水处理生物学-第二章-2)

水处理生物学总复习第一章绪论1 什么是微生物包括一群个体微小的、结构简单的无细胞形态或单细胞或多细胞的生物。

一般在显微镜下才能看到。

大多为单细胞。

2 微生物的共同特性有哪些1 个体小，形态简单；2 分布广，种类多；3 繁殖快，数量大；4 比值大，代谢强5 适应强，易变异。

为什么微生物较其他生物容易变异呢多数微生物为单细胞，结构简单，整个细胞直接与环境接触，易受环境因素影响，引起遗传物质DNA的改变而发生变异，由于数量庞大，也可以在短时间内出现大量变异后代，当环境变化时，微生物会大量死亡，活下来的微生物往往会发生结构和生理特性的变异以适应变化了的环境。

3 微生物命名常用的双命名法的主要规定依照国际命名法则——林奈Carl von Linne的“双名法”。

例如，枯草芽孢杆菌的学名为 Bacillus subtilis Cohn属名种名命名人4 微生物的分类单位界、门、纲、目、科、属、种。

“种”为最基本的命名单位第二章原核微生物1 细菌有哪几种基本形态自然界中常见的形态基本构造球状菌杆状菌螺旋状菌球状菌：呈现球状，按期排列的形式，又可分为数种。

一般直径为~2单球菌分裂后的细胞分散而单独存在的球菌.双球菌分裂后两个球菌成对排列的为双球菌.链球菌分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状四联球菌分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂，分裂后每四个细胞在一起呈田字形.八叠球菌按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌在一起成立方体形葡萄球菌分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄杆状菌：常呈现短杆（球杆）状一般长1~5，宽度~1多数单个存在，也有成链状螺旋菌：宽度常在~5之间，长度则因为种类的不同而有很大的差异（5~15 ）螺菌：呈多弯曲弧菌：呈弓形自然界中杆菌最常见，球菌次之，而螺旋菌最少。

一般，幼龄菌和生长条件适宜时，菌体形态正常；老龄菌或在生长条件改变时，细菌出现畸形。

2 细菌革兰氏染色原理及步骤关键步骤革兰氏染色法（Gram stain)：细菌的鉴别性染色。

水处理生物学第一章绪论生物划分为：界、门、纲、目、科、属、种五界系统：原核生物界、原生生物界、植物界、真菌界、动物界林奈双命名法规定：每种生物的学名由两个拉丁词组成，前一词为该种的所在属的属名。

第二个词为种名，表示该物种的主要特征或产地。

细菌等微生物的命名与动、植物都采用林奈双命名法微生物：是肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称特点：种类多、分布广、繁殖快、易变异、个体微小底栖小型动物：常称为水下哨兵第二章原核微生物细菌：一类单细胞、个体微小、结构简单、没有真正细胞核的原核生物。

分为球状、杆状和螺旋状。

以杆菌最为常见，球菌次之，螺旋菌最少。

基本结构：细胞壁、原生质体（包括细胞膜、细胞质、核质、内含物）革兰氏染色法：结晶紫初染，碘液媒染，酒精脱色，用蕃红或沙黄复染。

G阳性（G+）蓝紫色和G阴性（G-）红色原理：通过初染和媒染后，在细菌细胞的细胞壁及膜上结合了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。

革兰氏阳性细菌胞壁较厚、肽聚糖含量较高和分子交联度较紧密，故在酒精脱色时，肽聚糖网孔会因脱水而发生明显收缩，再加上它不含脂类，酒精处理也不能在胞壁上溶出大的空洞或缝隙，结晶紫与碘复合物仍组留在细胞壁内，使其呈现出蓝紫色。

革兰氏阴性细菌细胞壁较薄、肽聚糖位于内层且含量低和交联松散，与酒精反应后肽聚糖不易收缩，加上他的脂类含量高且位于外层，所以酒精作用时细胞壁上会出现较大的空洞或缝隙，结晶紫和碘的复合物就很容易被溶出细胞壁，脱去原来初染的颜色。

