环境工程微生物学期末复习(理论+名词解释+练习题)
环境工程微生物学期末复习
本资料整合了环境工程微生物学的完整理论体系、名词解释、简答题与课堂练习题。第一篇 为系统理论复习报告,第二篇 为名词解释与简答题,第三篇 为分章节课堂练习题(含参考答案)。建议先通读理论,再背诵名词解释与简答题,最后做练习题巩固。
📖 第一篇:理论复习报告
一、绪论
1.1 微生物概述
定义
微生物是指肉眼看不见的、必须在电子显微镜或光学显微镜下才能看见的所有微小生物的统称。
五大特点
| 特点 | 描述 | 关键数据 |
|---|---|---|
| 个体微小 | 测量单位为微米(μm)和纳米(nm) | 球菌直径约1μm,病毒小于0.2μm |
| 代谢活跃 | 比表面积大,物质交换速率快 | 乳酸杆菌1小时产乳酸=自身质量1000~10000倍 |
| 种类多、分布广 | 适应能力极强 | 50-600万种,每克土壤含数亿个微生物 |
| 繁殖迅速 | 分裂增殖快 | 有些细菌20分钟繁殖一代,24小时72代 |
| 容易变异 | 基因突变频率高 | 自发突变频率10^-6,每毫升100个突变体 |
分类系统
三域学说 (Woese, 1978):
- 古菌域 (Archaea)
- 细菌域 (Bacteria)
- 真核生物域 (Eukarya)
五界学说:原核生物界、真菌界、原生生物界、植物界、动物界
命名规则
双名法:属名 + 种名(属名首字母大写,斜体)
例:Escherichia coli(大肠杆菌)
1.2 环境微生物学
定义
研究微生物与环境之间的相互关系和作用规律,并将其用于环境污染防治的学科。
研究内容
- 自然环境中的微生物背景
- 微生物对环境的污染与危害
- 微生物对污染环境的净化与修复
- 微生物在环境工程上的应用
- 微生物在环境监测中的应用
1.3 微生物学发展史
| 阶段 | 时间 | 代表人物 | 贡献 |
|---|---|---|---|
| 感性认识 | 前6000年—17世纪 | 劳动人民 | 酿酒、制曲、种痘 |
| 形态描述 | 17世纪—19世纪中 | 列文虎克 | 首次观察细菌 |
| 生理水平 | 19世纪中—下叶 | 巴斯德 | 发酵由微生物引起、巴斯德消毒法 |
| 生化水平 | 19世纪下—20世纪中 | 科赫 | 细菌纯培养、科赫法则 |
| 分子生物学 | 20世纪中至今 | 沃森、克里克 | DNA双螺旋、基因工程 |
二、微生物类群
2.1 病毒
定义
无细胞结构、专性寄生在敏感宿主体内的超微小微生物,直径10~300 nm。
特征
- 形体极其微小,可通过细菌滤器
- 无细胞结构,仅含核酸和蛋白质
- 只含一种核酸(DNA或RNA)
- 无产能酶系,专性寄生
- 对一般抗生素不敏感,对干扰素敏感
结构
- 核衣壳:衣壳(蛋白质亚基)+ 核酸(遗传物质)
- 包膜:部分病毒具有,含刺突
繁殖过程(5阶段)
- 吸附:病毒吸附于宿主细胞表面
- 侵入:核酸进入宿主细胞
- 增殖:病毒基因复制和表达
- 装配:组装成完整病毒颗粒
- 释放:病毒颗粒从宿主细胞释放
污水处理中的去除
- 一级处理(物理):去除率约30%
- 二级处理(生物):去除率>90%
- 三级处理(消毒):进一步去除
2.2 原核微生物
细菌形态
- 球菌:直径0.5-2.0μm,分裂后呈不同排列(单球菌、双球菌、链球菌、葡萄球菌)
- 杆菌:宽度×长度为(0.5-1.0μm)×(1-5μm)
- 螺旋菌:弯曲呈弧状或螺旋状
细胞结构
一般结构:
- 细胞壁:维持形态、保护细胞、分子筛作用
- 细胞膜:半透膜,主动运输、呼吸作用场所
- 细胞质:含核糖体(70S)和内含颗粒
- 拟核:环状双链DNA,无核膜
特殊结构:
- 荚膜:保护、抗吞噬、生物吸附
- 芽孢:不良环境下的休眠体,抗逆性极强
- 鞭毛:运动结构
- 菌胶团:多个细菌聚集形成的群体
G+菌与G-菌细胞壁区别
| 特征 | G+菌 | G-菌 |
|---|---|---|
| 厚度 | 20-80nm | 10nm |
| 肽聚糖 | 40-90% | 少 |
| 磷壁酸 | 有 | 无 |
| 脂多糖 | 无 | 有 |
| 周质空间 | 有(窄) | 有(宽) |
革兰氏染色原理
- G+菌:肽聚糖层厚,乙醇脱水后孔障缩小,保留结晶紫-碘复合物,呈紫色
- G-菌:肽聚糖层薄,乙醇溶解脂质,复合物洗脱,沙黄复染后呈红色
放线菌
- 主要呈菌丝状生长,以孢子繁殖
- 产抗生素最多的微生物类群(70%抗生素由放线菌产生)
- 参与有机物降解(石蜡、纤维素、石油烃等)
蓝细菌(蓝藻)
- 古老的光合自养原核生物
- 含叶绿素a和藻蓝素
- 异形胞:固氮场所,形成微氧环境保护固氮酶
- 水华:蓝藻过量繁殖,产生微囊藻毒素
古菌
- 生活在极端环境(高温、强酸、高盐)
- 细胞壁不含胞壁酸,膜脂由醚键连接
- 产甲烷菌:将CO₂、H₂转化为甲烷,参与厌氧消化
- 极端嗜盐菌:含紫膜,利用光能合成ATP
2.3 真核微生物
定义
细胞核有核膜核仁、能进行有丝分裂、存在线粒体/叶绿体等细胞器的微小生物。
真菌(三大类群)
酵母菌:
- 单细胞,卵圆形,出芽生殖
- 细胞壁以葡聚糖为主
- 发酵糖类产生乙醇
霉菌:
- 多细胞丝状体,菌丝直径3-10μm
- 细胞壁主要成分为几丁质
- 无性孢子:分生孢子、孢囊孢子
- 有性孢子:卵孢子、接合孢子、子囊孢子
蕈菌:
- 大型子实体,担子菌
- 结构:菌盖、菌柄、菌丝体
- 产生担孢子进行有性繁殖
藻类
- 低等植物,无根茎叶分化
- 含叶绿体进行光合作用
- 分类:蓝藻门、绿藻门、硅藻门、红藻门、褐藻门等
- 同化产物:淀粉、脂肪、蓝藻淀粉等
原生动物
- 最低等单细胞动物,无细胞壁
- 分类:鞭毛纲、肉足纲、孢子纲、纤毛纲
