绪论
1 何谓原核微生物？它包括哪些微生物？
答：原核微生物的核很原始，发育不全，只有DNA 链高度折叠形成的一个核区，没有核 膜，核质裸露，与细胞质没有明显界限，叫拟核或似核。原核微生物没有细胞器，只有 由细胞质膜内陷形成的不规则的泡沫体系，如间体核光合作用层片及其他内折。也不进 行有丝分裂。原核微生物包括古菌（即古细菌）、真细菌、放线菌、蓝细菌、粘细菌、 立克次氏体、支原体、衣原体和螺旋体。
2 何谓真核微生物？它包括哪些微生物？
答：真核微生物由发育完好的细胞核，核内由核仁核染色质。由核膜将细胞核和细胞 质分开，使两者由明显的界限。有高度分化的细胞器，如线粒体、中心体、高尔基体、 内质网、溶酶体和叶绿体等。进行有丝分裂。真核微生物包括除蓝藻以外的藻类、酵母 菌、霉菌、原生动物、微型后生动物等。
3 微生物是如何分类的？
答：各种微生物按其客观存在的生物属性（如个体形态及大小、染色反应、菌落特征、 细胞结构、生理生化反应、与氧的关系、血清学反应等）及它们的亲缘关系，由次序地 分门别类排列成一个系统，从大到小，按界、门、纲、目、科、属、种等分类。种是分 类的最小单位，“株”不是分类单位。
4 生物的分界共有几种分法，他们是如何划分的？
答：1969 年魏泰克提出生物五界分类系统，后被Margulis 修改成为普遍接受的五界 分类系统：原核生物界(包括细菌、放线菌、蓝绿细菌)、原生生物界（包括蓝藻以外的 藻类及原生动物）、真菌界（包括酵母菌和霉菌）、动物界和植物界。
我国王大耜教授提出六界：病毒界、原核生物界、真核生物界、真菌界、动物界 和植物界。
5 微生物是如何命名的？举例说明。
答：微生物的命名是采用生物学中的二名法，即用两个拉丁字命名一个微生物的种。这 个种的名称是由一个属名和一个种名组成，属名和种名都用斜体字表示，属名在前，用 拉丁文名词表示，第一个字母大写。种名在后，用拉丁文的形容词表示，第一个字母小 写。如大肠埃希氏杆菌的名称是Escherichia coli。
6 写出大肠埃希氏杆菌和桔草芽孢杆菌的拉丁文全称。
答：大肠埃希氏杆菌的名称是Escherichia coli，桔草芽孢杆菌的名称是Bacillus subtilis。
7 微生物有哪些特点？
答：（一）个体极小：微生物的个体极小，有几纳米到几微米，要通过光学显微镜才 能看见，病毒小于0.2 微米，在光学显微镜可视范围外，还需要通过电子显微镜才可看 见。
（二）分布广，种类繁多：环境的多样性如极端高温、高盐度和极端pH 造就了微生物
的种类繁多和数量庞大。
（三）繁殖快：大多数微生物以裂殖的方式繁殖后代，在适宜的环境条件下，十 几分钟至二十分钟就可繁殖一代。在物种竞争上取得优势，这是生存竞争的保证。
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（四）易变异：多数微生物为单细胞，结构简单，整个细胞直接与环境接触，易
受外界环境因素影响，引起遗传物质DNA 的改变而发生变异。或者变异为优良菌种，或 使菌种退化。
第一章非细胞结构的超微生物——病毒
1.病毒是一类什么样的微生物？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，可通过细菌过滤器，大小 在0.2 微米一下的超微小微生物。
特点：大小在0.2 微米以下，故在光学显微镜下看不见，你必须在电子显微镜下方 可合成蛋白质的机构——核糖体，也没有合成细胞物质和繁殖所必备的酶系统，不具独 立的代谢能力，必须专性寄生在活的敏感宿主细胞内，依靠宿主细胞合成病毒的化学组 成和繁殖新个体。病毒在活的敏感宿主细胞内是具有生命的超微生物，然而，在宿主体 外却呈现不具生命特征的大分子物质，但仍保留感染宿主的潜在能力，一旦重新进入活 的宿主细胞内又具有生命特征，重新感染新的宿主。
2.病毒的分类依据是什么？分为哪几类病毒？
答：病毒是根据病毒的宿主、所致疾病、核酸的类型、病毒粒子的大小、病毒的结构、 有或无被膜等进行分类的。
根据专性宿主分类：有动物病毒、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）。
按核酸分类：有DNA 病毒（除细小病毒组的成员是单链DNA 外，其余所有的病毒都是双 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.病毒具有什么样的化学组成和结构？
答：一：病毒的化学组成：病毒的化学组成有蛋白质和核酸，个体大的病毒如痘病毒， 除含蛋白质和核酸外，还含类脂类和多糖。
二：病毒的结构：病毒没有细胞结构，却有其自身独特的结构。整个病毒分两部 分：蛋白质衣壳和核酸内芯，两者构成核衣壳。完整的具有感染力的病毒叫病毒粒子。 病毒粒子有两种：一种是不具被膜（亦称囊膜）的裸露病毒粒子；另一种是在核衣壳外 面有被膜所构成的病毒粒子。寄生在植物体内的类病毒和拟病毒结构更简单，只具RNA， 不具蛋白质。
1 蛋白质衣壳：是由一定数量的衣壳粒（由一种或几种多肽链折叠而成的蛋白质亚单 位）按一定的排列组合构成的病毒外壳，成为蛋白质衣壳。由于衣壳粒的排列组合不同 病毒有三种对称构型：立体对称型，螺旋对称型和复合对称型。
2 蛋白质的功能：保护病毒使其免受环境因素的影响。决定病毒感染的特异性，使病 毒与敏感细胞表面特定部位有特异亲和力，病毒可牢固的附着在敏感细胞上。病毒蛋白 质还有致病性、毒力和抗原性。动物病毒有的含DNA，有的含RNA。植物病毒大多数含 RNA，少数含DNA。噬菌体大多数含DNA，少数含RNA。病毒核酸的功能是：决定病毒遗 传、变异和对敏感宿主细胞的感染力。
3 被膜（囊膜）：痘病毒、腮腺炎病毒及其他病毒具有被膜，它们除含蛋白质和核酸
外，还含有类脂质，其中50%~60%为磷脂，其余为胆固醇。痘病毒含糖脂和糖蛋白，多 数病毒不具酶，少数病毒含核酸多聚酶。
4.叙述大肠杆菌T 系噬菌体的繁殖过程。
答：大肠杆菌T 系噬菌体的繁殖过程可分为四步：吸附，侵入，复制，聚集与释放。 吸附：首先大肠杆菌T 系噬菌体以它的尾部末端吸附到敏感细胞表面上某一特定的 化学成分，或是细胞壁，或是鞭毛，或是纤毛。
侵入：尾部借尾丝的帮助固着在敏感细胞的细胞壁上，尾部的酶水解细胞壁的肽聚 糖形成小孔，尾鞘消耗ATP 获得能量而收缩将尾鞘压入宿主细胞内（不具尾鞘的丝状大 肠杆菌T 系噬菌体将DNA 压入宿主细胞内的速度较慢）尾髓将头部的DNA 注入宿主细胞 内，蛋白质外壳留在宿主细胞外，此时，宿主细胞壁上的小孔被修复。【噬菌体不能繁 殖，这与噬菌体在宿主细胞内增值所引起的裂解不同】。
复制与聚集：噬菌体侵入细胞内后，立即引起宿主的代谢改变，宿主细胞胞内的核 酸不能按自身的遗传特性复制和合成蛋白质，而有噬菌体核酸所携带的遗传信息控制， 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 体的蛋白质，核酸和蛋白质聚集合成新的噬菌体，这过程叫装配。大肠杆菌噬菌体T4 的装配过程如下：先合成含DNA 的头部，然后合成尾部的尾鞘，尾髓和尾丝。并逐个加 上去就装配成一个完整的新的大肠杆菌噬菌体T4。
宿主细胞裂解和成熟噬菌体粒子的释放：噬菌体粒子成熟后，噬菌体水解酶水解宿 主细胞壁而使宿主细胞裂解，噬菌体被释放出来重新感染新的宿主细胞，一个宿主细胞 课释放10~1000 个噬菌体粒子。
5.什么叫毒性噬菌体？什么叫温和噬菌体？
答：毒性噬菌体：就是指侵入宿主细胞后，随即引起宿主细胞裂解的噬菌体；是正 常表现的噬菌体。
温和噬菌体：就是指侵入细胞后，其核酸附着并整合在宿主染色体上，和宿主
细胞的核酸同步复制，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 称作温和噬菌体。
6.什么叫溶原细胞（菌）？什么叫原噬菌体？
