水处理生物学(个人整理,不喜勿喷,谢谢)

水处理微生物学基础复习整理第一章绪论1、微生物的特点：个体小、种类多、分布广、繁殖快、易变异2、水中常见的微生物：细胞生物，非细胞生物（病毒）。

细胞生物：古菌、原核生物、真核生物原核生物：细菌、放线菌、蓝细菌（俗称蓝藻）、支原体、立克次氏体、衣原体真核生物：（1）藻类（2）真菌---酵母菌、霉菌（3）原生动物---肉足类、鞭毛类、纤毛类（4）微型后生动物第二章原核微生物1、细菌：单细胞，个体微小，结构简单，没有真正细胞核的原核生物。

2、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。

细菌的基本结构：细胞壁和原生质体。

原生质体位于细胞壁内，包括细胞膜、细胞质、核质和内含物。

鉴别细胞的最常见方法：革兰氏染色法，把细菌分为革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌。

操作步骤：（1）用结晶紫染液对细菌染色（2）加媒染剂（碘液）使菌体着色（3）用乙醇脱色（4）用复染液（沙黄或番红）复染（5）显微镜下观察染色后的细菌：蓝紫色则为革兰氏阳性细菌，番红或沙黄的红色则为革兰氏阴性细菌。

革兰氏染色的机理：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。

革兰氏阳性菌细胞壁较厚、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，因此，结晶紫与碘的复合物仍阻留在细胞壁内，使其呈现出蓝紫色。

与此相反，革兰氏阴性菌的细胞壁较薄、肽聚糖位于内层且含量低和交联松散，与酒精反应后其肽聚糖不易收缩，加上它的脂类含量高且位于外层，所以酒精作用时细胞壁上就会出现较大的空洞或缝隙，这样，结晶紫和碘的复合物就很易被溶出细胞壁，脱去了原来初染的颜色。

当蕃红或沙黄复染时，细胞就会带上复染染料的红色。

酒精脱色是革兰氏染色的关键环节。

脱色不足,阴性菌被误染成阳性菌；脱色过度,阳性菌可误染为阴性菌。

1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。

功能：固定细胞外形，保护细胞不受损；抗氧化作用；分子筛作用；作为鞭毛的支点。

2细胞膜是一层紧贴着细胞壁而包围着细胞质的薄膜。

主要功能为：①选择性地控制细胞内外物质（营养物质和代谢产物）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。

3荚膜或称大荚膜，其主要功能有：①保护作用。

②作为通透性屏障和离子交换系统。

③贮藏养料。

④表面附着作用⑤细菌间的信息识别作用4、生物膜：是一种不可逆的黏附于固体表面的，被微生物胞外多聚物包裹的有组织的微生物群体1菌落:将单个或少量同种细菌（或其他微生物）细胞接种于固体培养基表面（或内层）时，在适当的培养条件下（如温度、光照等），该细胞会迅速生长繁殖，形成许多细胞聚集在一起且肉眼可见的细胞集合体，称之为菌落。

准确地讲，菌落就是在固体培养基上（内）以母细胞为中心的、肉眼可见的、有一定形态、构造特征的子细胞团。

2生物浓缩：当吸收速率大于体内分解速率与排泄速率之和时，化学物质就会在体内积累，这种现象称"生物浓缩"作用。

20．生物积累：指同一生物个体在不同的生长发育阶段，生物浓缩系数不断增加的现象。

21、生物放大：指生态系统中，某种化学物质的生物浓缩系数在同一食物链上，由低位营养级生物到高位营养级生物逐级增大的现象3、硝化作用：微生物在有氧的条件下把氨氧化为亚硝酸和硝酸的过程。

4、菌胶团细菌的荚膜融合成一团块内含许多细菌5、质粒：在然色体外或者附加与染色体上的带有特异遗传信息的DNA分子6、种群：一个物种在一定空间范围内的所有个体的总和在生态学中称为种群7、生物去除：由于微生物细胞、活性污泥等的吸附作用使得化学物质浓度降低的一种现象8：水体富营养化水体中氮磷含量过高而引起藻类过度繁殖，使得水质恶化，水环境恶化的现象。