- 指示作用:鞭毛虫(多污带)→ 肉足虫(中污带)→ 纤毛虫(寡污带)
微型后生动物
- 轮虫、线虫、寡毛类(水丝蚓)、甲壳动物(水蚤)等
- 线虫在缺氧时大量繁殖,指示处理效果差
三、微生物生理
3.1 营养与营养物质
五大营养要素
- 水:70~90%,溶剂和反应物
- 碳源:构成细胞骨架,提供能量
- 能源:化学能或光能
- 氮源:蛋白质合成原料
- 无机盐:大量元素(P、S、K、Mg等)和微量元素(Zn、Mn、Cu等)
- 生长因子:维生素、嘌呤、嘧啶、氨基酸
营养类型
| 类型 | 碳源 | 能源 | 供氢体 | 代表微生物 |
|---|---|---|---|---|
| 光能无机自养 | CO₂ | 光能 | H₂O/H₂S | 蓝细菌、藻类 |
| 化能无机自养 | CO₂ | 化学能 | NH₃/H₂S/Fe²⁺ | 硝化细菌、硫细菌 |
| 光能有机异养 | 有机物 | 光能 | 有机物 | 光合细菌 |
| 化能有机异养 | 有机物 | 化学能 | 有机物 | 细菌、真菌、原生动物 |
营养物进入细胞的方式
| 方式 | 载体 | 能量 | 浓度梯度 | 分子变化 |
|---|---|---|---|---|
| 单纯扩散 | 无 | 无 | 高→低 | 不变 |
| 促进扩散 | 有 | 无 | 高→低 | 不变 |
| 主动运输 | 有 | 消耗 | 低→高 | 不变 |
| 基团转位 | 有 | 消耗 | 低→高 | 改变 |
3.2 酶
定义
生物合成的、催化生物化学反应的生物催化剂。
组成
- 单成分酶:仅酶蛋白(水解酶)
- 全酶:酶蛋白 + 辅酶/辅基 + 金属离子
分类(6类)
- 水解酶:AB+H₂O→AOH+BH
- 氧化还原酶:AH₂+B→A+BH₂
- 转移酶:AR+B→A+BR
- 异构酶:A→A’
- 裂解酶:催化底物裂解
- 合成酶:A+B+ATP→AB+ADP+Pi
特性
- 高效性:反应速度是无酶催化的10³~10¹⁰倍
- 专一性:绝对专一性、相对专一性、立体异构专一性
- 温和性:常温、常压、中性条件
- 敏感性:对温度、pH、抑制剂敏感
- 可调节性:酶活性调节和酶合成调节
米氏方程
v = k₃[E][S] / (Km + [S])
Km为反应速度最大时一半的底物浓度,反映酶与底物亲和力
3.3 新陈代谢
定义
活细胞内进行的所有化学反应的总和。
类型
- 分解代谢(异化):大分子→小分子,释放能量
- 合成代谢(同化):小分子→大分子,消耗能量
能量代谢
ATP生成方式:
- 基质水平磷酸化:底物氧化过程中直接生成ATP
- 氧化磷酸化:电子传递链产生ATP
- 光合磷酸化:光能转化为ATP
生物氧化类型:
| 类型 | 最终电子受体 | 产物 | 产能 |
|---|---|---|---|
| 发酵 | 内源性中间产物 | 有机物 | 少 |
| 好氧呼吸 | O₂ | CO₂+H₂O | 多 |
| 无氧呼吸 | 无机氧化物 | CO₂+还原产物 | 中 |
发酵类型
- 乙醇发酵:酵母菌、细菌
- 乳酸发酵:乳酸菌
- 混合酸发酵:大肠杆菌
无氧呼吸类型
- 硝酸盐呼吸:反硝化细菌,NO₃⁻→N₂
- 硫酸盐呼吸:硫酸还原菌,SO₄²⁻→H₂S
- 碳酸盐呼吸:产甲烷菌,CO₂→CH₄
代谢调控
- 酶活性调节:反馈抑制(末端产物抑制)
- 酶合成调节:诱导(合成酶)、阻遏(组成酶)
四、微生物生长与繁殖
4.1 生长曲线
分批培养
将微生物接种在封闭容器中培养,一次性投料。
生长曲线四阶段
停滞期(适应期):
- 代谢活跃,个体增大
- 不立即分裂,数量不变或减少
- 原因:适应环境、合成酶系统
对数期:
- 繁殖速度最快,数目呈几何级数增长
- 平均世代时间最短
- 细菌对不良环境抵抗力强
静止期:
- 生长率=死亡率,总数达最大值
- 积累贮存物质,形成芽孢
- 原因:营养短缺,代谢产物积累
衰亡期:
- 死亡率>出生率,细胞衰老自溶
- 部分细菌产生抗性
实际应用
- 接种时选择对数期菌种
- 污水处理利用不同阶段微生物
4.2 连续培养
恒浊连续培养
- 控制流速使浊度恒定(细菌数量恒定)
- 应用:发酵工业
恒化连续培养
- 进料营养物总量流速恒定
- 应用:环境工程、实验室研究
4.3 生长量测定
直接计数法
- 显微镜计数:染色涂片、血球计数板
- 优点:快速;缺点:不能区分死活
间接计数法
- 稀释平板计数法:30~300个菌落为宜
- MPN法:最可能数法,用于厌氧菌计数
- 过滤计数法:用于含菌量少的水样
细胞质量测定
- 干重法:MLSS、MLVSS
- 含N量法:蛋白质含量测定
- DNA含量法:高精度测定
4.4 环境因子对微生物的影响
温度
- 嗜冷菌:0~20°C
- 嗜中温菌:20~45°C(废水处理细菌主要类型)
- 嗜热菌:45~80°C
- 嗜超热菌:>80°C
pH
- 细菌:6.5~7.5
- 放线菌:7~8
- 酵母菌、霉菌:4.5~6
- 极端嗜酸菌:pH<3(如氧化铁硫杆菌)
氧化还原电位(Eh)
- 好氧:+200~+600mV
- 厌氧:-100~-200mV
溶解氧(DO)
- 好氧微生物:DO≥2mg/L
- 微量好氧微生物:DO=0.5mg/L
- 兼性微生物:有氧无氧均可
- 厌氧微生物:DO<0.005mg/L
渗透压
- 等渗溶液:0.85% NaCl(生理盐水)
- 高渗:质壁分离,抑制生长
- 低渗:细胞膨胀破裂
4.5 微生物间的关系
| 关系 | 描述 | 实例 |
|---|---|---|
| 竞争 | 争夺营养、空间等 | 菌胶团细菌vs丝状细菌 |
| 原始合作 | 互提供营养,分开可单独生存 | 氨化菌vs硝化菌 |
| 共生 | 互相依赖,不可分离 | 地衣(藻类+真菌) |