答：溶原细胞就是指含有温和噬菌体核酸的宿主细胞。
原噬菌体就是指在溶原细胞内的温和噬菌体核酸，又称为前噬菌体。
7.解释Escherichia coil K12（λ）中的各词的含义。
答：溶原性噬菌体的命名是在敏感菌株的名称后面加一个括弧，在括弧内写上溶原 性噬菌体λ。大肠杆菌溶原性噬菌体的全称为Escherichia coil K12（λ），Escherichia 是大肠杆菌的属名，coil 是大肠杆菌的种名，K12 是大肠杆菌的株名，括弧内的λ为溶原性噬菌体。
8.病毒（噬菌体）在固体培养基上有什么样的培养特征。
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？什么是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 一个个被裂解成一个个空斑，这些空斑就叫噬菌斑。
第二章原核微生物
1 细菌有哪几种形态？各举一种细菌为代表。
答：细菌有四种形态：球状、杆状、螺旋状和丝状。分别叫球菌、杆菌、螺旋菌和丝 状菌。
1 球菌：有单球菌(脲微球菌)，双球菌（肺炎链球菌）。排列不规则的金黄色葡 萄球菌、四联球菌。八个球菌垒叠成立方体的有甲烷八叠球菌。链状的有乳链球菌。
2 杆菌：有单杆菌，其中有长杆菌和短杆菌（或近似球形）。产芽孢杆菌有枯草 芽孢杆菌。梭状的芽孢杆菌有溶纤维梭菌等。还有双杆菌和链杆菌之分。
3 螺旋菌呈螺旋卷曲状，厌氧污泥中有紫硫螺旋菌、红螺旋菌属和绿螺旋菌属。 螺纹不满一周的叫弧菌，如：脱硫弧菌。呈逗号型的如：逗号弧菌，霍乱弧菌是其中的一直被那个。弧菌可弧线连接成螺旋形。螺纹满一周的叫螺旋菌。 4 丝状菌：分布在水生环境，潮湿土壤和活性污泥中。有铁细菌如：富有球衣菌、 泉发菌属即原铁细菌属及纤发菌属。丝状菌属如：发硫菌属，贝日阿托氏菌属、透明颤菌属、亮发菌属等多重丝状菌。丝状体是丝状菌分类的特征。
【附】在正常的生长条件下，细菌的形态是相对稳定的。培养基的化学组成、浓度、培 养温度、pH、培养时间等的变化，会引起细菌的形态改变。或死亡，或细胞破裂，或出 现畸形。有些细菌则是多形态的，有周期性的生活史，如粘细菌可形成无细胞壁的营养 细胞和子实体。
2 细菌有哪些一般结构和特殊结构？它们各有哪些生理功能？
答：细菌是单细胞的。所有的细菌均有如下结构：细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含 物、细胞核质。部分细菌有特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、粘液层、菌胶团、衣鞘及光 合作用层片。
1 细胞壁的生理功能：
a 保护原生质体免受渗透压引起破裂的作用； b 维持细菌形态（可用溶菌酶处理不同的细菌细胞壁后，菌体均呈现圆形得到证明）； c 细胞壁是多孔结构的分子筛，阻挡某些分子进入和保留蛋白质在间质（革兰氏阴 性菌细胞壁和细胞质之间的区域）；
d 细胞壁为鞭毛提供支点，使鞭毛运动。 2 原生质体的生理功能：
a 维持渗透压的梯度和溶质的转移；
b 细胞质膜上有合成细胞壁和形成横膈膜组分的酶，故在膜的外表面合成细胞壁； c 膜内陷形成的中间体（相当于高等植物的线粒体）含有细胞色素，参与呼吸作用。 中间体与染色体的分离和细胞分裂有关，还为DNA 提供附着点。
d 细胞质膜上有琥珀酸脱氢酶、NADH 脱氢酶、细胞色素氧化酶、电子传递系统、氧 化磷酸化酶及腺苷三磷酸酶。在细胞之抹上进行物质代谢和能量代谢。 e 细胞质膜上有鞭毛基粒，鞭毛由此长出，即为鞭毛提供附着点。 3 荚膜、黏液层、菌胶团和衣鞘
A 荚膜的生理功能：
a 具有荚膜的S-型肺炎链球菌毒力强，有助于肺炎链球菌侵染人体； b 荚膜保护致病菌免受宿主吞噬细胞的吞噬，保护细菌免受干燥的影响； c 当缺乏营养时，有的荚膜还可作氮源；
d 废水处理中的细胞荚膜有生物吸附作用，将废水中的有机物、无机物及吸附在细菌体表面上。
B 黏液层：在废水生物处理过程中有生物吸附作用，在曝气池中因曝气搅动和水的冲击力容易把细菌粘液冲刷入水中，以致增加水中有机物，它可被其他微生物利用。
C 菌胶团：细菌之间按一定的排列方式互相黏集在一起，被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团。其形态有球形、蘑菇形、椭圆形、分枝形、垂丝形及其他不规则形。
D 衣鞘：丝状体表面的黏液层或荚膜硬质化，形成一个透明坚韧的空壳。 【附】荚膜、粘液层、衣鞘和菌胶团对染料的亲和力极低，很难着色，都用衬托法着色。
4 芽孢：抵抗外界不良化境（原因是大多数酶处于不活动状态，代谢力极低）。 特点：a 含水率低：38%～40%
b 壁厚而致密，分三层：外层为芽孢外壳，为蛋白质性质。中层为皮层，有肽聚糖构成，含大量2，6 吡啶二羧酸。内层为孢子壁，有肽聚糖构成，包围芽孢细胞质和核质。芽孢萌发后孢子壁变为营养细胞的细胞壁。
c 芽孢中的2，6 吡啶二羧酸（DPA）含量高，为芽孢干重的5%～15%。 d 含有耐热性酶
5 鞭毛：是细菌运动（靠细胞质膜上的ATP 酶水解ATP 提供能量）。不同细菌的鞭毛着 生的部位不同。有单根鞭毛（正端生和亚极端生），周生鞭毛。
3 革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁结构有什么异同？各有哪些化学组成？ 答：细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两大类，两者的化学组成和结构不同。格 兰仕阳性菌的细胞壁厚，其厚度为20～80nm，结构较简单，含肽聚糖（包括三种成分： D-氨基酸、胞壁酸和二氨基庚二酸）、磷壁酸（质）、少量蛋白质和脂肪。革兰氏阴性 菌的细胞壁较薄，厚度为10nm，其结构较复杂，为外壁层和内壁层，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。内壁层含肽聚糖，不含磷壁酸。两者 的细胞壁的化学组成也不停：革兰氏阴性菌含极少肽聚糖，独含脂多糖，不含磷壁酸。 两者的不同还表现在各种成分的含量不同。尤其是脂肪的含量最明显，革兰氏阳性菌含 脂肪量为1%～4%，革兰氏阴性菌含脂肪量为11%～22%细胞壁结构。 【附】革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁化学组成的比较
7 在pH6、pH7 和pH7.5 的溶液中细菌各带什么电荷？在pH1.5 的溶液中细菌带什么电 荷？为什么？
答：细菌体含有50%以上的蛋白质，蛋白质由20 种氨基酸按一定的排列顺序有肽腱 连接组成。氨基酸是两性电解质，在碱性溶液中表现出带负电荷，在酸性溶液中表现出 带正电荷，在某一定pH 溶液中，按激素啊所带的正电荷和负电荷相等时的pH 成为该氨 基酸的等电点【由氨基酸构成的蛋白质也是两性电解质，也呈现一定的等电点。细菌细
胞壁表面含表面蛋白，所以，细菌也具有两性电解质的性质，它们也有各自的等电点。 根据细菌在不同的pH 中对一定燃料的着染性，根据细菌对阴、阳离子的亲和性，根据 细菌在不同的pH 的电场中的泳动方向，都可用相应的方法侧的细菌的等电点】。当细 菌的培养液的pH 若比细菌的等电点高，细菌的游离氨基电力受抑制，游离羧基电离， 细菌则带负电荷；否则，游离氨基电离，游离羧基电离受抑制，细菌则带正电。已知细 菌的等电点的pH 为2～5，pH 为6、pH 为7 和pH 为7.5 的溶液属于偏碱性、中性和偏 酸性，都高于细菌的等电点。所以细菌表面总是带负电荷。而在pH=1.5 的溶液中细菌 则带正电。
8 叙述革兰氏染色的机制和步骤。 答：1884 年丹麦细菌学家Christain Gram 创立了革兰氏染色法。将一大类细菌染上色， 而另一类染不上色，一边将两大类细菌分开，作为分类鉴定重要的第一步。其染色步骤 如下：
