第⼀章绪论
1.试根据微⽣物的特点，谈谈为什么说微⽣物既是⼈类的敌⼈，更是⼈类的朋友。
微⽣物的类群及特点：个体⼩、结构简、胃⼝⼤、⾷谱⼴、繁殖快、易培养、数量⼤、分布⼴、种类多、级界宽、变异易、抗性强、休眠长、起源早、发现晚。
已知的绝⼤多数微⽣物对⼈类和动植物的⽣存是有益的且是必需的。⾃然界中N、C、S等多种元素循环靠微⽣物的代谢活动来进⾏。例如，空⽓中的⼤量氮⽓只有依靠微⽣物的转氮作⽤才能被植物吸收，⼟壤中的微⽣物能将动植物蛋⽩质转化为⽆机含氮化合物，以供植物⽣长的需要，⽽植物⼜为⼈类和动物所利⽤。因此，没有微⽣物，植物就不能进⾏新陈代谢，⽽⼈类和动物也将⽆法⽣存。许多寄⽣在⼈类和动物腔道中的微⽣物，在正常情况下对宿主是⽆害的，⽽且有的还具有阻⽌外来细菌的侵袭和定居，以及提供机体必须的营养物质（如多种维⽣素和氨基酸等）的作⽤。⽽有⼀部分微⽣物能引起⼈类或动植物的病害，或者在特定的条件下引起疾病。第⼆章纯培养和显微技术
1、为什么说Koch等建⽴的微⽣物纯培养技术是微⽣物学建⽴与发展的基⽯？⼀般可⽤哪些⽅法获得微⽣物的纯培养？同微⽣物在特定培养基上⽣长形成的菌落或菌苔⼀般都具有稳定的特征，可以成为对该微⽣物进⾏分类、鉴定的重要依据。⼤多数细菌、酵母菌，以及许多真菌和单细胞藻类能在固体培养基上形成孤⽴的菌落，采⽤适宜的平板分离法很容易得到纯培养。所谓平板，即培养平板(culture plate)的简称，它是指熔化的固体培养基倒⼊⽆菌平⽫，冷却凝固后，盛有固体培养基的平⽫。这⽅法包括将单个微⽣物分离和固定在固体培养基表⾯或⾥⾯。固体培养基是⽤琼脂或其他凝胶物质固化的培养基，每个孤⽴的话微⽣物体⽣长、繁殖形成菌落，形成的菌落便于移植。最常⽤的分离、培养微⽣物的固体培养基是琼脂固体培养基平板。这种由Koch建⽴的采⽤平板分离微⽣物纯培养的技术简便易⾏，100多年来⼀直是各种菌种分离的最常⽤⼿段。常⽤固体培养基分离纯培养：1、稀释倒平板法(pour plate method) 2、涂布平板法(spread platemethod) 3、平板划线分离法(streak plate method) 4、稀释摇管法(dilutlon shake culture method
此外还有液体培养基分离纯培养。通常采⽤的液体培养基分离纯化法是稀释法。接种物在液体培养基中进⾏顺序稀释，以得到⾼度稀释的效果，使⼀⽀试管中分配不到⼀个微⽣物。如果经稀释后的⼤多数试管中没有微⽣物⽣长，那么有微⽣物⽣长的试管得到的培养物可能就是纯培养物。如果经稀释后的试管中有微⽣物⽣长的⽐例提⾼了，得到纯培养物的概率就会急剧下降。因此，采⽤稀释法进⾏液体分离，必须在同⼀个稀释度的许多平⾏试管中，⼤多数(⼀般应超过95%)表现为不⽣长。2、微⽣物的最显著特征就是个体微⼩，通常只能通过显微镜迚⾏观察。试列举在显微观察中通过改变样品的反差以改善观察效果的技术及⽅法。
染⾊，使细胞中的某些物质着⾊，增加反差。⾰兰⽒染⾊、巴⽒染⾊、芽孢染⾊、荚膜染⾊
⾰兰⽒染⾊法⼀般包括初染、媒染、脱⾊、复染等四个步骤，具体操作⽅法是：1）涂⽚固定。2）草酸铵结晶紫染1分钟。3）⾃来⽔冲洗。4）加碘液覆盖涂⾯染约1分钟。5）⽔洗，⽤吸⽔纸吸去⽔分。6）加95%酒精数滴，并轻轻摇动进⾏脱⾊，20秒后⽔洗，吸去⽔分。
7）蕃红染⾊液（稀）染1分钟后，⾃来⽔冲洗。⼲燥，镜检。巴⽒染⾊：(1)将固定后的涂⽚⼊⽔、苏⽊精染核、盐酸酒精分化、返蓝同HE染⾊。(2)70％、80％、95％酒精逐级脱⽔各：1分钟。(3)橙黄-G6 3-5分钟。(4)95％酒精I、Ⅱ缸洗各1分钟。(5)EA36或EA50 5分钟。(6)95％酒精I、II缸洗各1分钟。(7)⽆⽔酒精I、Ⅱ缸洗各1分钟。(8)⼆甲苯I、Ⅱ缸透明各1。(9)中性树胶封固。芽孢染⾊：
（1）将培养24⼩时左右的枯草芽孢杆菌或其他芽孢杆菌，作涂⽚、⼲燥、固定。（2）滴加3—5滴孔雀绿染液于已固定的涂⽚上。
（3）⽤⽊夹夹住载玻⽚在⽕焰上加热，使染液冒蒸汽但勿沸腾，切忌使染液蒸⼲，必要时可添加少许染液。加热时间从染液冒蒸汽时开始计算约4—5分钟。这⼀步也可不加热，改⽤饱和的孔雀绿⽔溶液（约7．6%）染10分钟。（4）倾去染液，待玻⽚冷却后⽔洗⾄孔雀绿不再褪⾊为⽌。（5）⽤番红⽔溶液复染1分钟，⽔洗⾄⽔为⽆⾊。（6）待⼲燥后，置油镜观察，芽孢呈绿⾊，菌体呈红⾊。第三章微⽣物类群与形态结构
1、试根据细菌细胞结构的特点，分析并举例说明为什么它们能在⾃然界中分布⼴泛。
细菌适应性很强，细菌有很多种，细菌的代谢⽅式多种多样，细菌结构微⼩，⽐如⼤肠杆菌，⼀般⽆性⽣殖，能够⼤量繁殖。细菌包括⾰兰⽒阳性菌和⾰兰⽒阴性菌。细菌结构包括细胞壁、细胞膜、细胞周质以及拟核。⾰兰⽒阳性菌，如葡萄球菌的细胞壁含肽聚糖和磷壁酸，细胞壁能保护细菌免受外界机械性或其他外⼒的破坏，其也能赋予细胞特定的抗原性、致病性等。⽽磷壁酸能提⾼细胞膜结合酶的能⼒，形成表⾯抗原，因此细胞壁能保护细菌，促进它的⽣长，⽽⾰兰⽒阴性菌如⼤肠杆菌含肽聚糖和脂多糖，可阻⽌溶菌酶、抗⽣素的侵⼊，也可阻⽌周质空间中的酶外泄，具保护功能。并且细菌表⾯会有糖被，能贮藏养料和保护细菌。有些细菌还具有芽孢，⽐如芽孢杆菌，是对⼲燥、热、化学药物和辐射都具有⾼度抗性的休眠体。产芽孢细菌还可伴随⼀些药物的产⽣。因此细菌能在⾃然界⼴泛存在。2、细菌、粘细菌、放线菌、霉菌、酵母在繁殖⽅式上各有什么特点？
细菌的分裂⽅式是裂殖，指细菌通过分裂形成⼦细胞，杆菌有横分裂和纵分裂两种。裂殖还分为⼆分裂（分为均分和不等⼆分裂两种，后者产⽣⼀个有柄、不运动的⼦细胞和⼀个⽆柄、有鞭⽑、能运动的⼦细胞）和三分裂（即⼀个分裂成三个，主要发⽣在⼀种进⾏厌氧光合作⽤的绿⾊硫细菌（Pelodictyon ）中）。除此之外，还有复分裂和芽殖。细菌还能通过性⽑、性丝传递遗传物质。
粘细菌：1.细胞粘菌。⽆性阶段：变形⾍状营养细胞→假原质团→⼦实体→变形⾍状营养细胞。有性阶段：变形⾍状营养细胞（单倍体核）→接合→⼤包囊（双倍体核）→减数分裂→变形⾍状营养细胞2.⾮细胞粘菌。原质团聚集（双倍体）→孢⼦囊→双倍体核⾏减数分裂→孢⼦→萌发→游动细胞（单倍体）→接合→双倍体变形体→连续核分裂→双倍体原质团
放线菌：1.⽆性孢⼦。存在多种孢⼦形成⽅式，凝聚孢⼦、横隔孢⼦（主要）、孢囊孢⼦、分⽣孢⼦、厚壁孢⼦2.菌丝断裂。常见于液体培养中，⼯业发酵⽣产抗⽣素时都以此法⼤量繁殖放线菌
霉菌的繁殖⽅式：1）⽆性孢⼦繁殖。不经两性细胞配合，只是营养细胞的分裂或营养菌丝的分化（切割）⽽形成新个体的过程。⽆性孢⼦有：厚垣孢⼦、节孢⼦、分⽣孢⼦、孢囊孢⼦等。2）有性孢⼦繁殖。两个性细胞结合产⽣新个体的过程：a）质配：两个性细胞结合，细胞质融合，成为双核细胞，每个核均含单倍染⾊体（n+n）。b）核配：两个核融合，成为⼆倍体接合⼦核，此时核的染⾊体数是⼆倍（2n）。c）减数分裂：具有双倍体的细胞核经过减数分裂，核中的染⾊体数⽬⼜恢复到单倍体状态。
酵母菌：1、⽆性繁殖：1）芽殖：主要的⽆性繁殖⽅式，成熟细胞长出⼀个⼩芽，到⼀定程度后脱离母体继续长成新个体。2）裂殖：少数酵母菌可以象细菌⼀样借细胞横割分裂⽽繁殖，例如裂殖酵母。2、有性繁殖：酵母菌以形成⼦囊和⼦囊孢⼦的形式进⾏有性繁殖：1）两个性别不同的单倍体细胞靠近，相互接触；2）接触处细胞壁消失，质配；3）核配，形成⼆倍体核的接合⼦：A、以⼆倍体⽅式进⾏营养细胞⽣长繁殖，独⽴⽣活；下次有性繁殖前进⾏减数分裂。B、进⾏减数分裂，形成4个或8个⼦囊孢⼦，⽽原有的营养细胞就成为⼦囊。⼦囊孢⼦萌发形成单倍体营养细胞。第四章微⽣物的营养