| 偏害 | 一种产生代谢产物抑制另一种 | 乳酸菌产酸抑制腐败菌 |
| 捕食 | 一种吞食另一种 | 原生动物吞食细菌 |
| 寄生 | 一种侵入另一种体内摄取营养 | 噬菌体寄生细菌 |
4.6 菌种保藏
原理
低温、干燥、缺氧、贫乏培养基使细菌休眠。
方法
- 定期移植法(低温保藏)
- 干燥法(无菌载体)
- 隔绝空气法(液体石蜡)
- 蒸馏水悬浮法
- 综合法(低温+干燥+缺氧)
五、微生物生态
5.1 生态系统
定义
在一定时间和空间范围内由生物与环境通过能量流动和物质循环组成的系统。
组成要素
- 环境:能源、营养物质、媒质、基质
- 生产者:植物、藻类、光合细菌
- 消费者:动物
- 分解者:微生物
功能
- 物质循环:物质被反复循环利用
- 能量流动:单向流动,遵循林德曼定律(10%传递)
- 信息传递:营养信息、物理信息、化学信息
5.2 土壤微生物
生态条件
- 营养:动植物残体、根系分泌物
- pH:3.5~8.5,多数接近中性
- 渗透压:0.3~0.6MPa(等渗或低渗)
- 氧气:土壤空气体积7~8%
- 保护层:表层土阻挡紫外辐射
数量分布
肥土:几亿~几十亿个/克;贫瘠土:几百万~几千万个/克
细菌>放线菌>真菌>藻类>原生动物>微型后生动物
5.3 空气微生物
生态条件
- 紫外线强、干燥、温度变化大、缺乏营养
- 不是微生物生长场所,只是暂时停留和传播媒介
来源
尘土飞扬、水滴飞溅、人和动物分泌物、污水生物处理系统
5.4 水体微生物
来源
水体固有、土壤、生产生活、空气
水体自净
- 物理作用:稀释、沉淀
- 化学作用:日光分解、氧化还原
- 生物作用:生物降解(食物链)
污化系统(四带)
| 带 | 特征 | 指示生物 |
|---|---|---|
| 多污带 | 有机污染严重 | 细菌、鞭毛虫 |
| α-中污带 | 污染较重 | 细菌、肉足虫 |
| β-中污带 | 污染较轻 | 游泳型纤毛虫 |
| 寡污带 | 清洁水体 | 固着型纤毛虫、轮虫 |
水体富营养化
- 定义:水体中N、P含量过高,导致藻类爆发性繁殖
- 阈值:总磷≥0.02mg/L、无机氮≥0.3mg/L
- 危害:DO下降、鱼类死亡、产生毒素
衡量指标
- P/H指数:光合自养型/异养型微生物数量比
- BIP指数:异养微生物/全部微生物数量比
- 细菌菌落总数(CFU):反映水被污染程度
- 总大肠菌数:指示水体被粪便污染
5.5 土壤生物修复
步骤
- 本底资料调查
- 技术查询
- 选择技术路线
- 可行性试验(小试/中试)
- 工程设计
关键因素
- 微生物种类:土著菌、外来菌、基因工程菌
- 营养:C:N比
- 溶解氧:人工充氧
- 环境因子:水、pH、温度
六、物质循环
6.1 氧循环
过程
- 消耗:呼吸作用、有机物分解
- 补充:光合作用
- 水体DO分布:表层>底层(温度分层)
6.2 碳循环
中心物质:CO₂
碳源污染物转化
- 纤维素:β-1,4糖苷键,分解微生物:粘细菌、青霉、曲霉
- 半纤维素:戊糖和己糖聚合物,分解微生物:芽孢杆菌、根霉
- 淀粉:α-1,4糖苷键,分解微生物:枯草芽孢杆菌、根霉
- 油脂:甘油+脂肪酸,分解微生物:荧光杆菌、青霉
- 木质素:高度分支多聚物,分解微生物:担子菌(白腐菌)
- 烃类:石油,分解微生物:假单胞菌、诺卡氏菌
6.3 氮循环(四过程)
固氮作用
- 分子N₂→NH₃
- 固氮微生物:根瘤菌、固氮蓝细菌、巴氏固氮梭菌
- 固氮酶对氧敏感
氨化作用
- 有机氮→NH₃
- 分解氨基酸:脱氨(氧化/还原/水解)、脱羧
- 分解尿素:尿八叠球菌、尿素芽孢杆菌
硝化作用
- NH₃→NO₂⁻→NO₃⁻
- 亚硝化细菌:NH₃→HNO₂(亚硝酸单胞菌、亚硝酸球菌)
- 硝化细菌:HNO₂→HNO₃(硝化杆菌、硝化球菌)
- 革兰氏阴性、好氧、化能自养,世代时间长(约5天)
反硝化作用
- NO₃⁻→NO₂⁻→NO→N₂O→N₂
- 反硝化细菌:假单胞菌属
- 缺氧条件下进行,污水脱氮关键步骤
6.4 硫循环
存在形式
元素S、H₂S、硫酸盐、有机态硫
生物体内C:N = 100:10:1
转化过程
硫化作用(有氧):
- H₂S→S→H₂SO₄
- 硫化细菌:硫杆菌属(G-,专性自养)
- 硫磺细菌:贝日阿托氏菌、发硫细菌(丝状体,含硫粒)
反硫化作用(缺氧):
- SO₄²⁻→H₂S
- 硫酸盐还原菌(SRB):G-,产H₂S,腐蚀金属
6.5 磷循环
过程
- 可溶性无机磷的同化:PO₄³⁻→核酸、ATP等
- 有机磷的矿化:核酸→核苷酸→磷酸;卵磷脂→磷酸
- 不溶性磷的溶解:磷酸钙+有机酸→可溶性磷酸盐
特点
不完全循环,大量磷沉积于海底岩石
6.6 铁锰汞循环
铁循环:
- Fe²⁺→Fe³⁺(铁细菌氧化)
- 铁细菌:铁锈铁沉积于水管壁,造成堵塞
锰循环:
- 锰细菌氧化锰,产物积累于细胞表面或内部
汞循环:
- 无机汞→甲基汞(微生物转化)
- 甲基汞通过食物链富集,危害人类健康
七、水污染治理的微生物学原理
7.1 好氧活性污泥法
定义
由好氧微生物和兼性厌氧微生物及其吸附的有机、无机固体物质形成的絮状体。
组成
- Ma:具有代谢功能的微生物群体
- Me:微生物内源代谢残留物
- Mi:惰性有机物质
- Mii:无机物质
性质
- 含水率:99%
- 密度:1.002~1.006
- 大小:0.02~0.2mm
菌胶团
- 核心作用:生物吸附、氧化分解有机物、提供附着场所、指示作用
- 新生菌胶团:颜色浅、结构紧密、活性强
- 老化菌胶团:颜色深、结构松散、活性差
原生动物的作用
- 指示作用:判断净化程度和水质好坏
- 净化作用:吞食细菌、有机颗粒
- 促进絮凝和沉淀:分泌粘液协同絮凝
活性污泥培养
- 间歇式曝气培养:低浓度→逐级提高
- 连续曝气培养:相同水质可直接培养