1 在无菌操作条件下，用接种环挑取少量细菌于干净的载玻片上涂布均匀，固定。 2 用草酸铵结晶紫染色1min，水洗去掉浮色。 3 用碘—碘化钾溶液媒染1min，倾去多余溶液。
4 用中型脱色剂如乙醇或丙酮酸脱色，革兰氏阳性菌不被褪色而呈紫色。革兰氏阴性菌 被褪色而成无色
5 用蕃红染液复染1min，格兰仕阳性菌仍呈紫色，革兰氏阴性菌则呈现红色。革兰氏阳 性菌和格兰仕阴性菌即被区分开。
9 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：①细胞质的多相胶体性质决定细菌在曝气池中吸收污（废）水中的有机污染物的 种类、数量和速度；
②细菌表面解离层的S 型或R 型决定其悬浮液的稳定性，即决定其在沉淀池中沉 淀效果；
③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； ④细菌的带电性与它吸附、吸收污（废）水有机污染物的能力，与填料载体的结 合能力有关，还与絮凝、沉淀性能有关； ⑤密度和质量与其沉淀效果有关。
10 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：细菌菌落就是由一个细菌繁殖起来的，有无数细菌组成具有一定形态特征的细菌 集团。
【培养特征】
a 在固体培养基上的培养特征就是菌落特征。
b 在明胶培养基上的培养特征就是将不停形态的溶菌区，依据这些不同形态的溶菌 区或溶菌与否可将细菌进行分类。
c 在半固体培养集中的培养特征：呈现出各种生长状态，根据细菌的生长状态判断 细菌的呼吸类型和鞭毛有无，能否运动。
d 在液体培养基中的培养特征：根据细菌的属和种的特征的不同长成不同的生长状 态。
11 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：用穿刺接种技术将细菌接种在含0.3%～0.5%的琼脂半固体培养基中培养，细菌可呈 现出各种生长状态。根据细菌的生长状态判断细菌的呼吸类型和鞭毛有无，能否运动。 判断细菌呼吸类型：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
着穿刺线自上而下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者为 厌氧菌。
判断细菌能否运动：如果只沿着穿刺线生长者为没有鞭毛，不运动的细菌；如果不 但沿着穿刺线生长而且穿透培养基扩散生长着为有鞭毛运动的细菌。
第三章真核微生物
1 何谓原生动物？它有哪些细胞器和营养方式？
答：原生动物是动物中最原始、最低等。结构最简单的单细胞动物。
原生动物为单细胞，没有细胞壁，有细胞质膜、细胞质，有分化的细胞器，其细 胞核具有核膜（较高级类型有两个和），故属真和微生物。 营养方式：全动性营养、植物性营养和腐生性营养三种方式。 2 原生动物分几纲？在废水生物处理中有几纲？
答：原生动物分四纲：鞭毛纲、肉足纲、纤毛纲（包括吸管纲）及孢子纲。 鞭毛纲、肉足纲和纤毛纲存在水体中，在废水生物处理中起重要作用。孢子纲中
的孢子虫营寄生生活，几声在人体和动物体内，可随粪便拍到污水中，故需要消灭之。 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：纤毛纲中的固着型纤毛虫有独缩虫属、聚缩虫属、累枝虫属、盖纤虫属等。 这些群体很相像，单它们的虫体和尾柄还有各自的特征。独缩虫和聚缩虫的虫体
很像，每个虫体的尾柄相连，但肌丝不相连，因此一个虫体收缩时不牵动其他虫体，故 名独缩虫。聚缩虫不同，其尾柄相连，肌丝也相连。所以当一个虫体收缩时牵动其他虫 体一起收缩，故叫聚缩虫。累枝虫和盖纤虫有相同处，尾柄都有分支，尾柄内没有肌丝， 不能收缩，但在从提的基部有肌原纤维，当虫体收到刺激时，其基部收缩，前端胞口闭 锁。其不同点是：累枝虫的虫体口缘有两圈纤毛环形成的似波动膜，和钟虫相像，其柄 等分支或不等分支。盖纤虫的口缘有两齐全纤毛形成的盖形物，能运动，因有盖而得名。 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：原生动物在正常的环境条件下都各自保持自己的形态特征，但当环境条件变化， 超过其适应能力时，都可使原生动物不能正常生活而形成胞囊。所以在水体自净和污水 生物处理中，一旦形成胞囊，就可判断污水处理不正常。 6 何谓原生动物的胞囊？它是如何形成的?
答：在正常的环境条件下，所有的原生动物都各自保证、吃自己的形态特征。当环境 条件变坏，如水干枯、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，废水中的有机物浓度超过它的适应能里等原因，都可使原生动物不能正常生活而形 成胞囊。所以胞囊是抵抗不良环境的一种休眠体。
胞囊的形成过程：先是虫体变圆，鞭毛、纤毛或伪足等细胞器缩入体内或消失，
细胞水分陆续有伸缩泡排除，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。胞囊很轻易随 灰尘漂浮或被其他动物带至地方，胞囊遇到适宜环境其胞壳破裂回复虫体原型。 7 微型后生动物包括哪几种？
答：轮虫、线虫、寡毛类动物（飘体虫、颤蚓、水丝蚓等）、浮游甲壳动物、苔藓动 物（苔藓虫，羽苔虫）。
8 常见的浮游甲壳动物有哪些？你如何利用浮游甲壳动物判断水体的清洁程度？ 答：常见的浮游甲壳动物有剑水蚤和水蚤。
水蚤的血液含血红素，血红素溶于血浆，肌肉、卵巢和肠壁等细胞中也含血红素。 血红素的含量常随环境中溶解氧量的高低而变化。水体中含氧量低，水蚤的血红素含量 高；水蚤的含氧量高，水蚤的血红素含量低。由于在污染水体中的溶解氧低，清水中氧
的含量高，所以，在污染水体中的水蚤颜色比在清水中的红些，这就是水蚤常呈不同颜 色的原因，是适应环境的表现。可以利用水蚤的这个特点，判断水体的清洁程度。 9 藻类的分类依据是什么？它分为几门？
答：藻类的分类依据是：光合色素的种类，个体形态，细胞机构，生殖方式和生活史 等。
分类：蓝藻门、裸藻门、绿藻门、轮藻们、金藻门、黄藻门、硅藻门、甲藻门、 红藻门及褐藻门。
也有分为8 门的，即使、把金藻门、黄藻门和硅藻门合并入金藻门；黄藻和硅藻 列为金藻门的两个纲：黄藻纲和硅藻纲。分11 门的是保留上述的10 门之外另加隐藻门。 10 裸藻和绿藻有什么相似和不同之处？
答：【相同点】具有叶绿体，内含叶绿色a、b、β-胡萝卜素、3 种叶黄素。上述色素 使叶绿体呈现鲜绿色，与绿藻相同。都有鞭毛，在叶绿体内都有造粉核。 【不同】1 繁殖方式：裸藻为纵裂，绿藻为无性生殖和有性生殖。
2 生活环境：裸藻主要生长在有机物丰富的静止水体或才、缓慢的流水中，大
量繁殖时形成绿色、红色或褐色的水花。绿藻在流动和静止的水体、土壤表面和树干都 能生长。寄生的绿藻引起植物病害。
3 裸藻是水体富营养化的指示生物，而绿藻在水体自净中起净化和指示生物的作 用。
11 绿藻在人类生活、科学研究和水体自净中起什么作用？
答：绿藻中的小球藻和栅藻富含蛋白质可供人食用和作动物饲料。绿藻是藻类生理生化 研究的材料及宇宙航行的供氧体，有的可制藻胶。绿藻在水体自净中起净化和指示生物 的作用。
12 硅藻和甲藻是什么样的藻类？水体富氧化与那些藻类有关？
答：多数的甲藻对光照强度和水温范围要求严格，在适宜的光照和水温条件下，甲 藻在短期内大量繁殖岛城海洋“赤潮”。
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：真菌属低等植物，种类繁多，形态、大小各异，包括酵母菌、霉菌及各种伞菌。酵 母菌处理和有机固体废弃物生物处理中都起积极作用。酵母菌还可用作检测重金属，霉 菌对废水中氰化物的去除率达90%以上。有的霉菌还可处理含硝基化合物废水。伞菌： 既处理废水和固体废弃物，还可获得食用菌。
