为什么原子光谱是线状的

1. 为什么原子光谱是线状的，而分子光谱是带状的？
答: 处于稀薄气体状态的原子，因它们相互间的作用力小，故它们处于一些由量
子力学所描述的不连续的能级。当它们的外层电子在这些能级之间跃迁时无振动
能级和转动能级，能发射或吸收一些波长不连续的辐射这些辐射经过狭缝进入光
谱仪，经过色散和聚焦后，形成一条条分开的谱线，因而原子吸收光谱只包含有
若干尖锐的吸收线，所以原子光谱是线状的。
处于气态的分子，当它们的外层电子能级跃迁时，总是伴随着振动跃迁和转
动跃迁的，因而许多光谱线就密集在一起而形成分子光谱。因此，分子光谱是带
状的[1]。
参考文献：
[1]寿曼立，姜桂兰.仪器分析（二）原子光谱分析[M].北京：地质出版社，1994.

2. 电子跃迁有哪几种类型？哪些类型的跃迁能在紫外-可见吸收光谱中反映出
来？
答: ⑴由分子轨道理论知，由电子对组成的共价键可以分为σ键或π键，一个成
键的σ键和π键轨道必定有一个相应的σ*键和π*键反键轨道，分子中没有参与
成键的电子称为n电子。电子跃迁发生在电子基态分子轨道和反键轨道之间或基
态原子的非键轨道和反键轨道之间[1]。因此，电子跃迁类型有：
①成键轨道与反键轨道间的跃迁如σ-σ*，σ-π*跃迁，
②非电子激发到反键轨道如n-σ* ，n-π*跃迁等
⑵ 能在紫外-可见吸收光谱中反映出来跃迁类型有[2]：
①π-π*跃迁引起的吸收谱带
②n-π*跃迁引起的吸收谱带
③σ-σ*跃迁引起的吸收谱带
④n-σ*跃迁引起的吸收谱带
⑤电荷转移引起的吸收谱带
⑥配位体场跃迁引起的吸收谱带
参考文献：
[1]罗庆尧，邓延倬，蔡汝秀等.分光光度分析[M].北京：科技出版社，1992.
[2]高俊杰，余萍，刘志江.仪器分析[M].北京：国防工业出版社，2005.

3. 某污水厂采用活性污泥法处理污水，请设计实验获得活性污泥中细菌的多样
性状况，并找出优势微生物。
答：活性污泥是污水处理厂曝气池内有机污染物质转化的主体, 其生物活性的高
低从根本上决定了一个污水处理厂的污水处理能力, 而活性污泥的生物活性又
主要取决于其中的微生物菌群结构和功能。活性污泥中的微生物主要由细菌、放
线菌、真菌以及原生动物和后生动物等构成, 其中细菌是最主要成分。由于
PCR—DGGE具有可靠、方便快捷、重现性好等优点，迅速成为微生物群落多样
性和动态分析的强有力工具。
实验步骤[1~2]：
1. 样品预处理和DNA提取
PCR-DGGE技术建立在总遗传信息分析的基础上，DNA提取质量的好坏直
接影响着后续实验。然而对于复杂样品，DNA提取通常需要经过样品预处理、
细胞裂解、DNA沉淀等步骤。为使提取的DNA分子具有代表性，必须保证所有
微生物细胞无选择性地裂解而释放出核酸物质。目前裂解水处理微生物样品细胞
的方法有：酶法、化学法和机械法，以及三种方法的有机结合。DNA提取过程
中一般用乙醇、异丙醇和聚乙二醇等有机溶剂沉淀DNA分子，这些有机溶剂对
样品的DNA均有一定的优先选择性。将样品离心，在样品中加入裂解液和氯仿，
然后用超声波处理，用缓冲液溶解DNA，然后提取DNA。
2. PCR扩增
影
响PCR扩增的主要因素有引物的选择、引物量和扩增程序等。使用GC夹
板可使PCR产物在DGGE胶板上的分离效率大大提高。PCR反应完后，用琼脂
糖凝胶电泳检查扩增产物
。

3. DGGE凝胶电泳
理论上，通过选择DGGE电泳条件，可分开仅有一个碱基差异的DNA片段。
通常是根据基因片段大小确定聚丙烯酰胺凝胶的浓度。片段大小约200bp时，常
采用8%的凝胶；片段大小在500bp时，常采用6%的凝胶。也可以采用梯度凝
胶进行分离来提高分辨效果，200bp的片段可用6～12的聚丙烯酰胺凝胶。变性
剂的梯度范围一般根据垂直DGGE实验确定，垂直实验曲线斜率较大的部分代
表解链区域的T(解链温度)值，此时低温解链区的不同分子分离状态最佳。通常
选择水平胶的变性剂梯度范围为30%，对于不同的样品还需要进行调整。对大多
数DNA片段，50～65℃是比较适合的。电泳时间取决于样品的片段大小、凝胶
浓度、变性剂梯度、电泳时的电压等因素，可以用时间进程法进行优化。DGGE
胶板上的DNA谱带染色后才能观察。
4. DGGE电泳条带分析
观察PCR产物经DGGE分离后的电泳图谱照片，通过分析软件来分析样品
微生物多样性的一些基本指标，也可以通过对DNA片段进行测序来分析微生物
的种类，获得其中多样性的信息，DGGE分析结果反映了不同运行时期内反应器
中微生物种类和浓度的变化，从鉴定结果中能找出优势菌
。