- 成熟指标:SV₃₀≥50%,SVI≈100mL/g,钟虫大量出现
运行参数
- MLSS:混合液悬浮固体,2000~5000mg/L
- MLVSS:混合液挥发性悬浮固体,约为MLSS的0.75倍
- DO:1~3mg/L
7.2 生物膜法
定义
利用生物填料表面附着的生物薄膜进行污染物降解的处理法。
构筑物
普通滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法
微生物群落
- 生物膜生物:膜内,菌胶团为主
- 生物膜面生物:膜表面,固着型/游泳型纤毛虫
- 滤池扫除生物:膜外层,轮虫、线虫、寡毛类
挂膜方法
自然挂膜法、活性污泥挂膜法、优势菌种挂膜法
7.3 活性污泥膨胀
本质
污泥密度变小或黏附能力下降
类型
非丝状菌膨胀:
- 曝气过度、缺氧/厌氧产气、表面活性物质过量、生物中毒
丝状菌膨胀(占95%):
- 常见丝状菌:诺卡氏菌、浮游球衣菌、发硫菌、贝日阿托氏菌
- 诱因:DO长期较低(<0.2mg/L)、水温过高(>25°C)、pH过低(<6.5)、营养失衡
预防对策
- 设调节池控制冲击负荷
- 控制DO在3~4mg/L
- 调节BOD₅:N=100:5:1
- 工艺改革(生物膜法、A/O、A²/O、SBR)
7.4 厌氧生物处理
甲烷发酵四阶段
阶段1:水解发酵
- 大分子有机物→小分子有机物
- 水解细菌、发酵细菌
阶段2:产氢产乙酸
- 小分子→乙酸+H₂
- 产氢产乙酸菌、硫酸还原菌
阶段3:产甲烷
- 乙酸/CO₂+H₂→CH₄
- 产甲烷菌(古菌)
阶段4:同型产乙酸
- H₂+CO₂→乙酸
- 同型产乙酸菌
优缺点
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 产生沼气(能源回收) | 出水有机物浓度高 |
| 营养需求低(BOD:N=350-500:5:1) | 对温度敏感(37°C最佳) |
| 污泥产量少 | 启动缓慢(8~12周) |
| 运行费用低 | 产生臭气和有色物质 |
八、污废水深度处理
8.1 脱氮除磷
目的
防止水体富营养化
生物脱氮原理
硝化作用(好氧):
- NH₃→NO₂⁻(亚硝化细菌)
- NO₂⁻→NO₃⁻(硝化细菌)
- 条件:DO≥2mg/L,碱度充足,泥龄≥5天
反硝化作用(缺氧):
- NO₃⁻→N₂(反硝化细菌)
- 条件:DO<0.2mg/L,碳源充足(C
>2.86)
生物除磷原理
聚磷菌(PAO):
- 厌氧放磷:分解体内聚磷,吸收脂肪酸合成PHB
- 好氧吸磷:分解PHB,主动过量吸收环境中的磷合成聚磷
- 原理:厌氧/好氧交替环境实现除磷
工艺
| 工艺 | 流程 | 功能 |
|---|---|---|
| A/O | 缺氧-好氧 | 脱氮 |
| A²/O | 厌氧-缺氧-好氧 | 同步脱氮除磷 |
| SBR | 序列间歇式 | 脱氮除磷 |
| SHARON | 短程硝化-反硝化 | 节能脱氮 |
| ANAMMOX | 厌氧氨氧化 | 高效脱氮 |
8.2 微污染水源预处理
微生物预处理
- 本质:水体天然净化的人工化
- 方法:生物膜法(生物滤池、生物转盘、生物接触氧化)
- 目标:去除有机物和氨氮
8.3 人工湿地
组成要素
- 基质:土壤、沙、砾石,吸附过滤污染物
- 水生植物:挺水、浮水、沉水植物,富集污染物、提供氧气
- 微生物:降解污染物、为植物提供养分
原理
基质-微生物-植物复合生态系统的物理、化学、生物协同作用
8.4 水消毒
消毒方法
物理方法:
- 煮沸:高温破坏蛋白质
- 紫外辐射:破坏核酸结构
化学方法:
- 氯消毒:液氯、漂白粉、氯胺、二氧化氯
- 有效氯:次氯酸(HOCl)杀菌力最强
- 影响因素:pH(低pH效果好)、温度、浑浊度
- 缺点:产生三卤甲烷(THMs)等”三致”物
- 臭氧消毒:强氧化剂,杀菌快,无持续作用
- 过氧化氢:对不含过氧化氢酶的微生物有效
需氯量与余氯
- 需氯量:氧化有机物和还原性物质所需的氯量
- 余氯:保证消毒效果剩余的有效氯
- 游离性余氯:HOCl、OCl⁻(杀菌力强)
- 结合性余氯:NH₂Cl、NHCl₂(杀菌力较弱)
九、固废与废气生物处理
9.1 固体废物处理
方法
填埋、焚烧、堆肥
堆肥化
定义:依靠微生物将有机物转化为腐殖质的生物化学过程。
好氧堆肥四阶段:
| 阶段 | 温度 | 特征 |
|---|---|---|
| 潜育期 | 室温 | 微生物适应,堆温不变 |
| 中温期 | 室温→45°C | 嗜温性微生物增殖,产热 |
| 高温期 | >45°C | 嗜热菌分解复杂有机物,杀灭病原 |
| 腐熟期 | 下降 | 残留难分解有机物分解,腐殖质形成 |
影响因素
- 有机质含量:20-80%
- 湿度:50-60%
- C/N:25-30:1
- pH:中性或弱碱性
- 通风供氧:动力供氧
卫生填埋
微生物活动四阶段:
- 好氧分解阶段
- 厌氧不产甲烷阶段(硫酸盐还原、反硝化)
- 厌氧产甲烷阶段(产甲烷菌占优势)
- 稳定产气阶段(55°C,稳定产CO₂和CH₄)
9.2 废气生物处理
方法
- 生物吸收池
- 生物洗涤池
- 生物滴滤池
- 生物过滤池
原理
- 恶臭气体溶解(气相→液相)
- 恶臭化合物被微生物吸附吸收
- 被吸收的化合物转化为微生物营养物质分解利用
典型污染物处理
含硫恶臭:
- 硫杆菌属、生丝微菌属等氧化分解硫化合物
NH₃:
- 溶于水成NH₄⁺,硝化作用氧化成NO₂⁻、NO₃⁻
CO₂:
- 植物和藻类光合作用同化
十、复习重点与高频考点
10.1 核心概念
| 章节 | 重点概念 |
|---|---|
| 绪论 | 微生物五大特点、三域学说、巴斯德/科赫贡献 |
| 病毒 | 病毒特征、繁殖五阶段、污水处理去除率 |
