环境工程微生物学复习资料资料Word下载.docx
《环境工程微生物学复习资料资料Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环境工程微生物学复习资料资料Word下载.docx（20页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
畸形（物理化学因素、营养条件）、衰退型（菌龄）
繁殖：
细菌裂殖（二分裂，有性）。
有性生殖的意义：
进化，特有抗性基因可传递。
菌落：
固体培养基上各种菌类的“村落”，其特征主要由各种微生物特殊的遗传特性决定。
菌落的共同特征是小、湿润、粘稠、与基质结合松散、易被剥离、质地均匀、各部位颜色一致（这是鉴定的重要依据）。
液体中的菌落：
表面形成膜（轻）、使培养液浑浊（中）、产生絮状沉淀（粘重，例如活性污泥）
细菌中参加光合作用的是紫细菌和绿硫细菌。
腐生细菌：
化能异养
2、细菌细胞的基本结构：
细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物（PHB：
聚β-羟基丁酸，是一种聚酯类，被一单层蛋白质膜包围。
脂溶性，不溶于水，易被苏丹黑着染，当缺乏营养时可被用作碳源和能源）、拟核
3、细胞壁（10%-25%）：
组成与结构（G+与G-比较）：
G-细胞壁的组成和结构比G+更复杂。
主要成份为：
脂多糖、磷脂、脂蛋白、肽聚糖。
G+只有肽聚糖和磷壁酸。
革兰氏阳性菌（芽孢杆菌）与革兰氏阴性菌（大肠杆菌，蓝）细胞壁化学组成的比较
细菌
壁厚度/nm
肽聚糖/%
磷壁酸（垣酸）10%--50%
脂多糖
蛋白质/%
脂肪/%
革兰氏阳性菌
20~80
40~90
+
—
约20
1~4
革兰氏阴性菌
10
约60
11~22
其中肽聚糖（由双糖单位四肽尾或四肽侧链、肽桥）为细菌特有，磷壁酸为阳性菌特有，脂多糖（决定了G-菌抗原决定簇的多样性）为阴性菌特有
革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较
细胞壁
强度
较坚韧
较疏松
厚度
20-80nm
10-15nm
肽聚糖层数
可多达50层
1-2层
肽聚糖含量
占细胞壁干重50%~80%
占细胞壁干重5%~20%
磷壁酸（分为壁和膜）
外膜
脂蛋白（外层）
脂多糖（最外层）
功能：
（1）维持细胞外形
（2）保护细胞免受机械损伤和渗透压危害（3）鞭毛运动支点（4）正常细胞分裂必需（5）一定的屏障作用（6）噬菌体受体位点所在，另外与细菌的抗原性、致病性有关
细胞壁缺陷细菌：
（1）原生质体（protoplast）：
人工条件下用溶菌酶除去细胞壁或用青霉素抑制细胞壁合成后，所留下的部分。
一般由G+形成。
（2）球形体（spheroplast）：
残留部分细胞壁，一般由G-形成。
有一定抗性。
（3）细菌L型：
一种由自发突变形成的变异型，无完整细胞壁，在固体培养基表面形成“油煎蛋”状小菌落。
（4）支原体：
长期进化形成。
特点：
对渗透压敏感；
长鞭毛也不运动；
对噬菌体不敏感；
细胞不能分裂等。
阴性菌外壁层的作用：
是G-的致病物质，内毒素的物质基础，有吸附Ca2+和Mg2+作用，决定了G-表面的抗原性，是许多噬菌体表面的吸附受体。
4、细胞膜（对营养物吸收影响最大）：
组成：
细胞膜是紧贴在细胞壁内的一层柔软而又富有弹性的薄膜，细胞膜所含的脂类均为磷脂。
（1）维持渗透压的梯度和溶质的转移