名词解释1、荚膜：细胞表面有一层粘液性物质，这层粘液性物质如果有一定外形，质地均匀，稠密叫荚膜，是细胞的分泌物2、菌胶团：许多细菌通过荚膜和粘液层粘合在一起，称为菌胶团3、菌落：由单一细胞在固体培养基上培养一段时间后所形成的群体形态4、芽孢：细菌生长到一定阶段，在细胞内形成一种圆形或椭圆形的抵抗不良环境的休眠体5、活性污泥：微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称6、真性运动：有鞭毛的细菌能够很快运动7、非真性运动：没有鞭毛的细菌只能在平衡位置附近作前后左右振动，这样的运动叫非真性运动8、生长因素：微生物生长不可缺少的微量有机物称生长因素。

如氨基酸、维生素等。

9、好氧呼吸：以氧作为最终电子受体的生物氧化过程10、厌氧呼吸：微生物以有机物作为氧化基质，除氧以外的无机物作为最终电子受体的生物氧化过程。

11、发酵：微生物以有机物作为氧化基质，以有机物作为最终电子受体的生物氧化过程。

12、生长曲线：将细菌接种在液体培养基中，隔一定时间取样分析，计算菌数或重量，以菌数的对数或活细菌重量为纵坐标，以时间为横坐标所绘制而成的曲线。

13、变异：任何一种生物的亲代与子代以及个体之间在形态结构和生理机能方面都有所差异14、基因重组：两个不同性状的个体细胞，其中一个细胞（供体）的DNA与另一个细胞（受体）的DNA融合，使基因重新排列，遗传给后代，产生新品种或表达新的遗传性状。

这一过程叫基因重组。

15、基因突变：由于环境条件和物理化学因素的影响，使得生物体内的DNA链上碱基缺乏或者置换或者插入，改变了基因内部原有的碱基排列顺序，而使后代突然表现和亲代显然不同的性状，这种变异称为基因突变。

16、诱变：人为地利用物理化学因素，引起细胞DNA分子中碱基对发生变化叫诱变。

也是无定向的。

17、自发突变：凡是在没有特设的诱变条件下，由外界环境的自然作用（如辐射）或微生物体内的生理和生化变化（如代谢产物过氧化氢的产生）而发生的基因突变称自发突变18、遗传工程（基因工程）：用人工方法，把所需的供体生物的遗传物质-DNA大分子提取出来，在离体条件下切割，把它和载体的DNA分子连接起来，然后引入到某一受体细胞进行正常的复制和表达，从而获得新物种的育种技术。

绪论1.微生物具有个体微小、结构简单、进化地位低、种类多、分布广、繁殖快、易变异等特点。

2.生物的六界系统：原核生物界、原生生物界、植物界、动物界、真菌界、病毒界。

微生物涵盖了原核生物（细菌、放线菌、螺旋体、支原体、立克次氏体、衣原体）、真核生物（藻类、原生动物、真菌、微型后生动物）、非细胞生物（病毒和亚病毒）3.微生物命名方法采用瑞典博物学家林奈创立的双命名法，即微生物学名=属名+种名4.史前期（约8000年前—1676），各国劳动人民，①未见细菌等微生物的个体；②凭实践经验利用微生物是有益活动（如酿酒、发面、制酱、娘醋、沤肥、轮作、治病等）；初创期（1676—1861年），列文虎克，①自制单式显微镜，观察到细菌等微生物的个体；②出于个人爱好对一些微生物进行形态描述；奠基期（1861—1897年），巴斯德，①微生物学开始建立；②创立了一整套独特的微生物学基本研究方法；③开始运用“实践——理论——实践”的思想方法开展研究；④建立了许多应用性分支学科；⑤进入寻找人类动物病原菌的黄金时期；发展期（1897—1953年），e.buchner，①对无细胞酵母菌“酒化酶”进行生化研究；②发现微生物的代谢统一性；③普通微生物学开始形成；④开展广泛寻找微生物的有益代谢产物；⑤青霉素的发现推动了微生物工业化培养技术的猛进；成熟期（1953—至今）j.watson和f.crick，①广泛运用分子生物学理论好现代研究方法，深刻揭示微生物的各种生命活动规律；②以基因工程为主导，把传统的工业发酵提高到发酵工程新水平；③大量理论性、交叉性、应用性和实验性分支学科飞速发展；④微生物学的基础理论和独特实验技术推动了生命科学个领域飞速发展；⑤微生物基因组的研究促进了生物信息学时代的到来。