| 原核 | G+/G-细胞壁区别、革兰氏染色原理、菌胶团、芽孢、放线菌、蓝细菌 |
| 真核 | 真菌三大类群、酵母菌/霉菌繁殖、原生动物指示作用 |
| 生理 | 营养类型、四种运输方式、酶的分类与特性、米氏方程、三种生物氧化类型 |
| 生长 | 生长曲线四阶段、分批/连续培养、温度分类、微生物间关系 |
| 生态 | 生态系统组成、林德曼定律、土壤微生物数量、水体自净、污化系统、富营养化 |
| 物质循环 | 氮循环四过程、硝化/反硝化细菌、硫循环、磷循环 |
| 水污染治理 | 活性污泥组成、菌胶团作用、生物膜结构、污泥膨胀原因与对策、厌氧四阶段 |
| 深度处理 | 脱氮原理、除磷原理、A²/O工艺、消毒方法 |
| 固废废气 | 好氧堆肥四阶段、填埋四阶段、废气生物处理原理 |
10.2 公式与常数
| 公式/常数 | 内容 |
|---|---|
| 米氏方程 | v = k₃[E][S] / (Km + [S]) |
| 细菌实验式 | C₅H₇O₂N |
| 霉菌实验式 | C₇H₁₄O₃N |
| 好氧C:N | 100:5:1 |
| 厌氧C:N | 350-500:5:1 |
| 好氧堆肥C | 25-30:1 |
| 富营养化阈值 | 总磷≥0.02mg/L,无机氮≥0.3mg/L |
| 硝化细菌世代时间 | 约5天 |
| 反硝化C | >2.86 |
10.3 对比总结
G+菌与G-菌对比
| 特征 | G+菌 | G-菌 |
|---|---|---|
| 细胞壁厚度 | 20-80nm | 10nm |
| 肽聚糖含量 | 40-90% | 少 |
| 磷壁酸 | 有 | 无 |
| 脂多糖 | 无 | 有 |
| 等电点 | pH2~3 | pH4~5 |
| 革兰氏染色 | 紫色 | 红色 |
好氧呼吸、厌氧呼吸、发酵对比
| 特征 | 发酵 | 好氧呼吸 | 无氧呼吸 |
|---|---|---|---|
| 最终电子受体 | 内源性中间产物 | O₂ | 无机氧化物 |
| 产物 | 有机物 | CO₂+H₂O | CO₂+还原产物 |
| 产能 | 少(2ATP) | 多(36-38ATP) | 中 |
| 氧化程度 | 不完全 | 完全 | 不完全 |
活性污泥法与生物膜法对比
| 特征 | 活性污泥法 | 生物膜法 |
|---|---|---|
| 微生物形态 | 悬浮生长 | 附着生长 |
| 生物量 | 较小 | 较大 |
| 耐冲击负荷 | 较差 | 较强 |
| 污泥膨胀 | 易发生 | 不易发生 |
| 动力消耗 | 较合理 | 较大 |
🧠 第二篇:名词解释与简答题
本部分整理考试中常见的名词解释和简答题,适合考前快速背诵。
一、名词解释
-
病毒(Virus):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0.2μm以下的超微小生物。
-
芽孢:某些细菌在它的生活史中的某个阶段或某些细菌在它遇到外界不良环境时,在其细胞内形成的一个内生孢子叫芽孢。
-
溶源性:噬菌体感染细胞后不能完成复制循环,噬菌体核酸长期存在于宿主细胞内,没有子代噬菌体产生的现象。
-
细胞质:细胞质是指位于细胞膜以内,除核物质以外的无色透明的粘稠胶体物质,又称原生质。
-
生态平衡:生态系统的物质和能量输入输出在较长的时间内趋于相等,生态系统的组成、结构和功能长期处于稳定状态,即使有外来干扰,生态系统能通过自行调节能力恢复到原来的稳定状态。
-
BIP指数:指异养微生物数量占全部微生物数量的比值,用于衡量水体被有机物污染的程度(BIP 越大,污染越严重)。
-
生物膜法:生物膜法又称生物过滤法,是指使废水流过生长在固定支承物表面上的生物膜,并通过生物氧化和各相间的物质交换作用,去除废水中有机污染物的废水处理方法。
-
MLSS:单位体积活性污泥混合液内所含有的恒重的干固体的重量。
-
原生质体:细胞壁以内,包括细胞质膜、细胞质及其内含物、细胞核物质统称为原生质体。
-
水体富营养化:指水体中氮、磷等元素含量过高而引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖的现象。
-
生长曲线(growthcurve):以培养时间为横坐标,以计数获得的细菌数目的对数为纵坐标,得到的一条定量描述液体培养基中微生物生长规律的实验曲线
-
自净容量:指在水体正常生物循环中能够净化有机污染物的最大数值。
-
菌落:单个微生物接种在固体培养基上,在合适的条件下培养一段时间,生长繁殖形成一堆由无数个个体组成的具有一定形态特征的细菌集团。
-
种群:种群是生活在同一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。
-
灭菌(sterilizAtion):通过超高温或其它物理、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。
-
硝化作用:在有氧条件下,氨经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化为硝酸的过程称为硝化作用。
二、简答题
1. 阐述革兰氏染色的机理。
答:
- ①与细菌等电点有关:革兰氏阳性菌的等电点比革兰氏阴性菌低,其所带负电荷较多,因而与草酸铵结晶紫的结合力大,结合更牢固,对乙醇脱色的抵抗力更强。
- ②与细胞壁有关:革兰氏阳性菌脂质含量极低,肽聚糖含量高,乙醇使肽聚糖脱水而缩小细胞壁的孔径,降低细胞壁的通透性,阻止乙醇分子进入细胞,从而使细胞不被脱色;而革兰氏阴性菌脂质含量高,肽聚糖含量很低,脂质被乙醇溶解,增加细胞壁的孔径及通透性,乙醇容易进入细胞内将细胞脱色。
2. 作为微生物营养物质,水的作用是什么?