（2）细胞质膜上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）在细胞膜上进行物质代谢和能量代谢（5）细胞膜上有鞭毛基粒，为鞭毛提供附着点（6）细胞膜与细胞壁、荚膜的生物合成有关。
5、核质体：
一个大型环状的双链DNA分子。
由脱氧核糖核酸（DNA）纤维组成。
因其携带细菌全部遗传信息，故其决定遗传性状和传递遗传性状，是重要的遗传物质
6、核糖体：
由核糖核酸（rRNA）和蛋白质组成，其中RNA占60%，蛋白质占40%
功能：
合成蛋白质的部位
7、细胞质及内含物（贮藏物质或代谢产物）：
细胞质是在细胞质膜内，除核物质以外的无色透明、粘稠的复杂胶体，亦称原生质。
主要成分：
水、蛋白、核酸、脂类及少量糖和无机盐。
富含核糖核酸。
内含物：
（1）核糖体
（2）内含颗粒（一种细菌只含有一两种）：
多聚磷酸盐颗粒、聚β-羟基丁酸（能量的贮存物，调节PH）、硫粒（某些化能自养硫细菌贮存的能源物质）、糖原和淀粉粒、气泡（水生细菌，相当于鱼的鱼漂）、藻青素颗粒、羧酶体、磁小体、异染颗粒（蓝色侵染呈紫色，化学本质是偏磷酸盐的聚合物，功能是磷源和能源的聚合物，与生物脱磷有关）
8、细胞特殊结构：
（1）荚膜：
长度超过菌体若干倍，很细。
运动器官。
化学成分是蛋白质。
（2）芽孢（主要为杆菌）：
某些细菌当环境恶劣时，细胞质浓缩凝集，逐步形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的休眠体，称为芽孢。
芽孢外壁，芽孢衣，皮层，芽孢质。
角蛋白，非常致密，通透性差，能够阻止各类化学物质包括杀菌剂的进入（3）鞭毛：
运动器官
（4）菌毛：
纤细、中空、短直、数量较多，相当于各类禽兽的体表的毛发。
性丝
有鞭毛的细菌则较大而扁平，边缘波状、锯齿状等；
有荚膜的细菌菌落较大并且表面光滑，而没有荚膜的则表面较粗糙；
具有芽孢的细菌菌落表面常有褶皱并且不透明。
9、古菌（有内含子）：
古菌的分类学位置：
属于原核微生物
古菌的特点：
古菌是一群具有独特的基因结构或系统发育生物大分子序列的单细胞原核生物，多生活在地球上极端的生境或生命出现初期的自然环境中，营自养和异养生活；
具有特殊的生理功能，如在超高温、高酸碱度、高盐及无氧状态下生活；
具有独特的细胞结构，如细胞壁骨架为蛋白质或假胞壁酸，细胞膜含甘油醚键；
以及代谢中的酶作用方式既不同于细菌又不同于真核生物。
古菌的分类：
产甲烷菌、嗜热嗜酸菌、极端嗜盐菌
古菌的细胞壁无二氨基庚二酸和胞壁酸，大部分是脂蛋白。
10、放线菌（高氏一号培养基）绝大多数异养
绝大多数抗生素由放线菌产生，少数放线菌致病，大多数腐生，少数寄生，土壤中极多（有机物丰富，呈微生物碱性土壤）
形态：
（１）单细胞，无完整细胞核，为G+（阳性）（２）菌丝宽约0.2-1uM（与细菌相似），分化为营养菌丝和气生菌丝（３）气生菌丝发育到一定阶段，形成孢子线，产生孢子
结构（菌丝类型）：
（1）营养（基内）菌丝：
吸收营养，色素可有可无
（2）气生菌丝：
颜色较深（3）孢子丝
繁殖（无性）：
（1）菌丝断裂（丝状真菌的无性繁殖方式）：
常见于液体培养基中，工业发酵生产抗生素时都以此法大量繁殖放线菌
（2）产生孢子（固体）：
①分生孢子：
横隔分裂②孢囊孢子
呈辐射状，一般圆形，干燥、有皱折、表面粉末状，不易被针挑起，质地硬而致密，小而不广泛延伸，表面呈紧密绒状
11、蓝细菌：
G-，无鞭毛：
分布、分类、水华（含叶绿素a,光能自养，裂殖，可芽生殖，固氮作用，固氮部位是异形胞）