试⽐较营养物质迚⼊微⽣物细胞的⼏种⽅式的特点。扩散
物质跨膜扩散的能⼒和速率与该物质的性质有关,分⼦量⼩、脂溶性、极性⼩的物质易通过扩散进出细胞。
扩散并不是微⽣物细胞吸收营养物质的主要⽅式,⽔是唯⼀可以通过扩散⾃由通过原⽣质膜的分⼦,脂肪酸、⼄醇、⽢油、苯、⼀些⽓体分⼦(O2、CO2)及某些氨基酸在⼀定程度上也可通过扩散进出细胞。扩散是⾮特异性的，物质在扩散过程中，既不与膜上的各类分⼦发⽣反应，⾃⾝分⼦结构也不发⽣变化。在扩散过程中不消耗能量，物质扩散的动⼒来⾃参与扩散的物质在膜内外的浓度差，营养物质不能逆运输。物质扩散的速率随原⽣质膜内外营养物质浓度差的降低⽽减⼩，直到膜内外营养物质浓度相同时才达到⼀个动态平衡。温度⾼时，原⽣质膜的流动性增加，有利于物质通过扩散进出细胞。 促进扩散：被动的物质跨膜运输⽅式，物质运输过程中不消耗能量，参与运输的物质本⾝的分⼦结构不发⽣变化，不能进⾏逆浓度运输运输，速率与膜内外物质的浓度差成正⽐。通过促进扩散进⾏跨膜运输的物质需要借助与载体(carrier)的作⽤才能进⼊细胞，⽽且每种载体只运输相应的物质，具有较⾼的专⼀性。载体只影响物质的运输速率，并不改变该物质在膜内外形成的动态平衡状态；这种性质都类似于酶的作⽤特征，因此载体蛋⽩也称为透过酶；透过酶⼤都是诱导酶,只有在环境中存在机体⽣长所需的营养物质时，相应的透过酶才合成。 主动运输：在物质运输过程中需要消耗能量，可以进⾏逆浓度运输。主动运输是⼴泛存在于微⽣物中的⼀种主要的物质运输⽅式。运输物质所需能量来源：好氧型微⽣物与兼性厌氧微⽣物直接利⽤呼吸能；厌氧型微⽣物利⽤化学能(ATP)；光合微⽣物利⽤光能；嗜盐细菌通过紫膜(purple membrane)利⽤光能。主动运输需要载体蛋⽩，载体蛋⽩构象变化需要消耗能量。
主动运输：1.初级主动运输2.次级主动运输：同向运输、逆向运输、单向运输3.基团转位。有⼀个复杂的运输系统来完成物质的运输；物质在运输过程中发⽣化学变化。基团转位主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细菌中，主要⽤于糖的运输。脂肪酸、核苷、碱基等也可通过这种⽅式运输。4.Na+,K+-ATP 酶(Na+,K+-ATPase)系统 膜泡运输：膜泡运输主要存在于原⽣动物中，特别是变形⾍(amoeba)，为这类微⽣物的⼀种营养物质的运输⽅式)。变形⾍通过趋向性运动靠近营养物质，并将该物质吸附到膜表⾯，然后在该物质附近的细胞膜开始内陷，逐步将营养物质包围，最后形成⼀个含有该营养物质的膜泡，之后膜泡离开细胞膜⽽游离于细胞质中，营养物质通过这种运输⽅式由孢外进⼊胞内。通过饱吞或孢饮作⽤进⾏的营养物质膜泡运输⼀般分为五个时期：吸附期、膜伸展期、膜泡迅速形成期、附着膜泡形成期和膜泡释放期。
第五章 微⽣物的代谢
不同营养类型的微⽣物在不同条件下产⽣ATP 和还原⼒的⽅式与特点。
1． 光能⽆机⾃养型（光能⾃养型）能以CO2为主要唯⼀或主要碳源；进⾏光合作⽤获取⽣长所需要的能量；以⽆机物如H2、H2S 、S 等作为供氢体或电⼦供体，使CO2还原为细胞物质；例如：藻类及蓝细菌等和植物⼀样，以⽔为电⼦供体（供氢体），进⾏产氧型的光合作⽤，合成细胞物质。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。2．光能有机异养型（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；例如，红螺菌属中的⼀些细菌能利⽤异丙醇作为供氢体，将CO2 还原成细胞物质，同时积累丙酮。
O H O CH COCH CH CO CHOH C
H C H 2233/233][22++→?+光合⾊素光能 3．化能⽆机⾃养型（化能⾃养型）⽣长所需要的能量来⾃⽆机物氧化过程中放出的化学能；以CO2或碳酸盐作为唯⼀或主要碳源进⾏⽣长时，利⽤H2、H2S 、Fe2+、NH3或NO2-等⽆机物作为电⼦供体使CO2还原成细胞物质。化能⽆机⾃养型只存在于微⽣物中，可在完全⽆机及⽆光的环境中⽣长。它们⼴泛分布于⼟壤及⽔环境中,参与地球物质循环；
4．化能有机异养型（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； ⽣长所需要的碳源主要是⼀些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。有机物通常既是碳源也是能源；所有致病微⽣物均为化能有机异养型微⽣物；腐⽣型：可利⽤⽆⽣命的有机物（如动植物⼫体和残体）作为碳源；寄⽣型：寄⽣在活的寄主机体内吸取营养物质，离开寄主就不能⽣存第六章微⽣物的⽣长繁殖
1.细菌的⽣长繁殖与⾼等动植物的有哪些异同？
微⽣物个体⽣长是细胞物质按⽐例不可逆的增加，使细胞体积增加的⽣物学过程；繁殖是⽣长到⼀定阶段后，通过特定⽅式产⽣新的⽣命个体，使机体数量增加的⽣物学过程。微⽣物特别是细菌⽣长与繁殖两个过程很难决然分开，同时接种时往往是接种成千上万的群体数量，因此它们的⽣长⼀般是指群体⽣长。群体⽣长是细胞数量或细胞物质量的增加。当⼀个细菌⽣活在合适条件下时，通过其连续的养料的合成和平衡⽣长，细胞体积，重量不断增⼤，最终导致了繁殖，其繁殖⽅式主要为裂殖，只有少数种类进⾏芽殖，裂殖是⼀个细胞通过分裂⽽形成两个⼦细胞的过程，芽殖是指在母细胞表⾯先形成⼀个⼩突起，待其长⼤到与母细胞相仿后再相互分离并独⽴⽣活的⼀种繁殖⽅式。染⾊体为⾃我复制。⾼等动植物有性繁殖，染⾊体在繁殖过程中有拆分。
2.其典型⽣长曲线可分⼏期，其划分依据是什么
细菌接种到定量的液体培养基中，定时取样测定细胞数量，以培养时间为横座标，以菌数为纵座标作图，得到的⼀条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。细菌的⽣长曲线⼀般⽤菌数的对数为纵坐标作图⼀条典型的⽣长曲线⾄少可以分为迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期等四个⽣长时期
迟缓期：将少量菌种接⼊新鲜培养基后，在开始⼀段时间内菌数不⽴即增加，或增加很少，⽣长速度接近于零。也称延迟期、适应期。
迟缓期的特点：⽣长迟缓，代谢旺盛。
1）细胞形态变⼤或增长，例如巨⼤芽孢杆菌，在迟缓期末，细胞的平均长度⽐刚接种时长6倍。⼀般来说处于迟缓期的细菌细胞体积最⼤；
2）细胞内RNA，尤其是rRNA含量增⾼，合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合成加快，易产⽣诱导酶。3）对外界不良条件反应敏感。
以上特征说明细胞处于活跃⽣长中，只是分裂迟缓。在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。迟缓期出现的原因：调整代谢
微⽣物接种到⼀个新的环境，暂时缺乏分解和催化有关底物的酶，或是缺乏充⾜的中间代谢产物等。为产⽣诱导酶或合成中间代谢产物，就需要⼀段适应期。
迟缓期的长短与菌种的遗传性、菌龄以及移种前后所处的环境条件等因素有关，短的只需要⼏分钟，长的需数⼩时。在⽣产实践中缩短迟缓期的常⽤⼿段：
(1)通过遗传学⽅法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；
(2)利⽤对数⽣长期的细胞作为种⼦；