答:
水是微生物组分,又是微生物代谢过程中必不可少的溶剂。有助于营养物质的溶解和吸收;保证细胞内外各种生化反应在溶液中正常进行;控制细胞内的温度。
3. 简述芽孢的特点。
答:
含水率低,38~40%;芽孢壁厚而致密;2,6吡啶二羧酸(DPA)含量高,具有耐热性;含有耐热性酶。
4. 简述常规活性污泥法不利用对数生长期的微生物而利用静止期的微生物的原因。
答:
- ①处于对数期的微生物代谢活力强,能去除大量有机物,但对进水有机物浓度需求高,使出水不易达到排放标准;
- ②处于对数期的微生物生长繁殖旺盛,沉淀性能差,致使出水水质差;
- ③处于静止期的微生物活力相对较差,但仍有相当的活力,去除有机物的效果仍较好;
- ④处于静止期的微生物体内积累了大量贮存物,强化了微生物的生物吸附能力,自我絮凝、凝合能力强,在二沉池中泥水分离效果好,出水水质好。
5. 简述酵母菌在固体培养基上的菌落特征。
答:
酵母菌在固体培养基表面长出表面湿润而粘滑的菌落,颜色通常有白色或红色,培养时间久后,菌落表面转为干燥,并呈褶皱状。
6. 结合营养物质进入微生物细胞的四种方式的特点,比较其异同。
答:
- ①单纯扩散的特点:A没有载体的协助;b无需能量;c沿浓度梯度扩散,扩散速度慢
- ②促进扩散:A需要渗透酶;b不消耗代谢能量;c沿浓度梯度
- ③主动运输:A需要渗透酶,对底物有特异性;b消耗能量;c底物进入细胞时,其化学结构没有发生改变;d可以进行逆浓度运输
- ④基团转位:A需要消耗能量;b底物化学结构发生改变(一般呈磷酸化的形式);c需载体蛋白,对底物有特异性;d逆浓度
7. 简述细菌细胞壁的生理功能。
答:
- ①保护原生质体免受渗透压引起破裂的作用;
- ②维持细菌细胞形态;
- ③阻挡某些分子进入和保留蛋白质在间质;
- ④为鞭毛提供支点,使鞭毛运动。
8. 活性污泥中原生动物和微型后生动物有什么作用?
答:
- ①指示作用:根据微生物的演替判断水质和污水处理程度及判断活性污泥培养成熟程度;根据原生动物种类判断活性污泥和处理水质的好与坏;根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化过程判断进水水质变化和运行中出现的问题。
- ②净化作用。
- ③促进絮凝和沉淀作用。
9. 原核微生物包括哪些微生物?
答:
原核微生物包括古菌、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。
10. 水对微生物有什么作用?
答:
水是微生物组分,又是微生物代谢过程中必不可少的溶剂。有助于营养物质的溶解和吸收;保证细胞内外各种生化反应在溶液中正常进行;控制细胞内的温度。
11. 简述显微镜油镜的操作。
答:
先用低倍镜找到目的物,并将目的物移至视野正中。在载玻片上滴一滴香柏油,将油镜移至正中使镜面浸没在油中,刚好贴近载玻片。一般情况下,转过油镜即可看到目的物,如果不够清晰,可来回调节细条旋钮,就可看清目的物。油镜使用完毕,用擦镜纸将镜头上的油擦净,另用擦镜纸蘸少许二甲苯擦拭镜头,再用擦镜纸擦干。
📝 第三篇:课堂练习题汇总(附答案)
汇总自两份微生物学课堂练习题文档。涵盖病毒学、细菌学、原生动物、藻类真菌、微生物代谢、污水处理微生物等章节。
第一部分:病毒学(2022.2.28)
判断题
- 朊病毒只含蛋白质,不含核酸(√)
- 解析:朊病毒(prion)是迄今发现最简单的”病毒”,本质是一种具感染性的异常折叠蛋白,不含任何核酸,可引起疯牛病、克雅氏病等。
- 拟病毒必须依赖辅助病毒才能侵染和复制(√)
- 解析:拟病毒(卫星RNA)单独不能侵染,必须包裹在辅助病毒中,借助辅助病毒才能进入细胞并完成复制。
- DNA病毒以双链为多,而RNA病毒以单链为多(√)
- 解析:规律性结论——DNA病毒多为双链(dsDNA,如噬菌体、疱疹病毒),RNA病毒多为单链(ssRNA,如流感、新冠)。
- 原噬菌体即插入寄主染色体DNA上的噬菌体DNA(√)
- 解析:温和噬菌体侵染后将自身DNA整合到宿主染色体上,此整合态的噬菌体DNA即”原噬菌体”,随宿主复制而遗传。
- 溶源性细菌在一定条件诱发下,可变为烈性噬菌体裂解宿主细胞(√)
- 解析:紫外线、化学诱变剂等可诱导原噬菌体脱离染色体进入裂解周期,大量增殖并裂解宿主,故溶源菌潜在可被裂解。
- 大肠杆菌噬菌体靠尾部的溶菌酶溶解寄主细胞壁后靠尾鞘收缩将DNA注入宿主细胞(√)
- 解析:T系噬菌体吸附后,尾端溶菌酶局部水解细胞壁肽聚糖,尾鞘收缩像注射器一样把头部核酸注入,蛋白质外壳留在外面。
- 一种细菌只能被一种噬菌体感染(×)
- 解析:一种细菌可被多种噬菌体感染,一种噬菌体也可感染若干近缘菌株,不存在严格的一一对应。
- 细菌的溶源性是可以遗传的(√)
- 解析:原噬菌体整合在染色体上,随宿主分裂传给子代,因此溶源性是可稳定遗传的性状。
选择题
- 噬菌体是专性寄生于(A)的寄生物
- A.细菌 B.酵母菌 C.霉菌 D.放线菌
- 解析:“噬菌体”即”吞噬细菌者”,专性寄生于原核的细菌(广义也含放线菌等,但典型对象是细菌)。
- 病毒囊膜的组成成分是(D)
- A.核酸 B.蛋白质 C.多糖 D.脂类
- 解析:囊膜来自宿主细胞膜,主要成分是脂类(磷脂双层),故有囊膜病毒怕乙醇、乙醚等脂溶剂。
- 病毒含有的核酸通常是(C)
- A.DNA B.RNA C.DNA或RNA D.DNA和RNA
- 解析:病毒只含一种核酸——要么DNA要么RNA,绝不会”既有DNA又有RNA”,这是病毒的基本特征。
- 类病毒是一类仅含有侵染性(B)的病毒
- A.蛋白质 B.RNA C.DNA D.DNA和RNA
- 解析:类病毒(viroid)只由一段裸露的单链环状RNA组成,无蛋白质外壳,主要感染植物。注意与”朊病毒只含蛋白质”区分。
- 病毒壳体的组成成分是(B)
- A.核酸 B.蛋白质 C.多糖 D.脂类
- 解析:衣壳(壳体)由蛋白质亚基(壳粒)构成,起保护核酸和决定抗原性的作用。