14 酵母菌有哪些细胞结构？有几种类型的酵母菌？
答：酵母菌的细胞结构有细胞壁、细胞质膜、细胞核、细胞质及内含物。酵母菌的细 胞组分含葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质及脂类。啤酒酵母还含几丁质。 15 霉菌有几种菌丝？如何区别霉菌和放线菌的菌落？ 答：霉菌有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答，长得很
快可蔓延至整个平板。霉菌菌落疏松，与培养基结合不紧，用接种环很容易挑取。放线 菌的菌落是由一个分生孢子或一段营养菌丝生长繁殖引起许多菌丝互相缠绕而成，质地 紧密，表面呈绒状或紧密干燥多皱。菌丝潜入培养基，整个菌落像是潜入培养集中，不 易呗挑取。有的菌落成白色粉末状，质地松散，易被挑取。
第四章微生物的生理
8 微生物需要哪些营养物质？供给营养时应注意什么？为什么？
答：微生物需要的营养物质有水、碳素营养源、氮素营养源、无机盐及生长因子。供 养时应当把所需物质按一定的比例配制而成。少的话不能正常生长，多的话就会导致反
驯化。
9 根据微生物对碳源和能量需要的不同，可把微生物分为哪几种类型？
答：可分为无机营养微生物（光能自养微生物和化能自养微生物）、有机营养微生物 和混合营养微生物。
10 当处理某一工业废水时，怎样着手和考虑配给营养？
答：为了保证废水生物处理的效果，要按碳氮磷比配给营养。但有的工业废水缺某种营 养，当营养量不足时，应供给或补足。某些工业废水缺氮；洗涤剂废水磷过剩，也缺氮。 对此可用粪便污水或尿素补充氮。若有的废水缺磷，则可用磷酸氢二钾补充。但如果工 业废水不缺营养，就切勿添加上述物质，否则会导致反驯化，影响处理效果。
11 什么叫培养基？按物质的不同，培养基可分为哪几类？按实验目的和用途的不同， 可分为哪几类？
答：根据各种微生物的营养要求，将谁、碳源、氮源、无机盐和生长因子等物质按一 定的比例配制而成的，用以培养微生物的基质，即培养基。
根据实验目的和用途不同，培养基可分为：基础培养基、选择培养基、鉴别培养基和 加富（富集）培养基。
【按物质的不同，培养基可分为合成培养基、天然培养基和符合培养基】 12 什么叫选择培养基？那些培养基属于选择培养基？
答：选择培养基就是用以抑制非目的微生物的生长并使所要分离的微生物生长繁殖的 培养基。麦康盖培养基、乳糖发酵培养基。【配制选择培养基时可加入染料、胆汁盐、 金属盐类、酸、碱或抗生素等其中的一种】
13 什么叫鉴别培养基？哪些培养基属于鉴别培养基？
答：当几种细菌由于对培养基中某一成分的分界能力不同，其菌落通过指示剂先是除 不太那个的颜色而被区分开，这种起鉴别和区分不同细菌作用的培养基叫鉴别培养基。 常用的鉴别培养基远滕氏培养基、醋酸铅锌培养基、伊红—美蓝（EMB）培养基等。 14 如何从被粪便污染的水样中将大肠杆菌群中的四种菌逐一鉴别出来？
答：大肠菌属中的大肠埃希氏菌、枸酸盐杆菌、产气杆菌、副大肠杆菌等均能在远 藤氏培养基上生长，但它们对乳酸的分解能力不同：前三种能分界乳糖，但分解能力有 强有弱，，大肠埃希氏菌分解能力最强，菌落呈紫红色带金属光泽；枸酸盐杆菌次之， 菌落呈紫红或深红色；产气杆菌第三，菌落呈淡红色。副大肠杆菌不能分界乳糖，菌落 无色透明。
15 如何判断某水样是否被粪便污染？
答：总大肠菌群（大肠菌群、大肠杆菌群）：用以间接指示水体被粪便污染的一个指 标。大肠菌群被选作致病菌的间接指示菌的原因是：大肠菌群是人肠道中正常寄生菌， 数量最大，对人较安全，在环境中的存活时间与致病菌相近，而且检验技术较简便，因 而被选中，一直沿用至今。在我国规定1L 生活饮用水中的总大肠菌群数在3 个以下。 18 什么叫主动运输？什么叫基团转位？
答：主动运输：当微生物细胞内所积累的营养物质的浓度高于细胞外的浓度时，营养 物质就不能按浓度梯度扩散到细胞内，而是逆浓度梯度被“抽”进细胞内，这种需要能 量和渗透酶的逆浓度梯度积累营养物的过程；
基团转位：以糖为例，在细胞内，在酶I 存在下，先是HPr 被磷酸烯醇丙酮酸（细 胞代谢产物）磷酸化形成HPr—磷酸，并被一道细胞质膜上。在膜的外侧，外界供给的 糖有渗透酶携带到细胞质膜上，在特异性酶II 的村华夏，糖被HPr—磷酸磷酸化形成糖 —磷酸。渗透酶将膜上已被磷酸化的糖携带到细胞内，随即被代谢。基团转位是通过单 向性的磷酸化作用而实现的。
27 简述自养微生物固定CO2的卡尔文循环。
答：卡尔文将每个个别的CO2附着在一个称为ribulose-1,5-bisphosphate(简称RuBP) 的五碳糖上以合并之。催化起始步骤的酶是RuBP carboxylase（1，5-二磷酸核酮糖羧 化酶），或rubisco。(这是在叶绿体中最丰富的蛋白质，而且也可能是地球上最丰富的 蛋白质)这个反应的产物是一种含六个碳而且非常不稳定的中间产物，其立即就会分裂 为二摩尔的3-phosphoglycerate。
第五章微生物的生长繁殖与生存因子
2 什么叫灭菌？灭菌方法有哪几种？试述其优缺点。
答：灭菌是通过超高温或其他的物理、化学因素将所有微生物的营养细胞和所有的芽 孢或孢子全部杀死。
灭菌的方法有干热灭菌法和湿热灭菌法。
与干热灭菌相比，湿热灭菌的穿透力和热传导都要更强，且在湿热时微生物吸收高 温水分，菌体蛋白很易凝固、变性，灭菌效果好。
3 什么叫消毒？加热消毒方法有哪几种？
答：消毒是用物理、化学因素杀死致病菌（有芽孢和无芽孢的细菌），或者是杀死所 有微生物的营养细胞或一部分芽孢。 消毒法有巴斯德消毒法和煮沸消毒法。
7 试述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：pH 过高或过低能引起细胞膜电荷的变化，从而影响了微生物对营养物质的吸收； 影响代谢过程中酶的活性；改变生长环境中营养物质的可给性以及有害物质的毒性。 因为大多数细菌、藻类、放线菌和原生动物等在这种pH 下均能正常生长繁殖，尤
其是形成菌胶团的细菌能互相凝聚形成良好的絮状物，取得良好的净化效果。但是如果 pH 在6.5 一下的酸性环境不利于细菌和原生动物生长繁殖，尤其对菌胶团细菌不利。相反对于霉菌和酵母菌有理，如果活性污泥中有大量的霉菌繁殖，因为多数霉菌不像细 菌那样分泌粘性物质于细胞外，就会降低活性污泥的吸附能力，其絮凝性能较差，结构 松散不易沉降，处理效果下降，甚至导致活性污泥丝状膨胀。
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pH 上升？在生产中如 何调节控制pH？
答：微生物分解葡萄糖、乳糖产生有机酸而引起培养基pH 下降，使培养基呈酸性； 微生物在含有蛋白质、蛋白胨及氨基酸的中兴物质培养基中生长，这些物质可经微生物 分解，产生NH3 和胺类等碱性物质，使培养基pH 上升。另外，由于细胞的选择性吸收阳 离子或阴离子，也会改变培养基的pH。
在生产中应该在培养基中添加缓冲性物质，如磷酸盐（KH2PO4 和K2HPO4）等。
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：氧化还原电位用Eh 表示，单位为V 或mV。氧化环境时，Eh为正，充满氧气时，上 限为+820mV；还原环境时，Eh为负，充满氢气时，下限为-400mV。不同微生物要求的氧 化还原电位不同：
①一般好氧微生物：+300～+400mV ，大于+100mV，才能生活。
②兼性菌：+100mV 为界，大于时进行好氧呼吸，小于时进行无氧呼吸。 ③厌氧菌：－200～－250mV。