(3)尽量使接种前后所使⽤的培养基组成不要相差太⼤；(4)适当扩⼤接种量
对数⽣长期：⼜称指数⽣长期以最⼤的速率⽣长和分裂，细菌数量呈对数增加，细菌内各成分按⽐例有规律地增加，表现为平衡⽣长。
对数⽣长期的细菌个体形态、化学组成和⽣理特性等均较⼀致，代谢旺盛、⽣长迅速、代时稳定，所以是研究微⽣物基本代谢的良好材料。它也常在⽣产上⽤作种⼦，使微⽣物发酵的迟缓期缩短，提⾼经济效益。
在细菌个体⽣长⾥，每个细菌分裂繁殖⼀代所需的时间为代时，在群体⽣长⾥细菌数量增加⼀倍所需的时间称为倍增时间（Doubling time)。代时通常以G表⽰。影响微⽣物增代时间（代时）的因素：
1）菌种，不同的微⽣物及微⽣物的不同菌株代时不同；2）营养成分，在营养丰富的培养基中⽣长代时短
3）营养物浓度，在⼀定范围内，⽣长速率与营养物浓度呈正⽐，4）温度，在⼀定范围，⽣长速率与培养温度呈正相关。
凡是处于较低浓度范围内，可影响⽣长速率的营养物成分，就称为⽣长限制因⼦。
稳定⽣长期：由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，逐步不适宜于细菌⽣长，导致⽣长速率降低直⾄零(即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数)。
对数期到稳定期的转变是细胞重要的分化调节阶段：1）开始储存糖原等内含物；2）形成芽孢或建⽴⾃然感受态（芽孢杆菌）； 3）发酵过程积累代谢产物的重要阶段；某些放线菌抗⽣素的⼤量形成也在此时期。⽣产上常通过补充营养物质（补料）或取⾛代谢产物、调节pH、调节温度、对好氧菌增加通⽓、搅拌或振荡等措施延长稳定⽣长期，以获得更多的菌体物质或积累更多的代谢产物。
衰亡期：营养物质耗尽和有毒代谢产物的⼤量积累，细菌死亡速率超过新⽣速率，整个群体呈现出负增长。该时期死亡的细菌以对数⽅式增加，但在衰亡期的后期，由于部分细菌产⽣抗性也会使细菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在。衰亡期特点：
1）细菌代谢活性降低；2）细菌衰⽼并出现⾃溶；3）产⽣或释放出⼀些产物；如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗⽣素等。4）菌体细胞呈现多种形态，有时产⽣畸形，细胞⼤⼩悬殊；有些⾰兰⽒染⾊反应阳性菌此时会变成阴性反应第七章病毒
试结合⼀步⽣长曲线分析病毒的特点，并与细菌迚⾏⽐较。
病毒的⽣长规律：复制，⽽细菌为⼆分裂（2分），包括吸附、侵⼊、脱壳、⼤分⼦的⽣物合成、装配、释放，所以与细菌等细胞⽣物的⽣长明显不同的5个阶段（5分）。
实验操作（7分）1、⽤噬菌体的稀释液感染⾼浓度的宿主细胞；2、数分钟后，加⼊抗噬菌体的抗⾎清（中和未吸附的噬菌体）；3、将上述混合物⼤量稀释，终⽌抗⾎清的作⽤和防⽌新释放的噬菌体感染其它细胞；4、保温培养并定期检测培养物中的噬菌体效价（对噬菌体含量进⾏计数）；5、以感染时间为横坐标，病毒的感染效价为纵坐标，绘制出病毒特征性的繁殖曲线；⼀般⽤⼀步⽣长曲线表⽰、在画图中应注明：吸附期、潜伏期、隐蔽期、裂解期，并指明裂解量（6分）第⼋章微⽣物遗传
1、如果⼆个不同营养缺陷标记（a - b - c + d + 和a + b + c - d - ）的菌株经混合后能产⽣在基本培养基平板上⽣长的原养型重组菌株，请设计⼀个实验来决定该遗传转移过程是转化、转导还是接合?定义：A=(a-b+c+d-） B=（a+b-c-d+）
1。采⽤U形管中间隔有细菌滤器 ,左右管加⼊基础培养基灭菌。
2。左管接⼊A,右管接⼊B.通⽓培养24⼩时后，左右分别在[—]上涂平板观察是否有野⽣型出现。3 判断：如果2管均⽆，说明是接合作⽤。（结合需要接触）
如果只有⼀侧管有野⽣型，说明为转导，且有野⽣型的那⽅为受体菌。每长出来的为供体菌。（噬菌体转导有⽅向性的）如果2册管⼦都长出来了说明是转化。近缘物种间均可发⽣DNA转化。⽆⽅向性。
2、⾃然遗传转化与⼈⼯转化乊间有什么关系?为什么在⼀般情况下它们转化质粒的成功率有如此⼤的差别?
⾃然转化：感受态的建⽴受基因控制，是细菌⾃⾝的⽣理形状（1分）⼈⼯转化：⽤外在⼲预的⽅法使细菌细胞建⽴⼈⼯感受态，处于可吸收外源DNA的状态，与细菌⾃⾝的基因控制⽆关（1分）质粒⼀般是双链环状的具有⾃主复制能⼒的染⾊体外DNA分⼦，和染⾊体⼀般不具有同源性，不容易和染⾊体发⽣同源重组（1分）⾃然转化时，双链DNA被感受态细胞吸附后，细胞⽔解其中⼀条链，只有⼀条链进⼊细胞，这样质粒的结构被破坏，只有通过多个质粒分⼦DNA⽚段的重组才能重新恢复到可⾃主复制的状态，效率相对低（2分）⼈⼯转化时，进⼊细胞的质粒DNA结构未被破坏，因此效率相对⾼（1分第⼗⼀章微⽣物的进化、系统发育和分类鉴定
1.为什么能⽤⽣物⼤分⼦作为衡量⽣物迚化的标尺？有哪些选⽤原则？建⽴16 S r RNA 系统发育树的意义何在？
⽣物⼤分⼦作为进化标尺依据：蛋⽩质、RNA和DNA序列进化变化的显著特点是进化速率相对恒定，也就是说，分⼦序列进化的改变量(氨基酸或核苷酸替换数或替换百分率)与分⼦进化的时间成正⽐。a）在两群⽣物中，如果同⼀种分⼦的序列差异很⼤时，说明两者进化距离远，进化过程中很早就分⽀了。b）如果两群⽣物同⼀来源的⼤分⼦的序列基本相同。处在同⼀进化⽔平上。
作为进化标尺的⽣物⼤分⼦的选择原则：1）在所需研究的种群范围内，它必须是普遍存在的。2）在所有物种中该分⼦的功能是相同的。3）为了鉴定⼤分⼦序列的同源位置或同源区，要求所选择的分⼦序列必须能严格线性排列，以便进⾏进⼀步的分析⽐较。4）分⼦上序列的改变（突变）频率应与进化的测量尺度相适应。⼤量的资料表明：功能重要的⼤分⼦、或者⼤分⼦中功能重要的区域，⽐功能不重要的分⼦或分⼦区域进化变化速度低
RNA作为进化的指征：16S rRNA被普遍公认为是⼀把好的谱系分析的“分⼦尺”：1）rRNA具有重要且恒定的⽣理功能；2）在16SrRNA分⼦中，既含有⾼度保守的序列区域，⼜有中度保守和⾼度变化的序列区域，因⽽它适⽤于进化距离不同的各类⽣物亲缘关系的研究；3）16SrRNA分⼦量⼤⼩适中，便于序列分析；4）rRNA在细胞中含量⼤(约占细胞中RNA的90%)，也易于提取；5）16SrRNA普遍存在于真核⽣物和原核⽣物中(真核⽣物中其同源分⼦是18SrRNA)。因此它可以作为测量各类⽣物进化的⼯具。
rRNA的顺序及进化:培养微⽣物，提取并纯化rRNA，rRNA序列测定，分析⽐较微⽣物之间的系统发育关系。
2. 为什么在现代微⽣物分类中，仸何能稳定地反映微⽣物种类特征的资料，都有分类学意义，都可以作为分类鉴定的依据？你知道有哪些项⽬已被⽤于细菌学分类和鉴定？第⼀章
1．从宏观和微观两个⾓度分析微⽣物在⽣态系统中的分布及其维持⽣态系统功能中的重要作⽤。2．决定⼟壤中微⽣物数量的主要⽣境因⼦是什么。3．存在于⼟壤中微⽣物的特点。
4．湖泊是⽣态关系⼗分复杂的淡⽔⽔体，试分析湖泊⽔体中微⽣物和其他⽣物的重要相互关系。5. ⽣物膜的形成及意义。第⼆章极端环境⽣物
1. 何谓极端环境? 列举极端环境的主要类型
2. 试分析影响微⽣物⽣长的主要环境因素及其作⽤机制3. 列举⽇常⽣活中⾼温消毒和灭菌的实例，并说明两者的区别4. 简述嗜热微⽣物的多样性。5. 试述嗜冷微⽣物的适应机制。6. 地球上的极端酸性环境是怎样形成的?7. 简述嗜碱芽孢杆菌的的适应机制。
8. 嗜盐微⽣物采⽤什么⽅式维持其细胞内外的渗透压平衡?