12、其他原核微生物：
立克次氏体、衣原体、支原体、螺旋体
13、细菌的芽孢是休眠体，放线菌的孢子是繁殖体
14、有C壁：
真菌（霉菌、酵母菌、蘑菇）、单C藻类、原生动物
15、真核：
植物界（藻类）、动物界（原生动物）、真菌（单C：
酵母菌；
丝状真菌：
霉菌；
大型真菌子实体真菌：
伞菌）
第二章：
1、酵母菌（家养微生物）：
通常有球状、卵圆状、椭圆状、柱状或香肠状等多种
结构：
细胞壁（主要含葡萄糖和甘露聚糖）、细胞质膜、细胞核、细胞质及内含物
繁殖：
（1）无性生殖：
①芽生殖（各属酵母都存在）②裂殖（裂殖酵母属）③产生无性孢子
（2）有性生殖：
产生囊孢子
菌落形态特征：
大而厚，圆形，光滑湿润，粘稠，颜色单调。
常见白色、土黄色、红色
以单C存在，多数营出芽，有的裂殖，发酵糖类，C壁含有甘露聚糖，含糖较高，酸度较大环境中生长
2、霉菌（马丁氏培养基）：
菌丝（真菌营养体的基本单位）是中空管状结构，直径一般3～10μm，有分枝，有隔膜或无隔膜。
结构（菌丝体）：
霉菌的菌体由分枝或不分枝的菌丝（hyphae）构成。
整个菌丝体分为两部分：
即营养菌丝和气生菌丝。
霉菌C壁：
低等—纤维素；
高等—几丁质
（1）孢子：
①有性孢子：
子囊孢子、卵孢子、接合孢子②无性孢子：
分生孢子，孢囊孢子
（2）菌丝片段
形态较大，质地一般比放线菌疏松，外观干燥，不透明，呈现或紧或松的蛛网状、绒毛状或棉絮状；
菌落与培养基的连接紧密，不易挑取，菌落正反面的颜色和边缘与中心的颜色常不一致等
分类及常见属：
（1）单细胞霉菌：
①毛霉属②根霉属
（2）多细胞霉菌：
①青霉属②曲霉属③镰刀霉属④木霉属⑤交链孢霉属⑥白地霉属
3、原生动物（单C）：
形态结构特点：
无色、无细胞壁、个体大、真核、不含叶绿体、无细胞壁、能运动、不产子实体
营养类型：
（1）全动性营养：
吞食其它生物或有机颗粒
（2）植物性营养—光能自养（绿眼虫等）（3）腐生性营养—吸收可溶性营养
分类：
（1）鞭毛纲
（2）肉足纲（3）纤毛纲：
痢疾
4、吞噬作用和胞饮作用，带物质进入C质
5、微型后生动物（原生动物以外多C动物的统称）：
轮虫、线虫、寡毛类动物（飘体虫、颤蚓、水丝蚓）、浮游甲壳动物（指示生物）
6、藻类：
一般特征：
分布：
江河、湖、海、土壤、岩石、树干等。
光合色素种类、形态、细胞结构、生殖方式和生活史等。
细胞：
真核、有叶绿体、光能自养。
无性、有性。
生长：
阳光，pH6-8，中温
分类和各门：
（1）蓝藻门
（2）裸藻门（3）绿藻门（4）轮藻门（5）金藻门（6）黄藻门（7）硅藻门（8）甲藻门（9）褐藻门（10）红藻门
甲澡：
海洋，赤潮
第三章：
病毒（列文虎克，代表人物）
1、特征：
既具有化学大分子属性，又具有生物体基本特征；
既具有细胞外的感染性颗粒形式，又具有细胞内的繁殖性基因形式，无C结构
定义：
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
动物病毒：
球型、卵圆型、砖型
植物病毒：
杆状、丝状、球状
噬菌体：
蝌蚪状、丝状
化学组成有蛋白质和核酸，个体大的还含有脂质和多糖
结构：
无细胞结构。
整个病毒体分两部分：
①蛋白质衣壳②核酸内芯
病毒蛋白：
结构蛋白和非结构蛋白
2、复制：
（1）吸附：
病毒吸附蛋白与细胞受体间的结合力来源于空间结构的互补性，相互间的电荷、氢键、疏水性相互作用及范得华力
（2）侵入：
侵入又称病毒内化，它是一个病毒吸附后几乎立即发生，依赖于能量的感染步骤。