参考文献：
[1]刘新春,吴成强,张昱.PCR-DGG法用于活性污泥系统中微生物群落结构变
化的解析[J].生态学报,2005,25(4):842-845.
[2]卢永,陈秉娟,申世峰.PCR—DGGE在水处理微生物群落多样性分析中的
应用[J].化学与生物工程,2009,26(5):55-58.

4. 菌种鉴定的一般步骤并列举可用于菌种鉴定的方法。
答：（1）取得了生产中需要的菌种后，还需进一步检验菌种质量的优劣。现代
分子生物学鉴定的一般步骤为：
1. 样品预处理
2. 提取菌种基因组DNA
3. 基因片段的PCR扩增
4. 检测PCR产物
（2）菌种鉴定方法[1]：
①经典的鉴定方法
根据微生物的形态结构、特征和生理生化特征等分类鉴定指标，用经典和常规的
研究方法，观察和测定微生物的形态特征、运动型、酶反应，营养要求、生长条
件、代谢特性、致病性、抗原性和生态学特性等一系列必要的鉴定指标，然后对
照查找权威性的菌种鉴定手册以确定其学名。
②自动化鉴定技术
可以克服常规鉴定方法工作量大、技术要求高和精确度地等缺点。现已有商品化
的鉴定系统出售，如法国得“API”细菌数值鉴定系统、美国的“Enterotube”细菌鉴
定系统等。这些自动化的鉴定技术具有小型、简快速和自动化的优点
③细胞化学成分分析鉴定法
根据不同细菌和放线菌细胞壁的肽聚糖分子结构和成分的差异来鉴定菌种
④数值分类鉴定法
通常以拟分类微生物的生理生化特征、对环境条件的反应和耐受性，以及生态特
征等大量表型性状的相似性程度为依据，按照数值分析的原理，借助现代计算机
技术进行统计，计算出菌株间的总类似值，再进行比较和归类。
⑤遗传分类鉴定法
遗传分类鉴定法是以GC含量和不同来源DNA之间的剪辑顺序的类似程度及同源
性为依据，从遗传学的角度在分子水平上评估微生物间的亲缘关系，从而进行分
群归类。
参考文献：
[1] 车振明.微生物学[M].武汉:华中科技大学出版社,2008.
5. 微生物在工业冷却循环水中的作用及防治方法。
答：（1）微生物在工业冷却循环水中的危害主要有：①冷却水系统微生物大量
滋生的主要危害是发生粘泥，造成传热效率下降，影响输水，粘泥腐败后发生臭
味，使水质变坏，污染与冷却水直接接触的产品。研究由冷却水系统取出的粘泥
时发现，最主要的产生粘泥的细菌是菌胶团和球衣细菌等；真菌为地霉、乳节水
霉和青霉等。蓝藻等藻类也产少帖泥。—般认为，冷却水中的细菌数超过100万
个/m1，真菌数超过10个/ml，必定存在粘泥危害。②微生物能侵蚀金属材料。所
谓微生物引起的腐蚀，是指微生物的新陈代谢活功促进的电化学腐蚀过程。③木
材广泛用于制造冷却塔的构件，如淋淋水装置。微生物对木材的侵蚀往往是致命
的，真菌对木材的危害最大。
（2）防治方法：
①改善水质。
原水中含有的悬浮粒子、色度物质和其他有机物含有微生物需要的营养。采
用混凝和过滤等补充水预处理工序可以大大减少这些物质，也会战少补充水中的
微生物阳含量。如果补充水中含有较高的铁和锰，循环冷却水系统就容易滋长铁
细菌，可以将补充水作曝气处理，使可溶性铁和锰沉淀析出。冷却水个几乎没有
铁，铁细菌就繁殖不起来了。
在循环冷却水系统的日常操作中，严格地按照要求排污，控制好水的浓缩倍
数，搞好旁滤，防止悬浮物质和溶解盐类的聚集，也是防止微生物危害的重要措
施。
②杀菌处理
杀菌处理是应用最广泛和现实可行的控制冷却水中微生物的措施。许多化学
物质能杀死微生物或抑制微生物的生长，可以分为消毒剂、灭菌剂和防腐刘。消
毒剂能杀死一些微生物，但不能杀死所有的微生物和它们的孢子。防腐剂抑制微
生物的生长和繁殖，不一定能杀死微生物；灭菌剂一般能杀死孢子。
③干扰细胞物质的合成。如氢基酸类似物会阻止正常蛋白质的合成等[1]。
参考文献：
[1]李仲先.循环冷却水的水质稳定与处理[M].北京:冶金工业出版社,1987.