9. 深海和陆地深部都是⾼压环境，但是前者的微⽣物多样性通常⾼于后者，试分析其原因。
10. 抗辐射异常球菌采⽤何种⽅式维持其在⾼剂量γ－辐射环境中的⽣长?第三章种群群落
1．微⽣物种群内、种群间相互作⽤的特点及表现⽅式。
2．分析造成群落演替的内外因素，并说明这些因素如何使群落发⽣演替。3．⽣境中微⽣物数量、⽣物量和代谢活性所表述的微⽣物特征，以及相互联系。4．微⽣物的迚化对⽣物地球化学循环的影响。5．微⽣物的⽣物多样性以及各种多样性的相互关系。第四章微⽣物地球化学物质循环
1．碳循环有通过CO2、CO、烃等多种⽅式，⽐较不同⽅式的重要性及特点。2．分析通过光合作⽤、呼吸作⽤和发酵的C、H、O的循环及相互关系。3．描述尿素化肥施⼊农⽥以后可能发⽣的氮转化过程。4．⽐较微⽣物参与的氮循环与磷循环的差异。5．分析微⽣物参与氮循环对湖泊⽔体富营养化的影响。
6．⽣态环境中含有丰富的铁元素⽽细菌却要分泌载铁体来促迚对铁的吸收和利⽤，这是为什么。7．分析含有O2、NO3-、Fe3+、SO42-这些电⼦受体的代表性⽣境以及它们在净化环境污染中的作⽤。第五章⼈体微⽣物
第六章微⽣物与动物的关系
1.动物对微⽣物的捕⾷⽅式有哪些？各有何⽣态学意义？2.昆⾍⽣境中的共⽣微⽣物主要有哪些？3.昆⾍肠道内的共⽣微⽣物主要有哪些？4.细胞内的共⽣微⽣物主要有哪些？5.昆⾍和共⽣微⽣物有何⽣态功能？6.共⽣微⽣物的转移⽅式有哪些？
7.瘤胃微⽣物主要有哪些？共⽣对动物和瘤胃微⽣物各有何作⽤？第七章微⽣物与植物的关系
1.根际与普通⼟壤在物理、化学和⽣物上的有何差异，这些差异是如何怎样产⽣的？2.阐述游离固氮在（i）农作物⽣产和（ii）⾃然⽣态系统中有怎样的重要性。3.共⽣固氮作⽤在作物⽣产中有何重要性？4.阐述根瘤菌和⾖科植物间的相互作⽤。第⼋章微⽣物对环境污染物的降解
1．研究微⽣物对环境有机污染物降解转化的重要意义。2．⽣物降解机理是什么？3．⽣物降解的基本条件是什么？4．影响⽣物降解的环境因素有那些？
5．怎样认识和理解微⽣物降解有机污染物的巨⼤潜⼒？
6．举例说明降解质粒在难降解有机污染物⽣物降解中的重要作⽤?7．研究⽣物降解遗传迚化在理论和实践上的重要意义。8．⽣物降解遗传迚化的机理。
9．有机污染物降解过程中的主要降解反应包括那些？10．有机污染物⽣物降解速率的不同表⽰⽅式及其意义。11．环境污染物在环境中的⾏为以及影响因素？12．脱卤酶催化脱卤的主要⽅式。
13．降解菌及其降解基因的指⽰系统主要有那些。14．降解酶的⼯程化改造⽅法有那些？15．以TCE为例说明共代谢降解过程。16．共代谢降解的主要特点。17．共代谢过程的应⽤。
18．⽐较不同脂肪烃化合物的⽣物降解性并从其中找出其规律性19．⽣物降解性测定的主要测定⽅法。
20．⽣物降解性测试中受试化合物浓度及注⼊⽅式如何确定。21．⽣物降解性研究的完整过程。22．说明抗降解性和促迚降解的结构特征。23．怎样认识预测⽣物降解性模型的局限性。第九章⽔环境污染控制与治理的⽣态⼯程第⼗章污染环境的⽣物修复1.简述⽣物修复技术产⽣的背景2.⽣物修复系统的总体构成因素
3.简述⽣物修复⼯程项⽬的可⾏性论证过程4.⽣物修复中⽣物降解的强化措施
⽣物修复中的⽣物强化是向处理系统投加外源降解微⽣物（或降解菌，降解酶和降解遗传信息），通过加⼊具有特殊作⽤的⾼效降解微⽣物补充或替代原有⼟⽣微⽣物，从⽽优化降解微⽣物的群落结构，增加具有降解作⽤⽣物的⽣物量，提⾼降解活性，加速污染环境中污染物的降解反应，达到缩短修复时间，降低处理成本的⽬的。5.⽣物强化的主要⽅式及实施⽣物强化的实施及影响因素：1.⽣物强化外源微⽣物的种类及获得；2.外源降解菌的培养与投加；
3.提⾼外源降解菌活性和存活能⼒的基本⽅法；4.提供良好环境条件，充分发挥⽣物强化作⽤；5.影响⽣物强化强化作⽤的因素。
6.提⾼外源降解菌活性及存活能⼒的基本⽅法7.阻碍⽣物修复成功的因素
在修复过程中的环境因素制约降解过程,包括：①存在有毒物质抑制⽣物降解，②电⼦受体（或电⼦供体）释放扩散的物理性障碍。③物理因⼦引起的低反应速度。④污染物的⽣物不可利⽤性。⑤污染物被转化成有毒的代谢产物，⑥污染物分布的不均⼀性。⑦总体上缺乏⾼降解能⼒的微⽣物。⑧⽣物降解通常达不到合理的时间要求，对污染物的降解不能接近95%或更多，不能达到所要求的标准。8.⽣物修复的主要处理⽅法1、原位（in-situ）⽣物修复技术
原位⽣物修复是指对污染的介质（⼟壤、废弃物、沉积物、⽔体）不作搬运或输送⽽在原污染地（contaminated sites）进⾏⽣物修复处理，其修复过程主要依赖于被污染地⾃⾝微⽣物的⾃然降解能⼒和⼈为创造的合适降解条件及各种强化降解措施。原位不强化⽣物修复
原位不强化⽣物修复就是⾃然⽣物衰减（Natural Bioattenuation）⾃然⽣物衰减也称为内源⽣物修复（intrinsicbioremediation）或⾃然⽣物修复（natural bioremediation）。原位强化⽣物修复
⽣物促进（Biostimulation）、提供电⼦供体（Electron Donor Delivery）、⽣物通⽓法（bioventing）、透过性反应屏障（Permeable Rective Barriers）
植物⽣物修复：植物修复（phytoremendiation）是利⽤植物的独特功能，并可和根际（根区）微⽣物发⽣协同作⽤，从⽽可以发挥⽣物修复更⼤的效能。包括：植物提取（phytoextraction）、植物挥发（phytovolatization）、植物稳定化（phytostabilization）和植物降解（phytodegradation）。
⽣物注射法：⽣物注射法（biosparging）⼜称为空⽓注射法，⽤于修复受挥发性有机污染物污染的地下⽔及上部⼟壤。异位⽣物修复⼟地处理：
⼟地处理也被称为地耕法（Land farming）。这种⽅法把挖掘出来的污染⼟壤（或固体废弃物、污染沉积物）堆置在不渗漏的平台上，调控⼟壤的营养、pH值、⽔分，同时翻动、耕耙，保证微⽣物有良好的⽣长环境，促进污染物的降解。典型⼟地处理构筑物：堆肥：
堆肥（Composting）是另⼀种异位过程，堆肥法是利⽤传统上处理有机废弃物的堆肥⽅法处理受⽯油烃、洗涤剂、多氯芳烃、农药污染⼟壤和处理有毒有害的固体废弃物。泥浆⽣物反应器（slurry bioreactor）：