当番红或者沙黄复染时，细胞就会带上复染染料的红色。

真细菌：不管是G+和G—细菌，其细胞壁中均含有肽聚糖及D-型氨基酸。

细胞壁功能：1保持细胞形态和提高细胞的机械强度，使其免受渗透压等外力损伤2为细胞的生长、分裂所必须3作为鞭毛的支点，实现鞭毛的运动4阻碍大分子有害物质进入细胞5赋予细胞特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。

细胞膜结构：镶嵌模型1磷脂双分子组成膜的基本骨架2磷脂分子在细胞膜中以多种方式不断运动，膜有流动性3膜蛋白以不同方式分布在膜的两侧或磷脂层中功能：1选择性地控制细胞内外物质的运送和交换2维持细胞内正常渗透压3合成细胞壁组分和荚膜的场所4进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地5许多代谢酶和运输酶以及电子呼吸链组成的所在地6鞭毛的着生和生长点核区：指在于细胞质内、无核膜包裹、无固定形态的原始细胞核。

水处理生物学课程教学大纲课程名称：水处理生物学课程名称：Water Treatment Biology课程类型：专业基础必修课学时：40适用对象：给水排水工程专业本科先修课程：无一、课程的性质、目的与任务“水处理生物学”是给水排水工程专业的一门专业基础课。

本课程的任务是使学生系统掌握微生物学的基本知识，了解微生物的形态、掌握微生物的生理特性、控制以及利用它们的方法，掌握微生物、水生植物、水生动物等在水体净化和水处理中的作用机理，熟悉水中微生物的检验方法等。

二、课程的内容及学时分配第一单元绪论（建议学时数：2学时）本单元的学习目的和要求：了解微生物学的发展；微生物、水生动物、水生植物在水处理中的作用；水中常见的微生物等。

本单元的重点和难点：水中常见的微生物。

第二单元细菌的形态和结构（建议学时数：2学时）本单元的学习目的和要求：细菌的形态、大小；细菌的细胞结构及各结构的功能；细菌的菌落特征。

本单元的重点和难点：细菌的细胞结构及各结构的功能。

第三单元细菌的生理特性（建议学时数：6学时）本单元的学习目的和要求：细菌的营养成分和营养类型；酶的特性及米-门公式；细菌的呼吸类型；环境因素对细菌生长的影响。

本单元的重点和难点：酶的特性及米-门公式；细菌的呼吸类型。

第四单元细菌的生长和遗传变异（建议学时数：4学时）本单元的学习目的和要求：细菌的计数方法；细菌生长测定方法；细菌的生长及其特性；细菌的遗传与变异及其应用。

本单元的重点和难点：细菌的生长及其特性。

第五单元其他微生物（建议学时数：6学时）本单元的学习目的和要求：放线菌、光合细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物、病毒和噬菌体；微生物之间的关系。

本单元的重点和难点：藻类、原生动物；微生物之间的关系。

第六单元水的微生细菌学（建议学时数：4学时）本单元的学习目的和要求：水中的细菌及其分布；水中的病原菌、大肠菌群及其测定方法；水中微生物的控制方法；水中的病毒及其检验。

《水处理生物学》习题及题答案第一章绪论1水中常见的微生物种类有哪些？水中的主要微生物分为非细胞生物（病毒）和细胞生物两种类型。

在细胞生物中又分为古菌、原核生物（如细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体等）、真核生物。