第一章原核微生物形态结构1.细胞的基本形态：球状、杆状、螺旋状；2.细菌的基本结构包括细胞壁和原生质体两部分；特殊结构一般指糖被、芽孢、鞭毛三种。

引言一、水处理微生物学的研究对象微生物（microorganism）：是个体很小的生物，其大小用um（微米）度量，肉眼看不见，只有在显微镜下放大以后，才能看到的低等生物。

微生物学：研究微生物的形态、分类和生理等特性；研究它们的生存环境条件；研究它们在自然界物质转化中所起的作用；研究控制它们生命活动的方法。

水处理微生物学：研究水微生物的形态、生理特性和控制方法；研究水微生物在水处理中的作用机理和规律；研究水微生物的检验方法；判定水体污染和自净能力以及水处理效果的好坏。

二、水中常见微生物的类型及特点1、微生物的名称和分类(1)界―门―纲―目―科―属―种微生物的名用二个拉丁语拼写，第一个是属名，词首字母大写,第二个是种名,如：Escherichia coli 大肠杆菌属名相当于我们的姓，种名相当于名。

(2)生物系统分类见图(1-1)2、微生物的动植物属性细菌类不能进行光合作用，不能运动，但属于植物。

植物和动物的本质区别见(表1)：(1)病毒：使用光学显微镜看不见，（病毒个体小于0.2um）必须使用超显微镜或电子显微镜。

(2)原核生物：具用原核细胞的生物，其内部结构简单，细胞的核发育不完全，只是一个核物质高度集中的核区（拟核、似核），不具核膜，核物质裸露，与细胞质没有明显的界限，没有分化的特异的细胞器，只有膜体系的不规则泡沫结构，不进行有丝分裂。

(3)真核生物：具有真核细胞的生物，其内部结构比较复杂，有发育完好的细胞核，有核膜使细胞核和细胞质有明显界限，有高度分化的特异细胞器，进行有丝分裂。

4、微生物的五大特点(1)个体小，面积大；(2)吸收快，转化快；(3)生长旺，繁殖快；几十分钟内可繁殖一代，按一个分裂为两个；(4)适应强，易变异；适应外界环境能力强；(5)分布广，种类多；微生物无处不在；三、微生物在给水排水工程中的作用1、给水工程中去除病原微生物，满足供水水质要求；2、污水处理中的生物处理法利用微生物降解有机物，减少对水体的耗氧污染.由于生物处理法经济有效,迄今为止,仍是有机污水处理的主力军；3、水处理的微生物检查是生物处理功能判断的重要指标；4、微生物在水体自净中的作用；5、土壤的自净作用；第一章细菌的形态和结构1.2.1细菌的外形和大小一、细菌：是微小的，单细胞的没有真正细胞核的原核生物。

细菌的基本构造有细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物和拟核等G+细胞壁的主要成份是肽聚糖和磷壁酸。

放线菌是一类呈菌丝生长和以孢子繁殖的原核生物，其菌丝有基内菌丝、气生菌丝、孢子丝三种类型。

1、微生物：是肉眼看不见或看不清楚地微生物的总称微生物的特点：个体小、繁殖快、种类多、分布广、易变异水中的微生物:细胞生物{古菌、原核生物[细菌、放线菌、蓝细菌、支原体立克次氏体衣原体]真核生物[藻类、真菌（酵母菌霉菌）原生动物（肉足类鞭毛类纤毛类）微型后生动物]}、非细胞生物病毒2、细菌的形状可分为杆状球状螺旋状三种3、革兰氏染色法：（1）概念：结晶紫初染，碘液媒染，酒精脱色、番红或沙黄复染（2）结果：蓝紫色是革兰氏阳性，红色为革兰氏阴性，其结果与细胞壁有关（3）关键：95%的酒精脱色30秒（4）原理：革兰氏阳性细胞壁含肽聚糖多，结构紧密酒精洗脱时肽聚糖脱水收缩，脂类少，不会产生细胞壁空洞或缝隙结晶紫和碘液的颜色不会被洗掉。