主要有连续搅拌和循序间歇反应器两种，例如废弃物塘（waste lagoon）原位——异位结合的⽣物修复
农户⽣活污⽔分散处理的柔基⽣物膜—污⽔—污泥⽣态技术研究
农户⽣活污⽔—⾼效厌氧柔基超富⽣物膜—强化⽣态床（植物+滤料+微⽣物+蚯蚓）冲洗——⽣物反应器处理系统
是把原位上的冲洗、⽣物降解和异位的反应器处理相结合的处理系统。抽提——⽣物反应器——回注复合系统
主要⽤于修复污染地下⽔及其上部污染⼟壤，抽提回收系统从地下抽提出降解产物、污染物，地⾯⽣物反应器处理系统对未降解污染作进⼀步的处理；回注系统向污染区再注⼊空⽓、营养物和微⽣物，促进对污染物的⽣物降解。抽提——⽣物反应器——回注复合系统：第⼗⼀章微⽣物与重⾦属污染
1．微⽣物对⾦属的普遍性和特异性抗性的特点。
微⽣物发展出对有毒⾦属具有独特抗性和解毒机制来应对⾦属毒性。这些抗性机制可能是在胞内或胞外，可能只针对⼀种特殊
的⾦属或能与各种⾦属相作⽤。1．不依赖于⾦属压⼒的普遍性抗性
这种抗性是对所有⾦属都适⽤的普遍性抗性作⽤，其最基本的原理是通过对⾦属的固定降低⾦属的迁移能⼒，阻碍⾦属进⼊细胞，降低⾦属的⽣物可利⽤性，因⽽降低⾦属毒性，从⽽转换成⽣物抗性。2．依赖于⾦属的特异性抗性
受⾦属离⼦激活，并具有特异性。这种抗性最重要⽅⾯包括：（1）⾦属硫蛋⽩或类似蛋⽩对⾦属的络合和分隔；
（2）质粒编码的依赖能量的⾦属输出系统从细胞中排除⾦属；（3）⾦属甲基化等⽣物转化的减毒作⽤。
2．微⽣物的⽣理活性可以从那些⽅⾯对环境中⾦属的⽣物可利⽤性产⽣影响。微⽣物对⾦属的依赖性：即微⽣物⽣命活动、⽣理⽣化过程对⾦属的需求。
对微⽣物有重要功能的⾦属是：Na、K、Mg、Ca、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo和W。⾦属Na、K、Mg、Ca是所有⽣物体都需要的，其它的⾦属是某些特定物种需要的。
基本功能包括：（1）它们是许多蛋⽩质的辅基，并在维系酶活性中⼼构型中发挥重要作⽤。（2）它们作为许多酶反应的辅因⼦。（3）它们作为多配位基中⼼（⽤于卟啉分⼦）。（4）它们作为氧化还原中⼼，转运电⼦参与细胞内的重要氧化还原反应。
⾦属离⼦作为某些酶辅因⼦的例⼦：
3．讨论微⽣物对汞化合物转化作⽤的⽣理学意义。
元素汞的氧化、汞的甲基化、有机汞化合物的降解、Hg(II)的还原
⾦属汞对⽣物体具有强烈的毒性，这主要是由于：
（1）Hg(II)和有机汞化合物对硫醇基（thiol groups）的强势亲合⼒（2）与有机分⼦形成共价健的倾向；
（3）由于低极性和对氧的低亲合⼒⽽使Hg–C健有⾼的稳定性；（4）在线性⽴体化学中有最⼤结合到⼆个配位体的强烈倾向。
在⾃然界，形成甲基汞的同时进⾏着脱甲基作⽤。某些微⽣物能进⾏甲基汞降解作⽤。能降解甲基汞的微⽣物包括需氧菌、兼性厌氧菌和专性厌氧菌。在天然⽔体的沉积物中，甲基化和脱甲基化过程保持动态平衡，因此，在⼀般情况下，环境中甲基汞浓度维持在最低⽔平。
4．砷微⽣物转化的基本⽣化过程。
氧化:即把亚砷酸盐氧化成砷酸盐。假单胞菌、黄单胞菌、节杆菌、产碱菌等细菌氧化亚砷酸盐为砷酸盐，使之毒性减弱。微⽣物的这种活性是湖泊中亚砷酸盐氧化为砷酸盐的主要原因。⼟壤中也进⾏着砷的氧化作⽤。当⼟壤中施⼊亚砷酸盐后，三价砷逐渐消失⽽产⽣五价砷。所以尽管As5+被认为是热⼒学上最稳定的形式，⽽实际上海⽔中三价砷的氧化作⽤很缓慢。还原：⼀是基于抗性的把砷酸盐还原成亚砷酸盐，⽽后排出体外；⼆是基于⽣长的利⽤砷酸盐作为末端电⼦受体来氧化有机物取得能量⽣长。有些细菌如微球菌以及某些酵母菌、⼩球藻等可使砷酸盐还原为更毒的亚砷酸盐，海洋细菌也有这种还原作⽤。
甲基化：即形成三甲基砷。⼟壤和底泥中⽆机砷化物在微⽣物的作⽤下，会发⽣砷的甲基化，形成甲基砷酸盐、甲基亚砷酸盐、⼀甲基胂、⼆甲基胂和三甲基胂，后⾯三种有机砷的沸点⽐较低，具有挥发作⽤。砷转化过程在修复砷污染环境中的应⽤。有机砷可以在微⽣物的作⽤下，脱甲基形成⽆机砷，⼀甲基砷等可转化为砷化氢，它的毒性很⼤。因此，⽤砷化物作为杀⾍剂和除草剂的系统⾥，可能对那⾥的⼯作⼈员存在着潜在危害。5．含⾦属污⽔⽣物处理的机理。
利⽤微⽣物胞外多聚物结合含⾦属污⽔的⾦属是最常⽤的处理⽅法，这种⽅法被称为微⽣物膜法（microbial biofilms）。湿地处理是⼀种费⽤——效益好、效率⾼的从污⽔（如酸矿⽔）中去除⾦属的⽅法。
湿地⽣物修复的机制包括：微⽣物对⾦属的吸附、⾦属的⽣物富集，细菌对⾦属的氧化和硫酸盐还原。此外，湿地中⾼等植物
和藻类的⽣长⼜使湿地产⽣⼤量的有机质，这⼜促进了硫酸盐还原微⽣物的⽣长和有机物对⾦属的吸附。6．⾦属污染环境⽣物修复主要⽅法。
原位固定⾦属也称为⾦属吸收，其主要依赖于⼀些微⽣物产⽣⾦属络合多聚物（胞外的和胞内的）的能⼒许多微⽣物的胞外表聚物对各种⾦属有很⾼的亲合⼒。利⽤微⽣物固定⾦属的⽅法是：先将能够产⽣多聚物的微⽣物接⼊污染⼟壤并促使繁殖，提⾼产⽣多聚物的微⽣物数量，从⽽增加存在于⼟壤的多聚物数量。第⼗⼆章微⽣物的⽣理⽣化过程与环境污染
1.能引起环境污染的微⽣物代谢产物有哪些？简述它们的产⽣条件、危害特点和防治措施。微⽣物在代谢过程中会产⽣⼀些常见的简单化学物质，主要是含氮化合物、含硫化合物等，这些物质在环境中的积累可造成危害，微⽣物也可产⽣⼀些特殊的化学物质，如具有毒性的甲基汞、致癌变的亚硝胺和毒素等。
A氨。释放到⼤⽓中的氨主要由微⽣物异养代谢活动产⽣。⼟壤中有机物（包括动植物残体）、动物排泄物、含氮化肥的⽣物分解是⼤⽓中氨的主要来源。
B硝酸盐是微⽣物在有氧条件下分解含氮物质的终产物。微⽣物将有机物转化为氨，再进⼀步转化⽣成NO3-。硝酸盐在胃肠道中被细菌转化为亚硝酸以后，被吸收到⾎液中，使⾎红蛋⽩中的⼆价铁转变成三价铁，⾎红蛋⽩失去运输氧的能⼒，组织细胞缺氧坏死。
C亚硝酸盐是正铁⾎红蛋⽩症的致病因⼦，并能抑制⾼等植物的⽣长。亚硝酸盐是⾃养的硝化细菌在好氧条件下转化氨⽣成硝酸盐的中间产物，也可由硝酸盐在兼性厌氧的硝酸盐还原菌作⽤下产⽣。
D硫化物。硫化氢可以使⼈和动物中毒，腐蚀排⽔管道等，其强烈的臭味同样也是⼀种污染。⽔体中含有0.1ppm的硫化氢即可对动物的⽣存造成影响。硫化氢同样会对植物根产⽣毒害。