- 病毒的直径通常为(D)
- A.10nm B.100nm左右 C.300nm D.10-300nm
- 解析:病毒个体微小,大小跨度大,一般在10~300nm之间,需用电子显微镜观察。
- Escherichia coli T4噬菌体外形是(B)
- A.球形 B.蝌蚪形 C.杆状 D.丝状
- 解析:T4噬菌体具有多面体的头部和可收缩的尾部,整体呈典型的”蝌蚪形”。
- 病毒的增殖方式是(D)
- A.二分裂法 B.多分裂法 C.芽生 D.复制
- 解析:病毒无独立代谢,靠宿主细胞合成机器分别复制核酸、合成蛋白后装配,称”复制”,而非细胞那样的分裂繁殖。
- 在病毒复制过程中,下列哪一项机制是错误的(C)
- A.以宿主细胞获得能量
- B.只在活细胞内复制
- C.宿主细胞始终保持完整的结构
- D.利用宿主细胞的合成机制来合成
- 解析:裂解性病毒增殖后期会破坏并裂解宿主细胞,故”始终保持完整结构”错误;A、B、D均是病毒专性活细胞内寄生的正确特征。
- 干扰素抗病毒的机制是(C)
- A.防止病毒进入易感细胞
- B.直接杀伤细胞内的病毒
- C.诱导细胞产生抗病毒蛋白质,抑制病毒复制
- D.杀伤细胞外的病毒
- 解析:干扰素本身不直接杀病毒,而是作用于邻近细胞,诱导其产生抗病毒蛋白(如蛋白激酶),阻断病毒核酸和蛋白质的合成。
- 病毒的致病作用主要是(C)
- A.病毒外毒素的致病作用
- B.病毒内毒素的致病作用
- C.病毒对宿主细胞的直接损伤
- D.病毒产生有毒性的酶类
- 解析:病毒无内、外毒素(那是细菌的概念),主要通过在宿主细胞内增殖造成细胞溶解、变性等直接损伤致病。
- 病毒感染宿主细胞后可出现(D)
- A.细胞溶解 B.细胞融合 C.细胞转化 D.以上均可
- 解析:不同病毒可引起细胞溶解死亡、细胞融合(合胞体)、或转化为肿瘤细胞等多种结局,故全选。
第二部分:细菌结构与染色(2022.3.21)
判断题
- 细菌都是肉眼不可见的。(√)
- 解析:绝大多数细菌为微米级(约0.5~5μm),需显微镜观察;虽有极个别”巨大”细菌(如纳米比亚珍珠硫菌)可见,但作为通则该说法成立。
- 放线菌具有菌丝,并以孢子进行繁殖,它属于真核微生物。(×)
- 解析:放线菌虽有分枝菌丝、产孢子,但无核膜包被的细胞核,属于原核微生物(革兰氏阳性),而非真核。
- 革兰氏染色法是细胞质染色,而不是细胞壁染色。(×)
- 解析:革兰氏染色的结果取决于细胞壁(肽聚糖层厚薄、有无外膜)能否保留结晶紫-碘复合物,本质是细胞壁特性决定,而非细胞质染色。
- 芽孢有极强的抗热、抗辐射、抗化学物和抗静水压的能力,同时具有繁殖功能。(×)
- 解析:芽孢是细菌的休眠体,抗逆性极强,但一个细菌只形成一个芽孢、一个芽孢只萌发成一个细菌,数量不增加,故无繁殖功能。
- 蓝细菌中的异形胞和光合作用有关。(×)
- 解析:异形胞是蓝细菌进行固氮(提供无氧微环境保护固氮酶)的场所,与光合作用无关;光合作用在类囊体中进行。
- 胞囊是细菌抵抗不良环境的休眠体。(×)
- 解析:胞囊(孢囊)是原生动物等在不良环境下形成的休眠体;细菌的休眠体是芽孢,注意区分主体。
- 古菌的细胞膜包括单层膜和双层膜。(√)
- 解析:古菌膜脂为醚键连接,部分古菌(嗜热菌)由双植烷链跨膜形成单层膜,其余为类似常规的双层膜,故两者皆有。
- 革兰氏阳性菌细胞壁中脂肪含量比革兰氏阴性菌低。(√)
- 解析:G⁺菌壁以厚肽聚糖为主、脂含量低(约1%~4%);G⁻菌有外膜(脂多糖、磷脂),脂含量高(可达20%)。
- 通常一种细菌只含有一种或两种内含颗粒。(√)
- 解析:内含物(如异染粒、PHB、硫粒等)随菌种和营养条件而定,一般一种细菌仅积累一两种贮藏颗粒。
- 细菌芽孢在合适的环境中可恢复成普通的细胞结构。(√)
- 解析:芽孢在营养、温湿度适宜时可萌发,经活化、出芽、生长恢复成有繁殖能力的营养细胞。
- 脂多糖是革兰氏阴性细菌细胞壁中的特有成分。(√)
- 解析:脂多糖(LPS)位于G⁻菌外膜外层,是其特有成分,也是内毒素的来源;G⁺菌无外膜、无LPS。
- 四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌均是多细胞的微生物。(×)
- 解析:它们都是单细胞细菌,只是分裂后排列方式不同(四联、八叠、葡萄串状),每个球菌仍为独立单细胞。
- 荚膜多出现在新生细菌外围。(×)
- 解析:荚膜多在营养丰富、菌龄较老时大量形成于细胞外围,并非新生细菌的特征。
选择题
- 产甲烷菌细胞壁含(A)
- A.假肽聚糖 B.复杂聚多糖 C.肽聚糖 D.果胶
- 解析:产甲烷菌属古菌,细胞壁不含真正的肽聚糖(无胞壁酸),而是假肽聚糖,对溶菌酶和青霉素不敏感。
- 具有菌丝体的原核微生物是(A)
- A.放线菌 B.支原体 C.衣原体 D.螺旋体
- 解析:放线菌为原核生物却具分枝菌丝;支原体无细胞壁,衣原体专性细胞内寄生,螺旋体为螺旋状单细胞,均无菌丝体。
- 菌细胞结构中和有性生殖有关的是(B)
- A.荚膜 B.菌毛 C.鞭毛 D.芽孢
- 解析:性菌毛(F菌毛)介导接合时供体向受体传递遗传物质,与”有性”过程有关;鞭毛司运动,荚膜保护,芽孢休眠。
- 不同种类的细菌,革兰氏染色后呈现不同的颜色,其主要是由于(D)结构不同
- A.荚膜 B.细胞质 C.细胞膜 D.细胞壁
- 解析:染色差异取决于细胞壁结构(肽聚糖厚度、有无外膜),决定能否保留结晶紫-碘复合物。
- 下列微生物中属于革兰氏阳性菌的是(C)
- A.伤寒沙门菌 B.大肠杆菌 C.枯草芽孢杆菌 D.霍乱弧菌
- 解析:沙门菌、大肠杆菌、霍乱弧菌均为G⁻菌;枯草芽孢杆菌是典型G⁺菌。
- 关于细菌的芽孢,描述正确的是(B)
- A.一种运动器官 B.细菌生长发育的一个阶段
- C.一种繁殖方式 D.一种细菌接合的通道
