盐，合成有机物作为其自身的营养物质绿眼虫、衣滴虫等腐生性营养一些无色鞭毛虫和寄生的原生动物，依靠体表吸收环境中火诉诸体内的可溶性的有机物作为营养来源。无色鞭毛虫 真菌（能产生孢子，以悟性和（或）游行方式进行繁殖，无性繁殖方式为裂殖或出芽生殖，而有幸繁殖则产生各种有性孢子（接合孢子、子囊孢子和担孢子等）。真菌分为5个亚门：表毛菌衙门、接合菌亚门、子囊军衙门、担子菌亚门和半知菌亚门。酵母菌单细胞真菌，典型的真核细胞。
14、喜高糖环境无性生殖：出芽生殖（芽殖）和裂殖。酵母菌婉文含有高蛋白，回收的酵母菌菌体可以作为饲料；在环境污染治理中，一些油脂废水、残糖废水等可以利用酵母菌进行生物处理并获得饲料酵母。有性生殖：产生有性孢子（多为子囊孢子，少数为担子孢子等）。霉菌与放线菌均为丝状体结构，但却为真核细胞，菌丝较放线菌粗。多为多细胞，少为单细胞。无性生殖：霉菌产生分生孢子或借助菌丝的片段繁殖。在环境治理中，霉菌经常被用来处理纤维素、扮相维素、单宁等男降解的物质可利用镰刀霉菌处理含氰化物的废水，其对废水中氰化物的去除效率可达90%以上。当然，在活性污泥系统中，丝状真菌的过来繁殖会引起“污泥膨胀”的问题。有性生殖在：霉菌：
15、产生有性孢子，进行结合升值，产生有形结构（子囊、担子等）。伞菌大型真菌，其特征是产生肉质的伞状字实体。无性繁殖：产生粉孢子和厚坦孢子。利用无毒有机废水（如淀粉废水）培养食用菌，既能处理废水，又能获得食用菌。有性繁殖：菌丝结合产生囊状担子和最终外生的四个担孢子 酶的催化特性酶作为催化剂的共性酶的生物催化特性1 没能降低反应的活性。 酶可加快反应速度，酶具有极高的催化效率。 酶本身一般在反应中不消耗，反应前后无变化。1 酶的催化作用具有很强的转移性。2 酶的催化作用条件温和。 酶对环境条件极为敏感。 微生物比较微生物细胞核细胞器繁殖举例原核有核质，无核膜，称为拟核或似核无特异细胞器不进行有丝分裂各
16、类细菌、放线菌、蓝细菌，支原体，衣原体和螺旋体等真核发育完善的细胞核，有核质和核膜有高度分化的细胞器进行有丝分裂各类真核藻类、真菌（酵母菌、霉菌等）、原生动物（鞭毛虫、肉足虫、变形虫、纤毛虫）以及微型后生动物（线虫、轮虫，寡毛类）病毒无细胞核无无生长过程，不以二分裂方式繁殖类病毒，拟病毒，朊病毒，微生物比较微生物形 态结 构增殖病 毒杆状、线状和多面体（或球状）核酸和蛋白质组成基本结构：蛋白质衣壳和核酸内芯；类病毒、拟病毒、朊病毒吸附侵入增殖成熟裂解和释放病毒粒子形态：螺旋对称、等轴对称、复合对称辅助结构：包膜、壳粒原核微生物细菌杆状、球状、螺旋状、（丝状）基本结构二分裂特殊结构放线菌G+基内
17、菌丝、气生菌丝、孢子丝链霉菌属、放线菌属等无性生殖，通过分生孢子和胞囊孢子繁殖。蓝细菌/蓝藻G-单细胞，成群体或丝状体（可以固氮，将自由氮转化为氨）类囊体进行光合作用色球蓝细菌目、宽蓝细菌目二分分裂、芽殖、断裂和多分分裂真核微生物原生动物P47没有固定形态。没有器官分化。在不利的环境条件下，会形成胞囊单细胞，没有细胞壁 变形虫、鞭毛虫、纤毛虫，线虫、轮虫无性二分裂真核藻类P54单细胞或多细胞形体有叶绿体，有明显的细胞器蓝藻门、裸藻门、绿藻门等无性繁殖：裂殖或产生孢子有性繁殖：藻类形成专门的生殖细胞配子，配子经结合后长成新的个体。真菌P60少数为单细胞异养，寄生或腐生。酵母菌、霉菌和伞菌有性繁殖
18、、无性繁殖酵母菌P60单细胞真菌，卵圆形、圆形、圆柱形或假丝状真核细胞无性生殖：出芽生殖（芽殖）和裂殖有性生殖：产生有性孢子（多为子囊孢子，少为担子孢子）霉菌P62丝状体。喜偏酸性环境。腐生，好氧无性生殖：产生分生孢子或借助菌丝的片段繁殖。有性生殖：产生有性孢子，进行结合升值，产生有性结构（子囊、担子等）。 酶的分类（6类）氧化还原酶类催化氧化还原反应AH2+BA+BH2（A为供氢体，B为受氢体）转移酶类催化底物的基团转移到另一有机物上AR+BA+BR水解酶类催化大分子有机物水解AB+HOHAOH+BH裂解酶类催化有机物裂解成小分子物质ABA+B异构酶类催化同分异构体之间的转化AA合成酶类催化