微⽣物产⽣硫化氢有两个途径：（1）反硫化作⽤或硫酸盐还原作⽤，即硫酸盐、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。硫酸盐还原菌⼴泛存在于污泥、排⽔不良的⼟壤等缺氧环境。（2）含硫有机物在厌氧分解时产⽣硫化氢。分解含硫有机物的微⽣物很多，引起含氮有机物分解的氨化微⽣物都能分解含硫有机物产⽣硫化氢。
E甲基汞是毒性很强的挥发性物质，⽇本的⽔俣病就是由甲基汞引起的。早在1968年，瑞典科学家Jenson 等发现，⽔底的污泥能使汞甲基化。微⽣物在甲基汞的⽣成过程起了直接和间接作⽤。（1）直接作⽤是微⽣物借活细胞的酶系参与转化，例如含有甲基钴铵素的微⽣物将甲基转移⽽⽣成甲基汞。（2）间接作⽤即微⽣物细胞外的⾮酶甲基化反应。⽐如，微⽣物先将环境中的维⽣素B12（钴铵素）转化为甲基钴铵素，然后甲基钴铵素通过化学作⽤传递甲基，和汞化合⽣成甲基汞。2.微⽣物与⾦属腐蚀有何关系？
有关⾦属腐蚀的微⽣物种类很多，其中重要的是直接参与⾃然界硫、铁和氮循环的微⽣物。如硫氧化细菌和硫酸盐还原菌、铁氧化细菌和铁细菌、硝化细菌和反硝化细菌等。这些细菌按其⽣长发育中对氧的要求，⼜可分为好氧腐蚀菌和厌氧腐蚀菌两类。
铁细菌分布⼴泛，形态多样，有杆状、球状和丝状。常见的铁细菌种类有嘉利翁⽒菌、鞘铁细菌、铁细菌和球⾐细菌等。铁细菌不是直接⾷取铁，⽽是其⽣命活动的结果直接或间接参与了钢铁的腐蚀过程。
微⽣物腐蚀⾦属的主要途径：①形成氧差电池腐蚀⾦属②促进阴极去极化过程③代谢产物引起腐蚀
主要防⽌措施：采⽤耐腐蚀材料；加防护层；阴极保护；限制营养源；控制微⽣物⽣长的环境条件；采⽤化学杀菌剂和抑菌剂3.细菌毒素的主要种类和特征？
许多微⽣物如细菌、放线菌、真菌、藻类都可以产⽣毒素，对环境造成污染，引起⼈和动物病害。如黄曲霉素是⼀种强致癌物质，细菌产⽣的毒素能引起多种疾病，藻类毒素会引发⾷物中毒等
细菌毒素：细菌毒素是细菌引起⼈类疾病和动植物病害的主要原因。细菌毒素分为外毒素和内毒素。外毒素是指细菌在⽣命活动过程中分泌到体外的毒素，多为蛋⽩质性质，其毒性⼤于内毒素，但不及内毒素耐⾼温，⼀般加热到60℃以上毒性即可被破坏。内毒素是细菌在细胞内产⽣的，只有当细胞破裂后才释放出来的毒素。（由于细菌内毒素⼀般都是在动物循环系统内释放时才产⽣毒效，因此环境中的内毒素⼀般没有多⼤危险，危险主要来⾃外毒素。）
放线菌毒素：某些放线菌产⽣的代谢物可以使⼈和动物中毒，有的还有致癌作⽤。如链霉菌属（Streptomyces）放线菌产⽣的放线菌素就可以致癌；洋橄榄霉素是肝链霉菌的产物，毒性很强，可以诱发肝、肾、胃、脑等的癌变；链脲菌素是从不产⾊的链霉菌中分离到的，可以诱发肝、肾、胰脏等的癌变。放线菌素D是强烈的核酸合成抑制剂，故临床上⼜可⽤作抗癌剂。真菌毒素：真菌毒素是指以霉菌为主的所有真菌代谢活动产⽣的毒素。不同的菌种可产⽣同样的毒素，如
黄曲霉和寄⽣曲霉都可以产⽣黄曲霉素，同⼀菌种也可以产⽣不同的毒素，如岛青霉可以产⽣岛青霉毒素、黄天精、环氯素等。
现已发现的真菌毒素达300多种，其中毒性最⼤的如黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、黄绿青霉素、红⾊青霉毒素B、青霉酸等。鉴于产毒素真菌侵染范围⼴，真菌中毒事件时有发⽣，造成重⼤损失，因此，在⽣产实践中应严格防⽌霉菌的污染和滋长。藻类毒素：藻毒素是细胞内毒素，通过坏死的藻细胞向⽔体释放，造成⾷藻的鱼、贝类动物、⽔鸟等中毒，并可在这些动物体内积累，并通过⾷物链转移。
藻毒素种类：淡⽔藻毒素、⽣物碱类神经毒素、细胞毒素、海洋藻毒素4.藻类毒素有哪些危害？产⽣藻毒素的藻类主要有哪些？
藻类毒素：藻毒素是细胞内毒素，通过坏死的藻细胞向⽔体释放，造成⾷藻的鱼、贝类动物、⽔鸟等中毒，并可在这些动物体内积累，并通过⾷物链转移。
藻毒素种类：淡⽔藻毒素、⽣物碱类神经毒素、细胞毒素、海洋藻毒素
富营养化湖泊中的藻类毒素对环境和⼈类健康的危害已成为全球关注的重⼤环境问题之⼀。藻类毒素能强烈地抑制蛋⽩磷酸酶（PP1、pp2a）的活性，是⼀种强烈的促癌剂。藻类毒素的毒性很强，譬如MC-LR的毒性可与化学类有机磷神经毒剂相当。藻类毒素进⼊⼈体的途径主要是通过饮⽤⽔和被污染的⽔产品（鱼、虾、蟹、软体动物等）。⽽中国湖泊中有毒蓝藻⽔华的发⽣频率、毒素含量均很⾼，⽔产品中毒素⽔平也可能很⾼，加之中国淡⽔⽔产品在⽔产品总量中的⽐例⾼达40-50%。因此，微囊藻毒素对⽔产品⾷⽤安全性的影响关系到中国⼈民的健康5.什么是⽔体富营养化？
⽔体富营养化是指⽔体营养物质的富集过程以及由此引发的不良后果。富营养化⽔体中营养物质含量⾼、异养细菌数量⼤、藻类⼤量增殖、⽔体的透明度低、⽣物群落结构改变、⽣物多样性下降。⽔体富营养化带来渔业、旅游等多⽅⾯的损失，藻类⼤量繁殖产⽣的颜⾊和⽓味也给⽔处理了增加难度，藻类毒素还危及⼈类健康。⽔体由贫营养变为富营养的⾃然过程⼗分缓慢，但⼈类活动会⼤⼤加快这⼀进程。⼀般说的富营养化都是指⼈为的富营养化。湖泊富营养化程度的加深会导致湖泊⽼化，最后沼泽化⽽消亡。
6.富营养化⽔体有何特征？1.⽔体中的氮磷浓度⾼，负荷量⼤2.多数⽔体⽣产⼒异常⾼。3.⽣物群落结构发⽣改变7.简述⽔体富营养化的危害。
富营养化会影响⽔体的⽔质，会造成⽔的透明度降低，使得阳光难以穿透⽔层，从⽽影响⽔中植物的光合作⽤，可能造成溶解氧的过饱和状态。溶解氧的过饱和以及⽔中溶解氧少，都对⽔⽣动物有害，造成鱼类⼤量死亡。同时，因为⽔体富营养化，⽔体表⾯⽣长着以蓝藻、绿藻为优势种的⼤量⽔藻，形成⼀层“绿⾊浮渣”，致使底层堆积的有机物质在厌氧条件分解产⽣的有害⽓体和⼀些浮游⽣物产⽣的⽣物毒素也会伤害鱼类。因富营养化⽔中含有硝酸盐和亚硝酸盐，⼈畜长期饮⽤这些物质含量超过⼀定标准的⽔，也会中毒致病。
在形成“绿⾊浮渣”后，⽔下的藻类会因得不到阳光照射⽽呼吸⽔内氧⽓，不能进⾏光合作⽤。⽔内氧⽓会逐渐减少，⽔内⽣物也会因氧⽓不⾜⽽死亡。死去的藻类和⽣物⼜会在⽔内进⾏氧化作⽤，这时⽔体也会变得很臭，⽔资源也会被污染的不可再⽤。
①破坏⽔产资源；②藻类种类减少，⼀些藻类不适合做鱼的饵料，危及鱼类；③危及⽔源；④加快湖泊的⽼化进程；8.简述⽔体富营养化的成因和评价指标？
富营养化的主要原因是由于超过⽔体⾃净能⼒的有机物或⽆机的植物性营养物进⼊⽔体。营养物是最重要的影响因素。微⽣物的活动加速了营养物质在⽔中的循环，加剧了富营养化程度。