真核生物又可细分为藻类、真菌（如酵母菌、霉菌等）、原生动物（分为肉足类、鞭毛类、纤毛类）、微型后生动物。

2 微生物有哪些基本特征？为什么？微生物除了具有个体微小、结构简单、进化地位低等特点外，还具有以下特点：（1）种类多。

（2）分布广。

微生物个体小而轻，可随着灰尘四处飞扬,因此广泛分布于土壤、水和空气等自然环境中。

土壤中含有丰富的微生物所需要的营养物质，所以土壤中微生物的种类和数量很多。

（3）繁殖快。

大多数微生物在几十分钟内可繁殖一代，即由一个分裂为两个。

如果条件适宜，经过10h 就可繁殖为数亿个。

（4）易变异。

这一特点使微生物较能适应外界环境条件的变化。

第二章原核微生物1 以形状来分，细菌可分为哪几类？细菌的形态大致上可分为球状、杆状和螺旋状（弧菌及螺菌）3种，仅少数为其他形状，如丝状、三角形、方形和圆盘形等。

球状、杆状和螺旋状是细菌的基本形态。

自然界中，以杆菌最为常见，球菌次之，螺旋菌最少。

2 细菌的细胞结构包括一般结构和特殊结构，简单说明这些结构及及其生理功能。

细菌的基本结构包括细胞壁和原生质两部分。

原生质位于细胞壁内，包括细胞膜（细胞质膜）、细胞质、核质和内含物。

细胞壁是包围在细菌细胞最外面的一层富有弹性的、厚实、坚韧的结构，具有固定细胞外形和保护细胞不受损伤等多种功能。

细胞壁的主要功能有：①保持细胞形状和提高细胞机械强度，使其免受渗透压等外力的损伤；②为细胞的生长、分裂所必需；③作为鞭毛的支点，实现鞭毛的运动；④阻拦大分子有害物质（如某些抗生素和水解酶）进入细胞；⑤赋予细胞特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。

细胞膜又称细胞质膜、质膜或内膜，是一层紧贴着细胞壁而包围着细胞质的薄膜（厚约7～8nm），其化学组成主要是蛋白质、脂类和少量糖类。

水处理生物学总复习第一章绪论1 什么是微生物？包括一群个体微小的、结构简单的无细胞形态或单细胞或多细胞的生物。

一般在显微镜下才能看到。

大多为单细胞。

2 微生物的共同特性有哪些？1 个体小，形态简单；2 分布广，种类多；3 繁殖快，数量大；4 比值大，代谢强5 适应强，易变异。

为什么微生物较其他生物容易变异呢？多数微生物为单细胞，结构简单，整个细胞直接与环境接触，易受环境因素影响，引起遗传物质DNA的改变而发生变异，由于数量庞大，也可以在短时间内出现大量变异后代，当环境变化时，微生物会大量死亡，活下来的微生物往往会发生结构和生理特性的变异以适应变化了的环境。

3 微生物命名常用的双命名法的主要规定？依照国际命名法则——林奈Carl von Linne的“双名法”。

例如，枯草芽孢杆菌的学名为Bacillus subtilis Cohn属名种名命名人4 微生物的分类单位？界、门、纲、目、科、属、种。

“种”为最基本的命名单位第二章原核微生物1 细菌有哪几种基本形态？自然界中常见的形态？基本构造？球状菌杆状菌螺旋状菌球状菌：呈现球状，按期排列的形式，又可分为数种。

一般直径为0.5~2单球菌分裂后的细胞分散而单独存在的球菌.双球菌分裂后两个球菌成对排列的为双球菌.链球菌分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状四联球菌分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂，分裂后每四个细胞在一起呈田字形.八叠球菌按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌在一起成立方体形葡萄球菌分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄杆状菌：常呈现短杆（球杆）状一般长1~5，宽度0.5~1多数单个存在，也有成链状螺旋菌：宽度常在0.5~5之间，长度则因为种类的不同而有很大的差异（5~15 ）螺菌：呈多弯曲弧菌：呈弓形自然界中杆菌最常见，球菌次之，而螺旋菌最少。

一般，幼龄菌和生长条件适宜时，菌体形态正常；老龄菌或在生长条件改变时，细菌出现畸形。

《水处理生物学》习题及题答案第一章绪论1水处理生物学的主要研究内容是什么？（1）与水处理工程和环境水体水质净化、保持相关的生物种类的形态、生理特性及生态；（2）水中微生物种类间的相互作用；（3）微生物与水中污染物的相互作用关系；（4）水中污染物的生物分解与转化机理；（5）生物在水体净化与水处理中的作用机理与规律；（6）水中有害微生物的控制方法；（7）水处理微生物学的研究方法等。