刺突固着于C，尾部酶水解C壁的肽聚糖，使产生小孔，尾鞘收缩，注入核酸。
（3）复制与聚集：
病毒侵入后，病毒的包膜和/或壳体除去而释放出病毒核酸，病毒利用宿主的生物合成机构和场所，使病毒核酸表达和复制，产生大量的病毒蛋白质和核酸，已合成的各部件进行自行装配成新的噬菌体
（4）裂解（释放）：
被感染细胞裂解，成熟的子代噬菌体转移到外界
3、烈性噬菌体：
凡能引起宿主细胞迅速裂解的噬菌体
4、温和性噬菌体：
噬菌体侵染宿主后，并不增殖，裂解，而与宿主DNA结合，随宿主DNA复制而复制，此时细胞中找不到形态上可见的噬菌体
病毒的群体形态：
包涵体，噬菌斑，空斑，枯斑
典型病毒：
螺旋对称—烟草花叶病毒；
二十面体对称—腺病毒；
复合对称—T偶数噬菌体
第四章：
微生物生理
1、微生物营养：
细胞化学组成：
70%~90%水分，10%~30%干物质
2、营养类型划分依据：
（1）根据碳素营养物的同化能力不同：
①无机营养②有机营养
（2）根据能源的形式不同：
①光能营养型②化能营养型
3、主要营养物及功能：
（1）碳源：
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）
（2）氮源：
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
②少数细菌可以铵盐、硝酸盐等氮源为能源
（3）无机盐：
①构成微生物细胞的组成成分
②调解微生物细胞的渗透压，PH值和氧化还原电位。
③有些无机盐如S、Fe还可做为自养微生物的能源。
④构成酶活性基的组成成分，维持E活性。
Mg、Ca、K是多种E的激活剂。
（4）水：
①微生物代谢过程中必不可少的溶剂
②维持各种生物大分子结构的稳定性
③调节细胞温度，保持环境温度恒定的作用
（5）生长因子：
调节微生物正常代谢，氨基酸，维生素，碱基
4、物质运输：
（1）四种运输方式：
物质运输
单纯扩散
促进扩散（真）
主动运输（营）
基团转移（厌）
运送物质
O2、CO2、乙醇及氨基酸
糖、氨基酸、维生素及无机阴离子
糖、氨基酸及无机阳离子
单（或双）糖与糖的衍生物，以及核苷与脂肪酸
运送机理
物理扩散
借助膜上特异蛋白构象的变化
依靠磷酸转移酶系统
特点
1）扩散是非特异性的营养物质吸收方式2）在扩散过程中营养物质的结构不发生变化3）物质运输的速率较慢4）不需要载体参与5）可运送的养料有限
1）营养物质本身在分子结构上也不会发生变化2）不消耗代谢能量，故不能进行逆浓度运输3）运输的速率由胞内外该物质的浓度差决定4）需要细胞膜上载体蛋白（透过酶）参与物质运输5）被运输的物质与载体蛋白有高度的特异性6）养料浓度过高时,与载体蛋白出现饱和效应
1）需要消耗代谢能
2）可以进行逆浓度运输的运输方式
3）需要载体蛋白参与
4）对被运输的物质有高度的立体专一性
5）被运输的物质在转移的过程中不发生任何化学变化
5）营养物质在运输的过程中发生了化学变化（糖在运输的过程中发生了磷酸化）。
依靠磷酸转移酶
（2）四种运输营养物质方式的比较：
比较项目
促进扩散
主动运输
基团转位
特异载体蛋白
无
有
运输速度（分子特性决定）
慢
快
物质运输方向
由浓至稀
由稀至浓
胞内外浓度
相等
胞内浓度高
运输分子
无特异性
特异性
能量消耗
不需要
需要
运输后物质结构
不变
改变
5、培养基：
（1）配置原则：
①目的明确：
培养基组分应适合微生物的营养特点②营养协调：
营养物的浓度与比例应恰当③条件适宜：
物理化学条件适宜④经济节约：