⼈们在评价⽔体的富营养化程度时，常选择那些与富营养化过程最为密切的项⽬做为评价参数，如透明度、⽔⾊、溶解氧、耗氧量、总氮、总磷以及浮游植物的现存量和⽣产量等。从贫营养状态到富营养状态过程中，N、P是藻类繁殖的限制因⼦。⼀般认为，⽔体中的总磷（TP）浓度为0.02 mg/L，TN 浓度为0.2 mg/L 是湖泊富营养化的发⽣浓度9.防治⽔体富营养化的措施有哪些？
富营养化⽔体的修复措施⼀类是环境技术，即⽤⽔处理技术消除进⼊⽔体中的N、P和有机污染物等，如截污分流和污⽔集中处理，主要⽤于控制点源污染；另⼀类为⽣态技术，即改善⽣态系统和周围的环境、减少不利的理化因素（N、P和有机污染物等）和⽣物因素，如底泥疏浚，引清消污，集⽔区绿化、⽔⽣植物恢复、⽣物操纵等，其⽬的是控制⾯源污染和加快⽔体的恢复速度。现在主要的物理处理⽅法有底泥疏浚、引⽔冲洗、机械曝⽓等，⼀⽅⾯⼯程量巨⼤、运⾏成本⾼，另⼀⽅⾯对污染严重的河湖进⾏底泥疏浚，易导致底层的沉积物发⽣悬浮和扩散，促进了沉积物中的氮、磷营养盐及其所吸附的⾦属离⼦的释放，从⽽使⽔体环境⾯临受沉积物中释放的重⾦属离⼦及氮、磷营养盐⼆次污染的风险；化学⽅法有投加混凝剂和除藻剂等，虽然能在短期内取得⼀定效果，但也存在着治理不彻底、成本⾼的问题，特别是会产⽣⼆次污染，引发新的⽣态问题；现流⾏的⽣物和⽣态修复，通过微⽣物降解和⽔⽣植物的吸收、转移或⽣态浮床、滤床的过滤、吸附等措施来消减⽔体中的氨氮。此类⽅法虽避免了⼆次污染问题，但受⾃然环境影响⼤，要求条件苛刻，同时相对于其它处理技术⽽⾔，更有周期长、见效慢的缺点
第⼗三章污染环境的微⽣物监测1.污染压⼒下的微⽣物群落有何特征？
①异养菌数量。在污染压⼒下异养菌数量的改变和污染的性质有着密切的联系。⼀般来说，当含有可以被细菌利⽤的有机物的污⽔如⽣活污⽔、⾷品⼯业废⽔、屠宰⼚废⽔进⼊⽔体后可使异养细菌数量⼤⼤增加。在排污⼝附近，异养细菌的数量就相当惊⼈。⽽当对微⽣物有毒物质存在或微⽣物的⽣长环境如温度、pH值等发⽣⼤幅度的改变时，都可以使异养菌的数量减少。②物种多样性。群落中物种多样性指的是群落中物种的数⽬（丰富度）和各个物种的相对密度（群落的异质性）。群落中所含的种类越多，物种的多样性就越⼤。在特定的环境中，微⽣物的多样性还可以⽤菌落类型来简单表⽰，菌落类型越多，多样性就越⼤。⽬前，物种的多样性已经作为⼀个敏感的群落指标，被⼴泛地运⽤于评价污染物对群落结构的影响。
③群落结构。当环境发⽣改变后，微⽣物的群落结构也会发⽣变化。原有微⽣物之间、微⽣物与环境因⼦的关系、群落中的优势种群以及各个种群所处的地位等和原来都会有变化。环境污染同样对浮游动物群落有重⼤影响，使浮游动物群落结构趋于简单，多样性指数下降，杂⾷性浮游动物数量增加，季节变动逆转，浮游植物与浮游动物间转化效率降低，⼩型浮游动物的数量增加。此外，蓝藻“⽔华”不仅引起浮游动物种类的演替，⽽且也造成植⾷性浮游动物现存量的减少。
④代谢功能。污染物会对微⽣物群落的代谢功能产⽣重⼤影响，微⽣物的⽣物合成速率、⽣长率、呼吸率等都会受到影响。如有毒物质如有机氯和有机磷的杀⾍剂、除草剂，重⾦属、⽯油等都可抑制光合作⽤。所以，可通过测定微⽣物的代谢活动，如光合作⽤、呼吸作⽤、固氮作⽤以及测定某些重要酶类如脱氢酶的活性等来监测环境污染。⼀般常⽤微⽣物代谢活性来研究代谢功能的变化。代谢活性⼀般⽤⽐活性指数来表⽰。⽐活性指数包括Vmax/总细菌数和活性细菌数/总细菌数。Vmax为葡萄糖的最⼤矿化（或吸收，同化）速率。⼀般受到有机物污染的⽔体中微⽣物的⽐活性提⾼，⽽受到重⾦属污染的⽔体⽐活性降低。
2.什么是⽣物富集？
指⽣物个体或处于同⼀营养级的许多⽣物种群，从周围环境中吸收并积累某种元素或难分解的化合物，导致⽣物体内该物质的浓度超过环境中浓度的现象。富集系数=⽣物体内污染物的浓度/⽣存的环境中污染物浓度。⽣物富集主要决定与微⽣物本⾝的特性，特别是微⽣物体内能够存在的能够和污染物结合的活性物质活性强弱和数量。（微⽣物体内很多组分都能和污染物结合形成稳定的结合物:葡萄糖和果糖、蛋⽩质和氨基酸、脂类、核酸）3.⼀般环境污染的指⽰微⽣物有哪些？
指⽰微⽣物是指⽤以指⽰和评价环境样品污染程度和性质的代表性微⽣物。⼀般指⽰物：异养细菌总数、霉菌和酵母菌总数；粪便指⽰物：⼤肠菌群、粪⼤肠菌、粪链球菌、产⽓莢膜梭菌、噬菌体和总异养细菌等。致突变污染物的微⽣物检测：⿏伤寒沙门⽒菌/哺乳动物微粒体酶试验/Ames试验。发光细菌检测：明亮发光杆菌。4.对微⽣物有机氯农药对微⽣物的毒性主要表现在哪些⽅⾯？5.粪便污染的指⽰微⽣物有哪些？各有何优缺点？6.试述Ames试验的基本原理。
是利⽤⿏伤寒沙门⽒菌（Salmonella typhimurium）的组氨酸营养缺陷型菌株（his-）在致突变物的作⽤下发⽣回复突变的性能来检测物质的致突变性。常⽤的组氨酸营养缺陷型（his-）菌株有五种，都含有控制组氨酸合成的基因。当培养基中不含有组氨酸时只有极少数的细胞可以发⽣⾃发回复突变作⽤，形成在显微镜下才可以观察到的微菌落。但是当受到某种致突变物质的作⽤时，菌体内的DNA会受到损害，⼤量细胞发⽣回复突变，在特定部位会发⽣基因突变⽽回复为野⽣菌型，⾃⾏合成组氨酸，在这样的情况下，培养基中没有组氨酸该菌种也能⽣长，形成⾁眼就可以看见的菌落。7.污染物⽣物毒性的微⽣物检测⽅法有哪些？发光细菌的微毒检测法有何优点？8.试述微⽣物传感器的⼯作原理。
9.分⼦⽣物学技术应⽤在环境污染的微⽣物监测的哪些⽅⾯？第⼗四章微⽣物与环境⽣物技术第⼗五章环境微⽣物与现代⽣物技术2005年《环境微⽣物学》期末考试试卷（A）姓名学号成绩
⼀、名词解释（30分）1.共⽣
是两种⽣物之间⼀种最紧密的关系，这两种⽣物专⼀性地⽣活在⼀起，⽣理上有⼀定的分⼯，相互依存，彼此得益，甚⾄不能分开⽽独⽴⽣活，形态上常常形成特殊的共⽣体。2.反硫化作⽤
硫酸盐还原为H2S的过程称为反硫化作⽤。3.酶联免疫检测技术
酶联免疫检测技术是根据抗原抗体反应具有⾼度的特异性，以酶作为标记物，与已知抗体结合，但不影响其免疫学特性，然后将酶标记物的抗体作为标准试剂来鉴定未知的抗原。4.⼤肠菌群
⼤肠菌群是⼀群需氧和兼性厌氧的，能在37℃培养24h内使乳糖发酵产酸产⽓的⾰兰⽒阴性⽆芽胞杆菌，包括埃希⽒菌属(Escherichia)、柠檬酸杆菌属(Citrobacter)、肠杆菌属(Enterobacter)、克雷伯⽒菌属(Klebsiella)等，⼜称总⼤肠菌群。5.氧化沟⼯艺