2 目前物种的命名都采用瑞典博物学家林奈创立的双命名法。

3 微生物有哪些基本特征？微生物除了具有个体微小、结构简单、进化地位低等特点外，还具有以下特点：（1）种类多。

（2）分布广。

（3）繁殖快。

（4）易变异。

4 水生植物可分为：挺水植物、漂浮植物、浮叶根生植物和沉水植物四大类型。

第二章原核微生物1细菌：细菌是一类单细胞、个体微小、结构简单、没有真正细胞核的原核生物。

大小一般是几个μm。

2 以形状来分，细菌可分为哪几类？细菌的形态大致上可分为球状、杆状和螺旋状（弧菌及螺菌）3种，自然界中，以杆菌最为常见，球菌次之，螺旋菌最少。

3 细菌的细胞结构包括一般结构和特殊结构，简单说明这些结构及及其生理功能。

细菌的基本结构包括细胞壁和原生质两部分。

原生质位于细胞壁内，包括细胞膜（细胞质膜）、细胞质、核质和内含物。

细胞壁是包围在细菌细胞最外面的一层富有弹性的、厚实、坚韧的结构，具有固定细胞外形和保护细胞不受损伤等多种功能。

细胞壁的主要功能有：①保持细胞形状和提高细胞机械强度，使其免受渗透压等外力的损伤；②为细胞的生长、分裂所必需；③作为鞭毛的支点，实现鞭毛的运动；④阻拦大分子有害物质（如某些抗生素和水解酶）进入细胞；⑤赋予细胞特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。

细胞膜又称细胞质膜、质膜或内膜，是一层紧贴着细胞壁而包围着细胞质的薄膜（厚约7～8nm），其化学组成主要是蛋白质、脂类和少量糖类。

这种膜具有选择性吸收的半渗透性，膜上具有与物质渗透、吸收、转运和代谢等有关的许多蛋白质和酶类。

异氧微生物第二章好氧生物处理（原理与工艺）2．1 基本概念2．1．1 好氧生物处理的基本生物过程所谓“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气（O 2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主要包括大部分微生物、动物以及我们人类；所谓“厌氧”：是能在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等。

好氧生物处理过程的生化反应方程式：● 分解反应（又称氧化反应、异化代谢、分解代谢）CHONS + O 2 CO 2 + H 2O + NH 3 + SO 42- +⋯+能量 （有机物的组成元素）● 合成反应（也称合成代谢、同化作用）C 、H 、O 、N 、S + 能量 C 5H 7NO 2 ● 内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化）C 5H 7NO 2 + O 2 CO 2 + H 2O + NH 3 + SO 42- +⋯+能量在正常情况下，各类微生物细胞物质的成分是相对稳定的，一般可用下列实验式来表示： 细菌： C 5H 7NO 2； 真菌： C 16H 17NO 6； 藻类： C 5H 8NO 2；原生动物： C 7H 14NO 3分解与合成的相互关系：1） 二者不可分，而是相互依赖的；a ． 分解过程为合成提供能量和前物，而合成则给分解提供物质基础；b ．分解过程是一个产能过程，合成过程则是一个耗能过程。

2) 对有机物的去除，二者都有重要贡献；3）合成量的大小， 对于后续污泥的处理有直接影响（污泥的处理费用一般可以占整个城市污水处理厂的微生物异氧微生物40~50%）。

不同形式的有机物被生物降解的历程也不同： 一方面：● 结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细胞壁；● 结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，则首先被微生物吸附，随后在胞外酶的作用下被水解液化成小分子有机物，再进入细胞内。

另一方面：有机物的化学结构不同，其降解过程也会不同： 如： 糖类脂类 蛋白质2．1．2 影响好氧生物处理的主要因素 1）溶解氧（DO ）： 约1~2mg/l 2）水温：是重要因素之一，a ． 在一定范围内，随着温度的升高，生化反应的速率加快，增殖速率也加快；b ． 细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并超过一定限度时，会有不可逆的破坏；最适宜温度 15~30︒C ； >40︒C 或< 10︒C 后，会有不利影响。