根据培养目的选择原料及其来源
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C个数，菌种保藏，制备微生物制品。
（2）类型：
①按微生物的种类：
细菌培养基、放线菌培养基、霉菌培养基、酵母培养基②按培养基的成分：
合成培养基、天然培养基、半合成培养基③按培养的用途：
基本培养基、加富培养基、选择培养基、鉴别不同微生物的培养基、保藏菌种培养基④按培养基的物理状态：
固体培养基（琼脂固体培养基、明胶培养基、硅胶固体培养基、天然固体基质）、半固体培养基、液体培养基
细菌：
牛肉膏蛋白胨（7-8）；
放线菌：
高氏一号（7.5-8.5）；
真菌：
查氏合成；
酵母菌：
麦芽汁（3.8-6.0）；
霉菌：
4.0-5.8
6、微生物代谢：
（1）有机物——化能异养菌——ATP
（2）日光——光能异养菌——ATP（3）还原态无机物——化能自养菌——ATP
7、主要产能方式：
ATP产生：
基质（底物）水平磷酸化、氧化磷酸化、光合磷酸化
8、化能异养菌：
发酵：
（1）EMP途径（糖酵解途径）：
在无氧条件下，1mol葡萄糖逐步分解而产生2mol丙酮酸、2molNADH+H+和2molATP的过程
（2）发酵类型：
发酵类型
产物
微生物
乙醇发酵
乙醇、CO2
酵母菌
乳酸同型发酵
乳酸
乳酸细菌
乳酸异型发酵
乳酸、乙醇、乙酸、CO2
明串珠菌属
混合酸发酵
乳酸、乙酸、乙醇、甲酸、CO2、H2
大肠埃希氏菌
9、有氧呼吸：
（1）三羧酸循环（TCA）、
（2）乙醛酸循环（3）呼吸链（电子传递体系）：
①组成：
由NAD+或NADP+、FAD或FMN、辅酶Q、细胞色素b、细胞色素c1、c及细胞色素a和a3等组成。
②功能：
1）接受电子供体提供的电子，在电子传递体系中，电子从一个组分传到另一个组分，最后借细胞色素氧化酶的催化反应，将电子传递给最终电子受体O2；
2）合成ATP，把电子传递过程中释放出的能量贮存起来
10、内源性呼吸和外源性呼吸：
（1）外源性呼吸：
在正常情况下，微生物利用外界供给的能源进行呼吸
（2）内源性呼吸：
外界没有供给能源，而是利用自身内部贮存的能源物质进行呼吸
11、无氧呼吸：
（1）反硝化（硝酸盐还原作用）：
以NO3-作为电子最终受体
（2）反硫化（硫酸盐还原作用）：
以SO42-为最终电子受体（3）甲烷发酵（碳酸盐呼吸）：
以CO2为最终电子受体
12、化能自养菌（通过有氧呼吸产生ATP）：
类群：
亚硝酸细菌、硝酸细菌、硫化细菌、氢细菌、铁细菌，受体O2
13、光能营养菌：
（1）非环式光合磷酸化—藻类的光合作用：
两个光反应系统，除产生ATP，还有还原力，放出氧气。
植物、蓝细菌属此类，还原力来自水的光解。
（2）环式光合磷酸化—细菌的光合作用：
逐出电子经电子传递又回到菌绿素，使其恢复到原状态，其间产生ATP，但不产生还原力，不放出氧气。
光合细菌属此类，光合菌还原力来自硫化氢，方式可能是逆向电子传递，消耗光反应产生的ATP。
14、硝化作用、反硝化作用：
（1）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饿作用转化为硝酸
（2）反硝化作用：
①植物、藻类及其他微生物以硝酸盐为氮源，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、蛋白质和其他含氮物质。
②兼性厌氧的硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原为氮气③硝酸还原为亚硝酸