在培养微生物过程中氧化还原电位受①氧分压的影响：氧分压高，氧化还原电位高； 氧分压低，氧化还原电位低。在培养微生物过程中，由于微生物生长繁殖消耗了大量氧 气，分解有机物产生氢气，使氧化还原电位降低，在微生物对数生长期中下降到最低点。 ②环境中pH 的影响：pH 低时，氧化还原电位低，pH 高时，氧化还原电位高。 氧化还原电位可用一些还原剂加以控制，使微生物体系中的氧化还原电位维持在低 水平上。这类还原剂有抗坏血酸（维生素C）、硫二乙醇钠、二硫苏糖醇、谷胱甘肽、硫
化氢及金属铁。铁可将Eh 维持在-400mV；微生物代谢过程中产生的H2S 可将Eh 降至 -300mV。
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：专性厌氧微生物生境中绝对不能有氧，因为有氧存在时，代谢产生的NADH2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，它将被生成的过氧化氢杀 死。O2 还可产生游离，由于专性厌氧微生物不具破坏的超氧化物歧化酶（SOD）而 被杀死。耐氧的厌氧微生物虽然具有超氧化物歧化酶，能耐O2，然而它们缺乏过氧化 氢酶，仍会被过氧化氢杀死。
13 生长曲线的定义？以及各个时期的特点及在工业上的应用？
答： 生长曲线：将少量菌种接种到准备妥当的培养基中，进行分批培养，并且定时取样计数。以细菌数的对数或干重质量为纵坐标，以培养时间为横坐标，将取样数据描点绘图，最终可得该细菌的生长曲线。 细菌群体生长的四个时期 生长特点 成因 菌体特征 应用及其它 调不立即繁殖 适应代谢活跃,体积增长较快 与菌种和培养条件整新环 有关 期 境 对繁殖速度 条件个体形态和 生产用菌种 数最快 适宜 生理特性稳定 科研材料 期 稳出生率等于死亡率,活菌生存有些种类 改善和控制条件,定数最大,代谢产物大量积条件 出现芽孢 延长稳定期 期 累 开始 恶化 衰死亡超过 生存出现畸变 细胞裂解 亡繁殖 条件 释放产物 期 极度 恶化 14 连续培养和分批培养的区别、恒浊与恒化培养的区别？ 答 ：见作业本或ppt
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：遗传和变异是一切生物最本质的属性。微生物与其他任何生物一样具有遗传性 （ inheritance ）和变异性（ variation ）。遗传性是指生物的亲代传递给其子代一 套遗传信息的特性。变异性是指生物的遗传性的改变，即生物体遗传物质结构上发生的 变化。
微生物遗传和变异的物质基础是DNA，但是DNA 不是唯一的遗传物质，较少的微生 物也靠RNA 进行遗传。
格里菲斯经典转化实验（1928）及埃弗里、麦克劳德、麦卡蒂等人的转化补充实验 （1941）及赫西和蔡斯大肠杆菌T2 噬菌体感染大肠杆菌实验。 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：微生物的遗传基因是具有遗传效应的DNA 片段。
微生物的遗传信息是贮存在DNA 上的遗传信息都通过DNA 转录为RNA，将遗传信息
传给后代，并通过RNA 的中间作用指导蛋白质合成；只含RNA 的病毒其遗传信息贮存在 RNA 上，通过反转录酶的作用由RNA 转录为DNA，这叫反向转录。从而将遗传信息传给 后代。
3 什么叫分子遗传学的中心法则？什么叫反向转录？
答：分子遗传学的中心法则(genetic central dogma)是指遗传信息从DNA 传递给RNA， 再从RNA 传递给蛋白质的转录和翻译的过程，以及遗传信息从DNA 传递给DNA 的复制过 程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。在某些病毒中的RNA 自我复制（如烟草 花叶病毒等）和在某些病毒中能以RNA 为模板逆转录成DNA 的过程（某些致癌病毒）是 对中心法则的补充。 反转录是指
4 DNA 是如何复制的？何谓DNA 的变性和复性？
答：DNA 的自我复制大致如下：首先是DNA 分子中的两条多核苷酸链之间的氢键断裂， 彼此分开成两条单链；然后各自以原有的多核苷酸链为模板，根据碱基配对的原则吸收 细胞中游离的核苷酸，按照原有链上的碱基排列顺序，各自合成出一条新的互补的多核 苷酸链。新合成的一条多核苷酸链和原有的多核苷酸链又以氢键连接成新的双螺旋结 构。
当天然双链DNA 受热或其他因素的作用下，两条链之间的结合力被破坏而分开成单 链DNA，即成为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DNA 复性，或叫退火。 5 微生物有几种RNA？它们各有什么作用？
答：微生物的RNA 有四种：tRNA、rRNA、mRNA 和反义RNA，他们均由DNA 转录而成。 rRNA：核糖体RNA，与蛋白质形成核糖体，作为蛋白质的合成场所。
mRNA：信使RNA，带有氨基酸的信息密码（三联密码子），用于翻译氨基酸。 tRNA：转移RNA，带有与mRNA 互补的反密码子，能识别氨基酸和mRNA 的密码。 反义RNA：起调节作用，主要决定mRNA 的翻译速度。
6 微生物生长过程中蛋白质是如何合成的？细胞是如何分裂的？ 答：蛋白质合成的过程主要有以下几个步骤：
①DNA 复制：决定某种蛋白质分子结构的相应一段DNA 链（结构基因）的自我复制。 ②转录mRNA：DNA 的碱基排列顺序决定mRNA（信使RNA）核苷酸碱基的排列顺序叫
转录。转录是双链DNA 分开，以它其中一条单链(无义链)为模板遵循碱基配对的原则转 录出一条mRNA。新转录的mRNA 链的核苷酸碱基的排列顺序与模板DNA 链的核苷酸碱基
排列顺序互补。DNA 除转录mRNA 外，DNA 分子的某些部分核苷酸碱基顺序还转录成反义RNA、tRNA（传递信息RNA）和rRNA（核糖体RNA）。转录后，mRNA 的顺序又通过三联密码子的方式由tRNA 翻译成相应的氨基酸排列顺序，产生具有不同生理特性的功能蛋白。
③翻译：由tRNA 完成，tRNA 链上有反密码子与mRNA 链上对氨基酸顺序编码的核苷 酸碱基顺序（三联密码子）互补。tRNA 具有特定识别作用的两端：tRNA 的一端识别特 定的、已活化的氨基酸（由ATP 和氨基酸合成酶作用下活化），并与之暂时合成形成氨 基酸-tRNA 的结合分子。tRNA 上另一端有三个核苷酸碱基顺序组成的反密码子，它识别
mRNA 上与之互补的三联密码子，并与之暂时结合。
④蛋白质合成：通过两端识别作用，把特定氨基酸转送到核糖体上，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（mRNA 的碱基 顺序决定了多肽链上氨基酸的排列顺序），多肽链通过高度折叠形成特定的蛋白质结构， 最终产生具有不同生理特性的功能蛋白。
由于DNA 复制和蛋白质合成而使两者成倍增加后的一个有秩序的过程，即微生物细 胞的分裂。微生物将成倍增加的核物质和蛋白质均等地分配给两个子细胞，在细胞的中 部合成横隔膜并逐渐内陷，最终将两个子细胞分开，细胞分裂完成。
7 微生物变异的实质是什么？微生物突变类型有几种？变异表现在哪些方面？
答：微生物变异的实质是基因突变。即微生物的DNA 被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，从而引起其后代表现型的改变。 按突变的条件和原因划分，突变可分为两种类型，即自发突变和诱发突变。 8 废水生物处理中变异现象有哪几方面？举例说明。
答：在废水生物处理中变异现象很多，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等。 9 什么叫定向培养和驯化？
答：定向培养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的一种古老的雨中方法。