水处理生物学第五版课程设计课程背景水处理生物学是一门关于水处理过程中微生物的学科，是环境科学和工程学的重要组成部分。

本课程旨在介绍水处理生物学的基本原理和在水处理中的应用，培养学生对水处理生物学的理解和应用能力。

课程目标通过本课程的学习，学生将会：•了解水处理生物学的基本理论和应用；•理解水处理过程中微生物种群的变化和影响；•学会通过实验方法研究水处理过程中的微生物生态系统；•掌握现代生物技术在水处理中的应用。

课程大纲第一章：水处理生物学概论•水处理生物学的定义和意义；•微生物类别；•微生物在水处理中的作用。

第二章：水处理微生物生态系统•微生物群落的构成和结构；•微生物生态系统的功能和重要性；•微生物生态系统的稳定性和受影响因素。

第三章：微生物繁殖与集落动力学•微生物繁殖时的能量、营养和环境要求；•微生物的物种竞争和共存；•微生物的寿命和死亡。

第四章：水处理中的微生物•生物脱氮和生物脱磷过程；•水中微生物监测；•食品安全与水中微生物相关的风险。

第五章：现代生物技术在水处理中的应用•生物反应器的分类和应用；•厌氧/好氧A/O反应器；•浸没式生物反应器。

第六章：水处理中的微生物毒性•微生物产生的毒素；•微生物产生毒素的原因和影响；•检测微生物毒性的方法。

实验要求在学完每个章节后，学生将参加相应的实验课程。

实验1：微生物的增殖及群落动力学研究实验2：水处理中微生物的计数与检测方法实验3：好氧/厌氧生物反应器的建立与操作实验4：水中微生物毒性测试课程评估学生的表现将会被以下方式进行评估：1.课堂参与度（10%）：学生将在每个章节的讲座中积极参与。

2.作业（30%）：学生将需要完成课后作业，包括综合性问题和实验报告。

3.期末考试（60%）：学生将进行闭卷考试，考查各个章节的理论知识和实验技能。

参考书目1.Metcalf & Eddy, Inc.(Wastewater Engineering:Treatment and Resource Recovery, Mcgraw-Hill Education,2014)2.Pedersen, K. (Biological wastewater treatment:principles, modelling and design, IWA Publishing, 2016)3.Zhu, X. (Environmental microbiology: principles andapplications, Tsinghua University Press, 2019)结语本课程将帮助学生在水处理生物学领域获得深入了解，掌握主要理论和实践技术，并为学生在环境科学和工程学领域做出出色贡献打下坚实基础。

水处理生物学知到章节测试答案智慧树2023年最新江西理工大学第一章测试1.微生物的五大共性是指“体积小，面积大”，“吸收多，转化快”，“生长旺，繁殖快”，“适应性强，易变异”，“分布广、种类多”。

（）参考答案:对2.“生长旺、繁殖快”是微生物五大共性的基础。

（）参考答案:错3.水处理生物学"研究的对象主要集中在与水中的污染物迁移、分解及转化过程密切相关的微生物、微型水生动物和水生植物，特别是应用于水处理工程实践的生物种类。

（）参考答案:对4.微生物命名的主要规定有（）。

参考答案:采用双命名法，属名和种名均由拉丁词构成，以斜体表示;种名在后，表示次要特征，词首字母小写;属名在前，表示主要特征，词首字母大写5.与水处理相关的主要生物种类，分别是（）。