19、底物的合成反应A+B+nATPAB+nATP+nPi 底物的跨膜运输（进入微生物细胞）比较项目单纯扩散促进扩散主动运输基团移位特意载体蛋白无有有有能量消耗不需要不需要需要需要动力内外浓度的梯度差内外浓度的梯度差运送分子有无特异性无有有有溶质运送方向由浓至稀由浓至稀由稀至浓由稀至浓平衡时内外浓度内外相等内外相等内部浓度高得多内部浓度高得多运送前后溶质分子不变不变不变变运送速度慢快快快载体饱和效应无有有有与溶质类似物无竞争性有竞争性有竞争性有竞争性运送抑制剂无有有有运送对象举例H2O、CO2、O2、甘油、乙醇、少数氨基酸、盐类、抑制剂SO42-、PO43-氨基酸、乳糖等，Na+、Ca2+等无机离子
20、葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等 微生物的营养物质（五种）营养物质作 用水1 有助于营养物质的吸收（先溶解于水）；保证各种生化反应的进行（必须在水溶液中进行）。碳源构成微生物细胞的含碳物质（碳架）和供给微生物生长、繁殖及运动所需要的能量。氮源提供微生物合成蛋白质的原料。无机盐构成细胞组分； 构成酶的组分和维持酶的活性；调节渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等； 供给自养微生物能源。生长因子某些微生物维持正常生活所必需而需要量又不大的特殊营养物。 微生物的营养类型营养类型能源基本碳源实例光能自养型微生物光能CO2藻类、蓝细菌光能异养型微生物光能有机物红螺菌化能自养型微生物无机物CO2硝化
21、细菌、铁细菌化能异养型微生物有机物有机物真菌、大多数细菌 培养基根据实验目的和用途的不同，分为基础培养基、选择培养基、鉴别培养基和加富（富集）培养基。 生长曲线的各个时期及其特点停滞期/适应期少量菌体接入新培养基培养的初期，是细胞数目不增加的时期。生长速率常数等于0。停滞的长短取决于某些因素：接种量、菌龄、营养等。如果接种量大、菌龄小、营养和环境条件好，则停滞期就短。此时的细菌细胞对外环境条件较敏感，易受外界不良环境条件的影响而发生变异。对数期细菌的生长速度达到最大，细菌数以几何级数增加，在生长曲线上呈直线关系。处于对数期的细菌，得到丰富的营养，代谢活力最强，细菌旺盛生长。此时的细菌比较整齐（
22、群体内比较一致）健壮。对不良环境条件的抗性也比较强。静止期/稳定期由于对数期的细菌迅速生长繁殖，消耗了大量的营养物质，同时代谢产物的大量积累对细菌本身产生毒害作用；另外，pH 、溶解氧、氧化还原电位等条件也变得不利。结果造成细菌的生长速率逐渐下降，甚至到零。在静止期，细菌总数达到最大，新生数与死亡数大致相等，保持动态平衡。此时的细菌开始积累贮存物质，芽孢菌形成芽孢。衰亡期营养物质被耗尽，细菌进入内源呼吸阶段（微生物消耗自身的贮存物质进行呼吸）。有害物质大量积累，不利于细菌的生长繁殖，此时，死亡率增加，活菌数减少。细菌常出现畸形或衰退型。从根本上说，细菌的不同生长时期，是由外界提供的营养物的量决
23、定的，即所谓的负荷（F/M）。 生物氧化的类型发酵在无外在电子受体时，微生物氧化一些有机物，有机物仅发生部分氧化，以其中间代谢产物（即小分子有机物）为最终电子受体，释放少量能量，其余的能量保留在最终产物中。第一步骤包括一系列不涉及氧化还原反应的预备性反应，生产一种主要的中间产物3-磷酸甘油醛。第二步骤有氧化还原的反应。好氧呼吸在分子氧存在的条件下，以O2为最终电子受体，底物被全部氧化成CO2和水，并产生ATP的过程。分两阶段：第一阶段，经EMP途径酵解，形成中间产物丙酮酸，此过程不需消耗氧；第二阶段，丙酮酸的有氧分解，经过三所算循环得到分解。无氧呼吸在无分子氧的条件下，在电子的最终受体是除了分