驯化是通过人工措施使微生物逐步适应某一条件，而定向选育微生物的方法。通过 驯化可取得具有较高耐受力及活动能力的菌株。驯化常用于废水处理中微生物的选育， 以获得对某种污染物具有较高的降解能力的高效菌株。 10 试述紫外辐射杀菌的作用机理。
答：紫外辐射杀菌的作用机理是干扰DNA 的复制与转录。 11 DNA 损伤修复有几种形式？各自如何修复？ 答： DNA 损伤修复有5种形式
A,光复活和暗复活：一部分受损伤的DNA 在蓝色区域可见光处，尤其是51nm 波长的光照条件下，DNA 修复酶将损伤区域两端的磷酸酯键水解，切割受损的DNA，将新的核苷酸插入，由连接酶连接好形成正常的DNA，这叫光复活。受损伤的DNA 也可能在 黑暗时被修复成正常DNA，这叫暗复活。不被复活的DNA 或是变异或是死亡。 B,切除修复:在有Mg2+和ATP 存在的条件下，uvrABC 核酸酶在同一条单链上的胸腺嘧啶二聚体两侧位置，将包括胸腺嘧啶二聚体在内的有12～13 个核苷酸的单链切下。 通过DNA 多聚酶Ⅰ的作用，释放出被切割的12～13 个核苷酸单链。DNA 连接 酶缝合新合成的DNA 片段和原有的DNA 链之间的切刻，完成切除修复。 C,重组修复:受损的DNA 先经复制，染色体交换，使子链上的空隙部分面对正常的单链， DNA 多聚酶修复空隙部分成正常链。留在亲链上的胸腺嘧啶二聚体依靠切除修复过程去
除掉。
D,SOS 修复:在DNA 受到大范围重大损伤时诱导产生一种应急反应，使细胞内所有的修复酶增加合成量，提高酶活性。或诱导产生新的修复酶（即DNA 多聚酶）修复受损伤的部分而成正常的DNA。
E,适应性修复:细菌由于长期接触低剂量的诱变剂如硝基胍（MNNG 或NG）会产生修复蛋白（酶），修复DNA 上因甲基化而遭受的损伤。将这种在适应期间产生的修复蛋 白的修复作用称为适应性修复。
12 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。在真核微生物和原核微生物中可通过杂交获得有目的的、 定向的新品种。
受体细胞直接吸收来自供体细胞的DNA 片段（来自研碎物），并把他们整合到自己 的基因组里，从而获得了供体细胞部分遗传性状的现象称为转化。转化过程：感受态细 胞出现；DNA 吸附；DNA 进入细胞内；DNA 解链；形成受体DNA－供体DNA 复合物；DNA 复制和分离。
通过温和噬菌体的媒介作用，把供体细胞内特定的基因（DNA 片段）携带至受体细 胞中，使后者获得前者部分遗传性状的现象成为转导。 13 质粒是什么？在遗传工程中有什么作用？举例说明。
答：细菌细胞内一种自我复制的环状双链DNA 分子，能稳定地独立存在于染色体外， 并传递到子代，一般不整合到宿主染色体上。
质粒在基因工程中常被用作基因转移的运载工具——载体。如质粒育种。 14 何谓基因工程？它的操作有几个步骤？
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。基因工 程是用人工方法把所需要的的某一供体生物的DNA 提取出来，在离体的条件下有限制性 内切酶将离体DNA 切割成带有目的基因的DNA 片段，每一片段平均长度有几千个核苷酸， 用DNA 连接酶把它和质粒（载体）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，而后进行重 组体克隆筛选和鉴定，最后对外源基因表达产物进行分离提纯，从而获得新品种。这种 离体的分子水平上的基因重组是既可近缘杂交又可远缘杂交的育种新技术。 基因工程操作一般分为五个步骤：
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重组体克隆的筛选与鉴定；
⑤外源基因表达产物的分离与提纯。 15 什么叫PCR 技术？有几个操作步骤？
答：PCR 称DNA 多聚酶链式反应，是利用DNA 聚合酶对特定基因做体外或试管内的大 量合成。基本上它是利用DNA 聚合酶进行专一性的连锁复制。目前常用的技术,可以将 一段基因复制为原来的一百亿至一千亿倍。 PCR 技术的操作步骤：
①加热变性：将待扩增的DNA 置于94～95℃的高温水浴中加热5min，使双链DNA 解链为单链DNA，分开的两条单链DNA 作为扩增的模板。
②退火：将加热变性的单链DNA 溶液的温度缓慢下降至55℃后，在这个过程中将引
物DNA 的碱基与单链模板DNA 一端碱基互补配对。
③延伸：在退火过程中，当温度下降至72℃时，在耐热性Taq DNA 多聚酶、适当的 pH 和一定的离子强度下，寡核苷酸引物碱基（引物DNA）和模板DNA 结合延伸成双链DNA。 16 基因工程和PCR 技术在环境工程中有何实践意义？举例说明。
答：利用基因工程获得分解多种有毒物质的新型菌种，可提高废水生物处理的效果。 应用PCR 技术研究特定环境中微生物区系的组成、结构，分析种群动态。如对古菌 的研究，对含酚废水生物处理活性污泥中的微生物种群组成及种群动态的分析等，其测 定速度远快于经典的微生物分类鉴定；应用PCR 技术监测环境中的特定微生物，如致病 菌和工程菌等。
第七章 微生物生态
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（包括动物、植物和微生物的个体、 种群、群落）与它们的生境（包括光、水、土壤、空气及其他生物因子）通过能量流动 和物质循环所组成的一个自然体。简称生态系，可用公式表示：生态系统=生物群落+环 境条件。在自然界中，任何生物群落与其环境组成的自然体都叫生态系统。生态系统有 四个基本组成：环境、生产者、消费者和分解者或转化者。
生态系统是自然界的基本功能单元，其功能主要表现在生物生产、能量流动、物质 循环和信息传递。
个体是指某一具体的生物单个个体，具有生长、发育、繁殖和死亡的过程，如一匹 马、一个细菌，是组成种群的单位。
种群是指生活在同意特定空间的同一生物种的所有个体的集合体，是生物群落的组 成单位。
群落是指生活在同一特定空间或区域的所有生物种群的聚合体，是生态系统的组成 部分。
生物圈是指生存在地球陆地以上和海面以下各约10km 之间的范围，包括岩石圈、 土壤圈、水圈和大气圈内所有生物群落和人以及它们生存环境的总体。
生态平衡是指即使有外来干扰，生态系统能通过自行调节的能力恢复到原来的稳定 状态（例如土壤和水体的自净）。
2、为什么是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：土壤是微生物最好的天然培养基，它具有微生物所必需的营养和微生物生长繁殖 及生命活动所需的各种条件。
土壤中的微生物有细菌（约占70%-90%）、放线菌、真菌、藻类、原生动物和微型后 生动物等。
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：土壤对施入其中一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解能力，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。 土壤自净能力的大小取决于土壤中微生物的种类、数量和活性，取决于土壤结构、通气 状况等理化性质。
土壤被污染后，会引起土壤“土著”微生物区系和数量的改变，并诱导产生分解各 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：土壤污染主要来自还有有机毒物和重金属的污水和废水的农田灌溉，来自含有机 毒物和重金属的污、废水的土地处理，来自固体废弃物的堆放和填埋等的渗滤液，来自 地下储油罐泄漏以及喷洒农药。污染物质主要有农药、石油烃类，NH3、重金属等。各种
污染物有易降解和不易降解之分，污染物被土壤吸附、截留后，易降解物被土壤中各种 微生物吸收和氧化分解，难降解物和毒物包括重金属及某些有毒中间代谢产物在土壤中 滞留或渗漏至地下水中。