参考答案:微生物;大型水生植物;小型水生动物第二章测试1.革兰氏阳性菌细胞壁特有的成分是（）参考答案:磷壁酸2.放线菌具吸收营养和排泄代谢产物功能的菌丝是（）。

参考答案:基内菌丝3.细菌中参加光合作用的是（）。

参考答案:紫细菌和绿硫细菌4.二分裂过程大多在（）中进行。

参考答案:细菌5.以下不属于荚膜特点的是（）。

参考答案:无明显形状第三章测试1.产甲烷菌属于（）。

参考答案:古细菌2.关于古菌，以下说法正确的有（）。

参考答案:在基因转录和翻译这两个分子生物学的中心过程上，古菌更接近于真核生物;古菌细胞膜中的脂类由甘油醚构成;在细胞结构和代谢上，古菌在很多方面接近于原核生物;与大多数细菌不同，古菌细胞壁中没有肽聚糖3.以下微生物中属于古菌的是（）。

参考答案:产甲烷菌;极端嗜盐菌4.关于产甲烷古菌的特点，以下正确的有（）。

参考答案:大多数种可利用H2/CO2;甲烷是其代谢产物;一些种能利用甲酸;在严格厌氧条件下生存5.地球最早年代生活的细菌属于（）类群。

古细菌第四章测试1.真核微生物的主要类群有（）。

参考答案:真菌;微型后生动物;原生动物;显微藻类2.以下属于原生动物的有（）。

一章绪论1－1.解释下列名词1.微生物:微生物并非生物分类名词，而是对所有形体微小、结构简单、要借助显微镜才能看得见的单细胞生物或个体发育简单的多细胞生物和非细胞生物的统称。

2.环境微生物学：主要以微生物学本学科的理论与技术为基础，重点研究污染环境的微生物学。

3.非细胞生物：没有细胞结构存在的生命。

4.原核生物：由原核细胞组成的生物。

如细菌、放线菌、支原体等。

5.真核生物：所有的单细胞或多细胞的、其细胞具有细胞核的生物的总称。

1－2.环境微生物学研究的内容和任务是什么？环境微生物学研究的内容：微生物生命活动及其规律及对它们进行应用。

任务：防止和消除有害微生物活动化害为利。

并充分利用有益微生物资源，为人类造福。

1－3.微生物有何特点？环境中微生物包括哪些主要类别？微生物特点：1.个体小，表面积大 2.种类多，分布广泛 3.生长繁殖快 4.适应性强，易发生遗传变异主要类别：无细胞结构的病毒、噬菌体单细胞结构的主克次氏体、细菌、放线菌多细胞结构的真菌、原生动物、藻类1－4.我国现行的生物分类把生物分为哪几类？微生物分别属于什么界？我国现行的生物分类：病毒界、原核生物界、真核原生生物界、真菌界、植物界、动物界二章微生物的形态结构2－1.解释下列名词：1.细胞壁；包围在细菌细胞最铺面的一层富有弹性的厚实坚韧的结构，具有固定细胞外形和保护细胞不受损伤等功能。

2.细胞质膜；一层紧贴着细胞壁而包围着细胞质的薄膜，主要有蛋白质，脂类，少量糖类。

3.质粒；细菌染色体外的遗传物质，是一环状DNA分子，能自我复制，独立存在，稳定遗传，仅在原核生物和真核生物的酵母。

4.核糖体；分散于细胞质中，其沉降系数为70S（由30S和50S两个亚单位组成），主要成分为RNA（60％）和Pr（40％）5.同形分裂；分裂后所形成的两个子细胞个体大小基本相同。

6.异形分裂；分裂后所形成的两个子细胞个体大小不同，一个大，一个小。

7.菌落；由一个和少数几个细胞分裂形成成千上万个细胞，大量细胞由于固体培养基限制其扩散，聚集在一起形成肉眼可以看见的群落8.气生菌丝；营养菌丝生长发育到一定程度，伸展于基质表外，暴露于空气中9. 基内菌丝；放线菌伸入营养物质内或表面的菌丝体，主要在于吸收营养物质、固定菌落10. 寄生；从活的有机体内吸收营养使自己生存11. 腐生；从无生命的死亡有机体上吸取营养12. 半保留复制；细菌DNA分裂过程中的自我复制是将双链打开成单股，然后在打开的链上按碱基互补原则复制成两条新的双链，其中每条新的双链都会有原来的一条单链。