24、子氧以外的无机物质，最终产生CO2和ATP。 遗传物质的三个实验（P116）序号实 验 名实 验 结 果一、肺炎链球菌的转化实验证明DNA是遗传物质二、大肠杆菌T2噬菌体感染大肠杆菌的实验再次证实DNA是遗传物质三、烟草花叶病毒的重组实验证实核酸是遗传物质的实验 蛋白质的合成过程P125DNA复制相应的DNA链进行自我半保留复制转录mRNA由DNA转录成mRNA，同时也转录成其他几种RNA；双链DNA分开，以它其中的一条单链为模板遵循碱基配对的原则转录出相应的RNA翻译以mRNA上的碱基顺序（三联密码子）为模板，翻译成对应的蛋白质分子。蛋白质合成通过tRNA的两端识别作用，把特定的氨基酸送到核
25、糖体上，使不同的氨基酸按照mRNA上的碱基顺序连接起来，在多肽合成酶的作用下合成多肽链，最终生成具有特定生理功能的蛋白质。 种群的三个特征空间特征即种群具有一定的分布区域和分布形式；数量特征每单位面积（或空间）上的个体数量（即密度）将随时间而发生变动；遗传特征种群具有一定的基因组成，即系一个基因库，以区别与其他物种，但基因组成同样是出于变动之中。 生态系统的功能：生物生产（初级生产）、能量流动、物质循环、信息传递 P139 土壤的生态条件 P140 真核微生物的指示作用：原生动物鞭毛纲鞭毛虫眼虫、滴虫具一根或多根鞭毛，作为运动胞器。个体自由生活或群体。 喜有机质较丰富的水域。自然水体中，鞭毛虫
26、躲在有机物较多的水域（多污带或中污带）生活。在污水生物处理系统中，活性污泥培养初期或在处理效果差时鞭毛虫会大量出现肉足纲肉足虫变形虫具有伪足，作为摄食和运动的胞器。无色透明，大多数没有固定形态。 常在有机质浓度较高的水体中出现，如中污带或中污带的自然水体中；在污水处理中，则在活性污泥培养中期出现。纤毛纲纤毛虫游泳型纤毛虫，如草履虫这类纤毛虫借助虫体周围长有的纤毛而自由游动。多数在水体的中污带或中污带出现，少数在寡污带中生活；在污水处理中，它们多于活性污泥培养中期或处理效果较差时出现。固着型纤毛虫，钟虫属个体或群体，具有纤毛带，多数有柄，营固着生活，有基丝，能收缩。如钟虫、累枝虫等。喜欢在寡污带
27、中生活，在中污带中也能生活，它是水体自净程度高、污水生活处理效果好的只是生物吸管纲吸管虫具有吸管，作为捕食胞器，又称吸管虫。幼体有纤毛，成虫纤毛消失。多在中污带出现，有的也能在中污带和多污带生活，多在污水处理效果一般时出现。微型后生动物轮虫自由生活或固着生活，少数为寄生种轮虫要求环境中有较高的溶解氧，在水处理装置运行正常、水质较好、有机物含量较低时出现。故轮虫是水体管五代和污水处理效果好的指示生物。线虫线虫前端有感觉器官，体内有神经系统和消化道。靠吞噬其他生物为食，寄生或自由生活。线虫有好氧和兼性厌氧之分，在活性污泥在生物膜的厌氧1区常会大量出现。线虫是污水净化程度差的指示生物。寡毛类靠刚毛爬
28、行。是污泥中体形最大的一种多细胞动物，前叶有纤毛，为捕食器官。寡毛类中的颤蚓及水丝蚓为水体底泥污染的指示生物浮游甲壳动物多为淡水种，常见类型有剑水蚤和水蚤水蚤的身体内含有血红素，随环境中溶解氧的升高而含量降低。故当水体被污染造成溶解氧下降时，就会使水体中的水蚤颜色变红，以此可以判断水体的清洁程度。真核藻类含有光合色素的低等植物裸藻是水体富营养化的指示生物 污水系统水带所处位置水质及水底生物类型及例子多污带位于排污口之后的区段水呈暗灰色，很浑浊，含大量有机物，BOD高，溶解氧基地（或无），为厌氧状态。有机物厌氧分解，产生H2S、CO2和CH4等气体。此区域的水底沉积许多由有机和无机物形成的淤泥。以厌氧菌和兼性厌氧菌为主，种类多，数量大。寡毛类（颤蚯蚓）中污带在多污带下游水位灰色，溶解氧少，为半厌氧状态，有机无量减少，BOD下降，水面上有泡沫和浮泥，有NH3、氨基酸及H2S。此处的底泥已部分无计划，滋生了很多颤蚯蚓生物种类比多污带多。细菌数量较多。蓝藻、裸藻、绿