土壤污染的危害有：①有机、无机毒物过多滞留、积累在土壤中，改变了土壤理化 性质，使土壤盐碱化，板结，毒害植物和土壤微生物，破坏土壤生态平衡；②土壤中的 毒物被植物吸收、富集、浓缩，随食物链迁移，会转移到人体，或被雨水冲刷流入河流、 湖泊或渗入地下水，进而造成水体污染，污染物又随水源进入人体，毒害人类；③污水 和废物中含有的各种病原微生物，如病毒、立克次氏体、病原细菌及寄生虫卵等虽然有 些在土壤中不适应而死亡，但有些可在土壤中长时间存活，它们可以通过各种途径转移 到水体，进而进入人体中，引起人的疾病。
5、什么叫土壤生物修复？为什么要进行土壤微生物修复？
答：土壤生物修复是利用土壤中的天然微生物资源或人为投加目的菌株，甚至用构建 的特异降解功能菌投加到各污染土壤中，将滞留的污染物快速间接和转化，使土壤恢复 其天然功能。
土壤中滞留着很多难以降解的污染物，依靠土壤的自净能力是不能完全清除的，但 是有些天然微生物或者是认为培育、驯化的微生物却能很好的分解这类难降解污染物， 达到土壤修复的目的，所以为了很好的恢复土壤的各种功能，要对土壤进行微生物修复。 6、土壤生物修复技术关键有哪些方面？
答：土壤生物修复技术的关键有四个方面的因素：
①微生物种：目前“土著”微生物应用较多，具有经济性，但效果较差；从污染土 壤选育优势菌种，经扩大培养接种到污染土壤中，易实施，收效快，效果好；质粒育 种或基因工程构建工程菌，但有不相容性。
②微生物营养（C:N:P）：因污染物的过量积累，可能使营养物质品种单一，营养元 素比例失衡严重，要通过可行性试验确定适应的营养元素比例。可参照一般土壤微生物 的碳氮比25:1，污水好氧生物处理的BOD:N:P=100:5:1 等作基本参数，在试验过程中加 以调整。
③溶解氧：气良好的土壤溶解氧在5mg/L 左右，粘土和积水土溶解氧极低，加上有 污染物，因而溶解氧更低。保证好氧微生物和兼性厌氧微生物的旺盛生长，才能有效分 解污染物。用鼓风机向地下鼓风，可使土壤中溶解氧达8～12mg/L；通纯氧可达50mg/L； 若含有较多的苯和低碳烷基苯，则需更多溶解氧（20～200mg/L）满足微生物需要，苯 等污染物才能被氧化彻底。
④微生物的环境因子：适量的水、pH 和温度对于土壤的生物修复也有很大影响。 7、空气微生物有哪些来源？空气中有哪些微生物？空气中微生物的分布和数量与什么 因素有关？
答：空气中的微生物来源于：土壤（飞扬的尘土把微生物带至空中）；水体（水面吹 起的小水滴把微生物带至空中）；人和动物（皮肤脱落物，呼吸道、口腔内含微生物的 分泌物通过咳嗽、打喷嚏等方式飞溅到空气中）；敞开的污废水生物处理系统通过机械 搅拌、鼓风曝气等可使污废水中的微生物以气溶胶的形式飞溅到空气中等。
空气中的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 和放线菌的孢子、野生酵母菌、原生动物及微型后生动物的胞囊等。
空气中微生物的分布和数量与空气的相对湿度、紫外线、尘土颗粒的数量和大小以 及微生物本身的性质有关，也与环境卫生状况有关，如绿化等。 8、空气中有哪些致病微生物？以什么微生物为空气污染指标菌？ 答：空气中的致病微生物有人类流感病毒等。
目前，空气还没有统一的卫生标准，一般以室内1m3 空气中细菌总数为500～1000 个以上作为空气污染的指标。空气污染的指示菌以咽喉正常菌丛中的绿色链球菌为最合 适，绿色链球菌在上呼吸道和空气中比溶血性链球菌易发现，且有规律性。 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：水体中微生物的来源主要有水体中固有的；来自土壤（径流）；生产和生活（废 弃物）；空气（降雨等）。
海洋中的微生物水平分布：沿海带，海水中含有大量有机物，温度适宜，每毫升海 水含菌10，0000 个。外海带，每毫升含菌10～250 个。海洋微生物的水平分布受内陆 气候、雨量、潮汐的影响。垂直分布：表层（0～10m）：藻类；中层（5～50m）：兼性厌
氧微生物；底层：厌氧菌及硫酸还原菌。
淡水微生物水平分布：沿岸水域有机物较多，微生物种类和数量也多。 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（水体）接纳了一定量的有机污染物后，在物理的、化学的和水生物(微生 物、动物和植物)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 作水体自净。任何水体都有其自净容量。自净容量是指在水体正常生物循环中能够净化 有机污染物的最大数量。 衡量水体自净的指标：
①P/H 指数：P 代表光合自养型微生物，H 代表异养型微生物，两者的比即P/H 指数。 P/H 指数反映水体污染和自净程度。水体刚被污染，水中有机物浓度高，异氧型微生物 大量繁殖， P/H 指数低，自净的速率高；在自净过程中，有机物减少，异养型微生物数
量减少，光合自养型微生物数量增多， P/H 指数升高，自净速率逐渐降低，在河流自净
完成后， P/H 指数恢复到原有水平。 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”有什么特点？ 答：水体污染指标有：
①BIP 指数：BIP=B/(A+B)×100% 其中：A 为有叶绿素的微生物数，B 为无叶绿素的 微生物数。所以BIP 的含义是无叶绿素的微生物数占总微生物数的百分比。
BIP 值=0-8 清洁水，8-20 轻度污染水，20-60 中度污染水，60-100 严重污染水。 ②细菌菌落总数（CFU）：细菌菌落总数是指1ml 水样在营养琼脂培养基中，于37 ℃培养24h 后所生长出来的细菌菌落总数。它用于指示被检的水源水受有机物污染的程 度，为生活饮用水作卫生学评价提供依据。在我国规定1ml 生活饮用水中的细菌菌落总 数在100 个以下。
③总大肠菌群（大肠菌群、大肠杆菌群）：用以间接指示水体被粪便污染的一个指 标。大肠菌群被选作致病菌的间接指示菌的原因是：大肠菌群是人肠道中正常寄生菌， 数量最大，对人较安全，在环境中的存活时间与致病菌相近，而且检验技术较简便，因 而被选中，一直沿用至今。在我国规定1L 生活饮用水中的总大肠菌群数在3 个以下。 污化系统分为多污带、α中污带、β中污带、寡污带。 污化带 多污带 α －中污带 β －中污带 有机物或BOD 高 降低 较少 DO 极低(或无) 低 升高 细菌数/mL 几亿个 几千万个 几万个 产物 H2S、CH4、CO2 NH3、氨基酸、H2S NH3和H2S含量降低 指示生物 细菌、寡毛类动物 细菌、蓝藻、绿藻、裸细菌、藻类、固着型纤毛虫、藻、原生动物、颤蚯蚓 轮虫、浮游甲壳动物
多污带
水呈暗灰色，很浑浊，含有大量有机物，BOD 高，溶解氧极低，为厌氧 状态。由于环境恶劣，水生生物的种类很少，以厌氧菌和兼性厌氧菌为 主，种类多，数量大，每毫升含几亿个细菌。水面上有气泡，鱼类绝迹。 α中污带
水为灰色，溶解氧少，为半厌氧状态，有机物减少， BOD 下降，水面上 有泡沫和浮泥，有NH3、氨基酸及H2S,生物种类比多污带稍多。细菌数量 较多，每毫升水约有几千万个。有藻类、原生动物，底泥已部分无机化。 β中污带
有机物较少，BOD 和悬浮物含量低，溶解氧浓度升高，细菌数量减少， 每毫升水有几万个。藻类大量繁殖，水生植物出现。 寡污带
标志着河流自净过程已完成，有机物全部无机化， BOD 和悬浮物含量极 低， H2S 消失，细菌极少，水的浑浊度低，溶解氧恢复到正常含量。 应用污化系统时，要注意两点：（1）只适用于有机污水（无毒）；（2）只能定性描述。