第五章：
微生物生长与环境因素
1、微生物生长测定：
（1）直接法、
（2）间接法、（3）细胞物质量
方法
直
接
法
死活
涂片染色法：
可同时计数不同类型微生物（牛奶、土壤）
计数器测定法：
不同类型
比例计数法：
同上
电子自动计数器计数法：
细菌、孢子计数、菌悬液应无杂质
比浊法：
肉汤培养物水悬浮液中
间
平皿菌落计数法：
牛奶、食品、水土壤、医学、卫生及培养物中
液体稀释法：
不能用平皿时，如牛奶
薄膜过滤计数法：
大量，含菌数低，如空气
测定
细胞
物质
量
定氮法：
主要用于代谢研究，适用于细胞浓度高的样品
测DNA法：
测定细胞干重法：
细胞浓度高，用于调查研究
生理指标测定法：
微生物学分析研究
2、群体生长曲线：
分期
延迟期
对数期
稳定期
衰亡期
表现
不立即繁殖，生长速率近于0，菌数几乎不变，细胞形态变大
代谢活性最强，几何级数增加，代时最短，生长速率最大
新增殖细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，活菌数动态平衡
出现“负生长”，有些细胞开始自溶。
菌体产生畸形
分裂迟缓，合成代谢活跃，体积增长快，对外界不良环境敏感
细菌数目增加与原生质总量增加，与菌液浊度增加呈正相关性
生长速率又趋于0，细胞总数最高
死亡率明显增加
原因
调整代谢，合成新的酶系和中间代谢产物以适应新环境
影响因素：
菌种，菌龄，营养成分，营养物浓度，培养温度
养分减少；
有毒代谢物产生
营养物消耗，有毒物质积累，环境条件改变，而不利于细菌生长
代时
消除：
增加接种量，采用最适菌龄接种
单个细胞完成一次分裂所需时间
收获菌体的最佳时期，在稳定期期末
3、培养方式：
（1）分批培养：
将微生物置于一定容积培养基内，经培养，最后一次收获。
（2）连续培养：
不断补充新鲜营养，并及时不断以同样速度排出培养物，则可延长对数期（原理：
培养液的流动量使增殖的新菌数相当于流出的老菌数。
）恒浊连续培养，恒化连续培养，补料分批培养，同步培养。
4、环境因素：
（1）温度：
低温使体内水分子冻结，停止生化反应，高温导致微生物死亡
（2）pH：
主要影响：
①引起膜电荷变化，从而影响营养吸收②影响酶活性③改变营养物状态和有害物毒性（3）Eh（氧化还原电位）：
①Eh与氧分压有关，也与pH有关②不同种类微生物所要求的Eh不同③Eh影响酶活性，也影响呼吸作用④微生物生长过程Eh变化⑤Eh可以用一些还原剂加以控制（4）DO（溶解氧）：
按呼吸类型：
好养微生物、厌氧微生物、兼性厌氧微生物、微好养微生物（5）辐射：
①紫外线：
（非电离辐射）200-380nm②电离辐射（X、α、β、γ）：
效应无专一性，α、β穿透力较弱，X、γ较强（6）活度与渗透压（7）重金属：
与酶的—SH基结合，使酶失去活性；
或与菌体蛋白结合，使之变性或沉淀（8）干燥：
使菌体内蛋白质变性，引起代谢活动停止
5、灭菌和消毒：
（1）概念：
①灭菌：
杀死所有微生物②消毒：
杀死一切病原微生物
（2）常用方法：
1）干热灭菌、2）湿热灭菌3）过滤除菌、4）放射线灭菌②消毒：
常用消毒剂：
氧化剂、重金属盐、有机化合物
使蛋白质变性
（3）醇：
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，进而杀死微生物机体
（4）甲醛：
甲醛与蛋白质的氨基（—NH）结合而干扰细菌的代谢机能
（5）表面活性剂：
酚、
升级会员 