阴性细胞壁肽聚糖含量少脂类多酒精脱色时细胞壁容易产生空洞缝隙结晶紫和碘液被洗掉沙黄复染，最后是红色（5）意义：用于细菌形态的鉴别和分类，是细菌分类的重要意义。

4、细胞膜：（1）控制细胞内外营养和废物的运输和交换（2）维持细胞内外正常渗透压（3）合成细胞壁和荚膜的场所（4）鞭毛的着生点和生长点（5）许多代谢酶和运输酶以及电子呼吸链组成的场所（6）进行氧化磷酸化或光化磷酸化的产能基地5、内含物：是细菌新陈代谢的产物，或是贮备的营养物质6、菌胶团：（1）概念：荚膜物质融合成一团内含许多细菌时成为菌胶团。

（2）意义：菌胶团在污水处理中，是细菌的主要存在形式（1）可以防止细菌被动物吞噬（2）新生的菌胶团，具有良好的污水处理性能，结构紧密，吸附和分解有机物能力高，具有良好的沉降性（3）老的菌胶团，结构松散，颜色较深，废水处理能力下降7、鞭毛的主要成分是蛋白质，鞭毛是细菌运动器官，鞭毛运动引起菌体运动。

8、细菌的繁殖方式有裂殖、二分裂、三分裂、复分裂，最主要的分裂方式为二分裂9、菌落：将单个或少量同种细菌（或其他微生物）细胞接种于固体培养基表面，在适当的培养条件下，迅速繁殖生长形成许多细胞聚集在一起且肉眼可见的细胞集合体，称之为菌落意义：微生物计数、分类鉴别依据之一10、放线菌以孢子繁殖为主11、丝状细菌：铁细菌硫细菌球衣细菌铁细菌：化能异养好氧在铸铁管道内，会大量繁殖，堵塞管道降低流速硫细菌：化能异养好氧在给排水处理中，适当的繁殖会有助于污水处理，大量繁殖会造成污泥膨胀球衣细菌：化能自养好氧在给排水中适当繁殖会有助于废水有机物的去除处理，大量繁殖，会使污泥沉降性下降，造成污泥膨胀12、支原体、立克次氏体、衣原体是三类代谢能力差，主要营细胞内寄生的小型原核生物13、古菌：产甲烷古菌是一大群在严格厌氧条件下产生甲烷的菌14、酵母菌是最低等的真核微生物。

（一）细菌1.三种基本形态：球状（0.5~2μm），杆状（长1~5μm，宽0.5~1μm），螺旋状（宽0.5~5μm，长5~15μm）2.革兰氏染色：操作过程是：结晶紫初染、碘液媒染、酒精脱色、蕃红或沙黄复染。

（G阳性蓝紫色，G阴性红色） 3.革兰氏染色原理：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。

革兰阳性菌细胞壁较厚，肽聚糖含量较高，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，再加上它脂类很少，结晶紫与碘复合物仍阻留在细胞壁内，使其呈现出蓝紫色。

革兰阴性菌细胞壁较薄，肽聚糖位于内层且含量低，交联松散，脂类含量高且位于外层，这样，结晶紫和碘的复合物很容易就被溶出细胞壁，脱去原来初染的颜色。

当蕃红或沙黄复染时细胞就会带上复染染料的红色。

4.细菌细胞的结构：（1）内含物：内含物是细菌新陈代谢的产物，或是贮备的营养物质。

促进细菌的生长和代谢。

（2）荚膜：保护作用，堆积代谢废物，贮藏养料，表面附着作用。

（3）芽孢：某些细菌在生活史的一定阶段，细胞内会形成一个圆形或椭圆形、壁厚、含水量低、抗逆性强的休眠体，称为芽孢。

不具备繁殖能力，具有极强的抗热、抗化学药剂、抗辐射等能力。

芽孢是抵抗恶劣环境的一个休眠体。

（4）鞭毛：主要成分是蛋白质，有时还含有极少量的多糖和脂类等。

鞭毛是细菌的运动器官，鞭毛运动引起菌体运动。

5.主要繁殖方式：裂殖（包括二分裂，三分裂，复分裂） 6.菌落的定义和作用：（1）定义：将单个或少量同种细菌（或其他微生物）细胞接种于固体培养基表面（或内层）时，在适当的培养条件下（如温度，光照等），该细胞会迅速成长繁殖，形成许多细胞聚集在一起且肉眼可见的细胞集合体，称之为菌落。

（2）作用：菌种鉴定7.放线菌：（1）形态结构：大部分的菌体由不同长短的纤细菌丝组成，内部相同，一般无隔膜。

菌丝可分为基内菌丝（营养菌丝）、气生菌丝、孢子丝。