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：水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，氮、磷等营养物质大 量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧 量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。这种现象在河流湖泊中出现称为 水华，在海洋中出现称为赤潮。
水体富营养化评价常用的方法有：观察蓝藻等指示生物；测定生物量；测定原初生 产力；测定透明度；测定N、P 等营养物质。AGP（藻类生产的潜在能力测定）。 13、AGP 是何意？如何测定AGP？ 答：AGP 即藻类生产的潜在能力。
把特定的藻类接种在天然水体或废水中，在一定的光照度和温度条件下培养，使藻 类增长到稳定期为止，通过测干重或细胞数来测其增长量。此即藻类生产的潜在能力 （AGP）。
第八章微生物在环境物质循环中的作用
1、环境工程中有哪些人工生态系统？
答：水库、运河、城市、农田、各种污废水生物处理系统及固体废物生物处理系统等。 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、脱氢、再加 水，最后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。
6、何谓氨化作用、硝化作用、反硝化作用、固氮作用?它们各由哪些微生物起作用？ 答：有机氮化合物在氨化微生物的脱氨作用下产生氨，称为氨化作用。
梭状芽孢杆菌等氨基酸脱下的氨，在有氧的条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化为硝酸，称为硝化作用。亚硝酸单胞菌属、亚硝酸球菌属、亚硝酸螺菌属、亚硝酸叶菌属、硝化杆菌属等。兼性厌氧的硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原成氮气，成为反硝化作用。施氏假单胞菌、脱氮假单胞菌、荧光假单胞菌、紫色杆菌、脱氮色杆菌。在固氮微生物的固氮酶催化作用下，把分子氮转化为氨，进而合成为有机氮化合物，成为固氮作用。根瘤菌、圆褐固氮菌、黄色固氮菌、雀稗固氮菌、拜叶林克氏菌属和万氏固氮菌。 7、什么叫硫化作用？参与硫化作用的微生物有哪些？
答：在有氧条件下，通过硫细菌的作用将硫化氢氧化为元素硫，再进而氧化为硫酸， 这个过程成为硫化作用。参与硫化作用的微生物有硫化细菌和硫磺细菌。 8、什么叫硫酸盐还原作用？它有什么危害？
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 和次亚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，也叫硫酸 盐还原作用。
硫酸盐还原作用的危害有腐蚀管道、河流海岸港口码头钢桩等。 9、铁的三态是如何转化的？有哪些微生物引起管道腐蚀？
答：所有的生物都需要铁，而且要求溶解性的二价亚铁盐，二价和三价铁的转化受pH 和氧化还原电位影响。pH 为中性和有氧时，二价铁氧化为三价铁的氢氧化物。无氧时， 存在大量二价铁。二价铁还能被铁细菌氧化为三价铁。在含有机物和铁盐的水管中一般 都有铁细菌存在。常因水管中有酸性水而将铁转化为溶解性的二价铁，铁细菌就转化二 价铁为三价铁（锈铁）沉积于水管壁上。 铁细菌能够引起管道腐蚀。
11、氧化铁和锰的细菌有哪些？
答：覆盖生金菌、共生生金菌和土微菌属。
第九章 水环境污染控制和治理的生态工程及微生物学原理
1、什么叫活性污泥？它的组成和性质是什么？
答：活性污泥(activesludge)是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总 称．微生物群体主要包括细菌，原生动物和藻类等．其中，细菌和原生动物是主要的二 大类．活性污泥主要用来处理污废水。
通过生物学和化学分析，活性污泥由①活性微生物，②微生物内源呼吸残余物，③ 吸附在活性污泥上的惰性的不可降解的有机物，④虽可降解但尚未降解的有机物，⑤惰 性无机物。
2、好氧活性污泥中有哪些微生物？
答：好氧活性污泥的结构和功能的中心是菌胶团——由能起絮凝作用的细菌形成。其 上生长着其他微生物，如酵母菌，霉菌、放线菌、藻类、原生动物和微型后生动物，组
成一个生态系。
3、叙述好氧活性污泥净化废水的机理。
答：好氧活性污泥的净化作用有类似于水处理工程中混凝剂的作用，同时又能吸收和 分解水中溶解性污染物。
5、菌胶团原生动物和微型后生动物有哪些作用？（菌胶团和原生动物等在污水生物处 理和水体自净过程中各起什么作用？）
答：菌胶团的作用：①有很强的生物吸附能力和氧化分解有机物的能力；②菌胶团对 有机物的吸附和分解，为原生动物和微型后生动物提供良好的生存环境；③为原生动物、 微型后生动物提供附着场所；④具有指示作用，通过菌胶团的颜色、透明度、数量、颗 粒大小及结构的松紧程度可衡量好氧活性污泥的性能。
原生动物和微型后生动物的作用：①指示作用；②净化作用；③促进絮凝和沉淀作 用。
6、在废水生物处理过程中如何利用原生动物的演替和个体变化判断处理效果？ 答： 活性污泥培养初期 鞭毛虫、变形虫 活性污泥培养中期 游泳型纤毛虫、鞭毛虫 活性污泥培养成熟期 钟虫等固着型纤毛虫、楯纤虫、轮虫
9、什么叫活性污泥丝状膨胀？引起活性污泥丝状膨胀的微生物有哪些？ 答：由于丝状细菌极度生长引起的活性污泥膨胀称为活性污泥丝状膨胀。
引起活性污泥丝状膨胀的微生物有诺卡氏菌属、浮游球菌属、微丝菌属、发硫菌属、 贝日阿托氏菌属等。
10、促使活性污泥丝状膨胀的环境因素有哪些？
答：温度、溶解氧、可溶性有机物及其种类、有机物浓度或有机物负荷。 11、为什么丝状细菌在废水生物处理中能优势生长？
答：呈丝状扩展生长的丝状菌，比表面积大于菌胶团的，对有限的营养条件和环境条 件的竞争占优势。 优势竞争表现在：
①对溶解氧的竞争：溶解氧水平低时，只有在絮状体表面的微生物得到较多的溶解氧， 絮状体内部多数微生物处于缺氧状态。如果曝气池溶解氧长期维持在较低水平，明显有 利于丝状细菌优势生长。
②对可溶性有机物的竞争：低分子糖类和有机酸有利于丝状细菌生长，容易发生活性 污泥丝状膨胀。
③对氮、磷的竞争：处理生活污水按BOD5 与氮、磷的比为100:5:1 进行设计和运行。 如果氮磷比小于此值，丝状细菌大的比表面积又有利于它与菌胶团争夺氮和磷而优势生 长。
④有机物冲击负荷的影响：废水中有机物浓度、组成和流量等发生急剧变化，供氧量 不变，氧被大量消耗，溶解氧量降低，丝状细菌处于竞争优势生长。 12、如何控制活性污泥丝状膨胀？
答：①设调节池(及事故池)控制高负荷（BOD、毒物）冲击； ②控制溶解氧，溶解氧浓度必须控制在3～4mg/L；
③调节废水的营养配比，尽量逼近BOD5 与N 和P 的比例BOD5：N：P＝100：5：1。 补N——尿素，补P——磷酸钠。
④改革工艺，将活性污泥法改为生物膜法或在曝气池中加填料改为生物接触氧化 法。
13、叙述高浓度有机废水厌氧沼气（甲烷）发酵的理论及其微生物群落。
答：第一阶段：水解和发酵性细菌群将复杂有机物水解发酵。微生物群落是水解发酵性细菌群，有专性厌氧的，有兼性厌氧的。 第二阶段：产氢和产乙酸细菌群把第一阶段的产物进一步分解为乙酸和氢气。微生物群落是产氢，产乙酸细菌，只有少数被分离出来。 第三阶段：将第一阶段发酵的三碳以上的有机酸，长链脂肪酸，芳香族酸及醇等分解为乙酸和氢气的细菌和硫酸还原菌。微生物群落是两组生理不同的专性厌氧的产甲烷菌群。
第四阶段：为同型产乙酸阶段，是同型产乙酸细菌将氢气和二氧化碳转化为乙酸的过程。正在研究中。
14、含硫的高浓度有机废水一般有几种处理方法？
厌氧消化法，有机光合细菌处理
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