在环状的氧化沟中某⼀点或多点设置曝⽓机，污泥沿氧化沟循环流动。在曝⽓机的下游区段为好氧段，进⾏去碳和硝化。远离曝⽓机的区段直⾄曝⽓机上游端为缺氧段，废⽔在缺氧段起始点进⼊。反硝化细菌可利⽤废⽔中的碳源和好氧段来的硝酸盐进⾏反硝化脱氮。6.发光菌检测法
发光菌检测法是以⼀种⾮致病的明亮发光杆菌作指⽰⽣物，以其发光强度的变化为指标，测定环境中有害有毒物质的⽣物毒性的⼀种⽅法。7.湖泊富营养化
湖泊富营养化是指湖泊等⽔体接纳过量的氮、磷等营养性物质，使藻类以及其他⽔⽣⽣物异常繁殖，⽔体透明度和溶解氧变化，造成湖泊⽔质恶化，加速湖泊⽼化，从⽽使湖泊⽣态系统和⽔功能受到阻碍和破坏。8.⽣物膜法
是利⽤微⽣物群落附着在固体填料表⾯⽽形成的⽣物膜来处理废⽔的⼀种⽅法。9.卫⽣填埋
它是在传统的堆放基础上，从环境免受⼆次污染的⾓度出发⽽发展起来的⼀种较好的固体废弃物处理法10. ⽣物墙
⽣物墙或称为⽣物屏障就是在地下⽔流动的前⽅建⽴⼀个⽣物活性区域，当污染的地下⽔流过这个活性区域的时候，有机污染
物就得到降解，从⽽达到净化地下⽔的⽬的。⼆、问答题（70分）
1. 微⽣物在氮素循环中的作⽤是什么？(1)固氮作⽤
将分⼦态的氮转变为结合态氮的作⽤称为固氮作⽤，地球上80%～90%的结合态氮来⾃微⽣物还原分
⼦态氮，因此，⽣物固氮是⾃然界中⼀个最重要的固氮⽅式。⽣物固氮除了需要固氮酶以外，还要有A TP、还原态的铁氧化还原蛋⽩和其他的细胞⾊素和辅酶。⾃然界中微⽣物的固氮主要分为⾃⽣固氮、共⽣固氮和联合固氮三种。(2) 氨化作⽤
有机氮化物在微⽣物的分解作⽤下释放出氨的过程，称为氨化作⽤。含氮有机物包括蛋⽩质、核酸、尿素、尿酸和⼏丁质等，它们都可以被各种细菌、放线菌和真菌所分解，并释放出氨。有很强氨化能⼒的氨化菌主要包括芽胞杆菌、梭菌、⾊杆菌、变形杆菌、假单胞菌、放线菌以及曲霉、青霉、根霉、⽑霉等。(3) 硝化作⽤
把氨或铵离⼦氧化成硝酸盐的过程称为硝化作⽤。硝化作⽤分为两个阶段，第⼀阶段是氨变成亚硝酸，第⼆阶段是亚硝酸变成硝酸，它们分别由亚硝化细菌和硝化细菌来完成。(4) 反硝化作⽤
在厌氧条件下，微⽣物还原硝酸盐为HNO2、HNO、NH4＋、N2等过程称为反硝化作⽤。反硝化作⽤包括同化硝酸盐还原作⽤和异化硝酸盐还原作⽤。同化硝酸盐还原作⽤是指NO3－⽤作微⽣物氮源时，它被还原成NH4＋，然后合成有机氮。此过程消除了⼟壤中硝态氮易流失、淋失的途径。(5) 厌氧氨氧化
在厌氧条件下，微⽣物以硝酸盐为电⼦受体，以氨为电⼦供体进⾏氨的氧化称为厌氧氨氧化。2. 酸性矿⽔产⽣的机理是什么？
酸性矿⽔的形成是由FeS2氧化产⽣硫酸⽽引起的。在pH中性时，氧⽓氧化FeS2主要是⾮⽣物学的化学反应。在pH低于4.5时，化学氧化能⼒⼤⼤减弱，取⽽代之的是⽣物氧化。在pH4.5～3.5的范围内，柄细菌⽣⾦菌属(Metallogenium)可催化该反应。当pH下降到3.5以下时，硫杆菌属中的嗜酸细菌发挥作⽤。在这个阶段，微⽣物催化的氧化速度⽐单纯的化学氧化速率要⾼⼏百倍。具体过程见以下反应式：
2FeS2 + 7O2 + 2H2O →2Fe2＋ + 4SO42－ + 4H＋(1)
纯化学的和微⽣物的氧化作⽤使FeS2变为硫酸盐并产⽣氢离⼦，环境pH值下降。2Fe2+ + 1/2O2 + 2H+→2Fe3+ + H2O (2)
可溶性的亚铁离⼦(Fe2＋)被氧化为⾼铁离⼦(Fe3＋)，此过程主要是氧化亚铁硫杆菌(T. ferrooxidans)起作⽤。8Fe3+ + S2- + 4H2O →8Fe2+ + SO42- + 8H+ (3)
反应(2)⽣成的⾼铁离⼦能通过⾮⽣物学的反应把其余硫化物氧化为硫酸，使环境pH值继续下降，⽽⾼铁离⼦被重新还原为亚铁离⼦，再进⾏(2)式的反应。FeS2的全部氧化反应可总结为(4)式。
2FeS2 + 15/2O2 + H2O →Fe 2(SO4)3+ H2SO4 (4)
反应产物硫酸不仅使环境的酸性增强，⽽且使各种⾦属离⼦溶解到酸性矿⽔中，产⽣⼀系列的环境问题，危害极⼤。酸性矿⽔进⼊天然⽔体后，使天然⽔⽔质下降，毒害鱼类等⽔⽣⽣物，⽔⽣⽣态系统遭到破坏。因此，被酸性矿⽔污染的⽔体不适宜作为⼯农业⽣产⽤⽔和⼈类⽣活的饮⽤⽔。3. 芳⾹烃微⽣物降解的机理是什么？
芳⾹烃由加氧酶氧化为⼉茶酚，⼆羟基化的芳⾹环再氧化，邻位或间位开环。邻位开环⽣成已⼆烯⼆酸，再氧化为β—酮已⼆酸，后者再氧化为三羧酸循环的中间产物琥珀酸和⼄酰辅酶A。间位开环⽣成2—羟已⼆烯半醛酸，进⼀步代谢⽣成甲酸、⼄醛和丙酮酸。
4. 砷的微⽣物转化过程是什么？(1) 砷的氧化和还原
假单胞菌、黄单胞菌、节杆菌、产碱菌等细菌氧化亚砷酸盐为砷酸盐，使之毒性减弱。微⽣物的这种活性是湖泊中亚砷酸盐氧化为砷酸盐的主要原因。⼟壤中也进⾏着砷的氧化作⽤。当⼟壤中施⼊亚砷酸盐后，三价砷逐渐消失⽽产⽣五价砷。⽽另外有些细菌如微球菌以及某些酵母菌、⼩球藻等可使砷酸盐还原为更毒的亚砷酸盐，海洋细菌也有这种还原作⽤。所以尽管As5+被认为是热⼒学上最稳定的形式，⽽实际上海⽔中三价砷的氧化作⽤很缓慢。(2) 砷的甲基化和脱甲基化
⼟壤和底泥中⽆机砷化物在微⽣物的作⽤下，会发⽣砷的甲基化，形成甲基砷酸盐、甲基亚砷酸盐、⼀甲基胂、⼆甲基胂和三甲基胂，后⾯三种有机砷的沸点⽐较低，具有挥发作⽤。有机砷可以在微⽣物的作⽤下，脱甲基形成⽆机砷，⼀甲基砷等可转化为砷化氢，它的毒性很⼤。因此，⽤砷化物作为杀⾍剂和除草剂的系统⾥，可能对那⾥的⼯作⼈员存在着潜在危害。细菌如甲烷杆菌(Methanobacterium)和脱硫弧菌(Desulfovibrio)、酵母菌如假丝酵母(Candida)，尤其霉菌如镰⼑霉
(Fusarium)、曲霉(Aspergillus)、帚霉(Sxopulariopsis)、拟青霉(Paecilomyces)都能转化⽆机砷为甲基胂。砷⽣物甲基化中的甲基供体也是甲基钴氨素。
5. 活性污泥中微⽣物的种类和活性污泥的功能是什么？
活性污泥法是利⽤某些微⽣物在⽣长繁殖过程中形成表⾯积较⼤的菌胶团来⼤量絮凝和吸附废⽔中污染物，并在氧的作⽤下，将这些物质同化为菌体本⾝的组分，或将这些物质氧化为⼆氧化碳、⽔等物质，从⽽达到降低⽔体中有机污染物浓度的⽬的。这种具有活性的微⽣物菌胶团或絮状的微⽣物群体称为活性污泥。利⽤这种活性污泥处理废⽔的⽅法称为活性污泥法。(1) 活性污泥的⽣物组成
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