- 解析:芽孢是细菌处于不良环境时进入的休眠(生长发育)阶段,不增加个体数,故非繁殖方式,也不是运动器官或接合通道。
- 放线菌的菌体呈分枝丝状体,因此它是一种(B)
- A.无细胞壁的原核微生物 B.多核的原核微生物
- C.单细胞真核微生物 D.多细胞的真核微生物
- 解析:放线菌是原核生物,菌丝无横隔、内含多个核区,相当于”多核单细胞”,故为多核的原核微生物。
- 蓝细菌细胞中进行固氮的部位是(B)
- A.藻胆蛋白 B.异形胞 C.羧酶体 D.类囊体
- 解析:异形胞提供无氧微环境保护固氮酶进行固氮;藻胆蛋白和类囊体司光合,羧酶体固定CO₂。
- 关于细菌的细胞核,描述正确的是(D)
- A.DNA与组蛋白结合的无核膜包围的染色体
- B.RNA与组蛋白结合的无核膜包围的染色体
- C.裸露的RNA分子
- D.裸露的DNA分子
- 解析:细菌为原核生物,遗传物质是一条裸露(不与组蛋白结合)、无核膜包被的环状DNA,即拟核。
- 在细菌细胞中能量代谢场所是(D)
- A.核蛋白体 B.线粒体 C.质粒 D.细胞质膜
- 解析:细菌无线粒体,呼吸链和氧化磷酸化的酶系定位于细胞质膜(及其内褶),故能量代谢中心在细胞质膜。
- 蓝细菌细胞中进行光合作用的场所是(D)
- A.羧酶体 B.质粒 C.异形胞 D.类囊体
- 解析:蓝细菌无叶绿体,光合色素和光反应系统位于类囊体膜上;羧酶体固碳,异形胞固氮。
- 革兰氏阳性菌的等电点是(C)
- A.pH5-6 B.pH3-4 C.pH2-3 D.pH4-5
- 解析:G⁺菌等电点较低(约pH2~3),G⁻菌约pH4~5;等电点低使其在染色pH下带更多负电荷,与结晶紫结合更牢。
- 细菌芽孢抗热性强是因为含有(D)
- A.聚-β-羟基丁酸 B.氨基酸 C.胞壁酸 D.2,6-吡啶二羧酸
- 解析:芽孢含大量吡啶二羧酸钙(DPA-Ca),可稳定生物大分子、降低含水量,是其耐热的关键成分。
- 原核微生物细胞中特有的碳源贮藏颗粒是(D)
- A.淀粉粒 B.肝糖粒 C.异染粒 D.聚-β-羟基丁酸
- 解析:PHB(聚-β-羟基丁酸)是原核生物特有的碳源和能源贮藏物;异染粒贮磷,淀粉粒、肝糖粒并非原核特有。
细菌结构与功能(多选题)
- 细菌细胞结构中与其抗原性有关的是(AC)
- A.鞭毛 B.液泡 C.荚膜 D.芽孢
- 解析:鞭毛抗原(H抗原)、荚膜抗原(K抗原)均参与抗原性;液泡、芽孢一般不作为分型抗原。(注:细胞壁脂多糖即O抗原也具抗原性,本题未列)
- 能引起活性污泥丝状膨胀的细菌包括(ABCD)
- A.辨硫菌 B.贝日阿托氏菌 C.发硫菌 D.亮发菌
- 解析:这些都是丝状/硫细菌,过度增殖会使污泥松散、沉降性变差,导致丝状膨胀,故全选。
- 下列细菌细胞结构中具有生物吸附作用的是(BCD)
- A.鞭毛 B.菌胶团 C.黏液层 D.荚膜
- 解析:菌胶团、黏液层、荚膜均为胞外多糖类黏性结构,表面积大、带电荷,能吸附水中污染物;鞭毛是运动器官无吸附功能。
- 以下微生物中属于古菌的是(BD)
- A.大肠杆菌 B.产甲烷菌 C.蓝细菌 D.极端嗜盐菌
- 解析:产甲烷菌、极端嗜盐菌属古菌(第三域);大肠杆菌、蓝细菌属真细菌。
- 细菌细胞壁的功能包括(BCD)
- A.鞭毛基本着生点
- B.阻拦大分子物质进入和保留蛋白质在周质
- C.保护原生质体受渗透压引起破裂
- D.维持细菌细胞形态
- 解析:细胞壁维持形态、抗渗透压、并具分子筛作用;而鞭毛的着生(基体)位于细胞质膜,A错。
- 细菌细胞膜的功能包括(ABCD)
- A.维持渗透压的梯度和溶质的转移
- B.合成细胞壁和荚膜成分的基地
- C.细菌物质代谢和能量代谢的中心
- D.参与呼吸作用和细胞分裂
- 解析:细菌膜是选择透性屏障、合成基地、能量代谢中心,并参与呼吸链与分裂(间体),功能全面,故全选。
- 放线菌的菌丝包括(BCD)
- A.菌毛 B.气生菌丝 C.基内菌丝 D.孢子丝
- 解析:放线菌菌丝分为基内(营养)菌丝、气生菌丝和由气生菌丝分化的孢子丝;菌毛是细菌的附属结构,不属菌丝。
- 古菌细胞壁中不含有(ABD)
- A.二氨基庚二酸 B.肽聚糖 C.酸性杂多糖 D.胞壁酸
- 解析:古菌壁无真正肽聚糖,故不含肽聚糖、胞壁酸及二氨基庚二酸;部分古菌壁恰恰由酸性杂多糖等构成,所以C是”含有”项,不入选。
- 与细菌革兰氏染色反应有关的机制包括(ABD)
- A.RNA-Mg²⁺盐 B.细菌的等电点
- C.细菌内含颗粒 D.细菌细胞壁的结构和化学组成
- 解析:染色机制涉及细胞壁结构、等电点(电荷)和G⁺菌富含的核糖核酸镁盐与染料结合;内含颗粒与染色反应无关。
第三部分:原生动物、藻类与真菌(2022.3.28)
选择题
- 原生动物的伸缩泡是执行(D)功能的细胞器
- A.消化 B.摄食 C.营养 D.排泄
- 解析:伸缩泡通过周期性收缩排出细胞内多余水分和代谢废物,主要起渗透调节和排泄作用。
- 当环境条件变坏时,原生动物会形成(C)
- A.芽孢 B.荚膜 C.胞囊 D.菌胶团
- 解析:原生动物在不良环境下形成具厚壁的休眠体——胞囊(孢囊);芽孢是细菌的休眠体。
- 肉足虫的伪足是由(B)形成的
- A.肌丝 B.细胞质 C.细胞壁 D.细胞膜
- 解析:肉足虫(如变形虫)靠细胞质定向流动形成伪足,用于运动和摄食。
- 在污水处理系统中,变形虫在活性污泥培养(D)出现
- A.以上全都是 B.成熟期 C.中期 D.初期
- 解析:演替顺序为细菌→鞭毛虫/变形虫→纤毛虫→后生动物,变形虫出现在培养初期,污泥尚未成熟。
- 在污水处理过程中,在钟虫之后出现的微生物是(D)
- A.变形虫 B.草履虫 C.眼虫 D.轮虫
- 解析:钟虫(固着型纤毛虫)是污泥成熟的指示生物,其后出现轮虫等后生动物,标志水质进一步好转。
- 固着型纤毛虫中属于个体生活的是(B)
- A.草履虫 B.钟虫 C.盖纤虫 D.累枝虫
- 解析:钟虫单个个体附着柄上生活;盖纤虫、累枝虫为群体固着型;草履虫是游泳型纤毛虫。
- 以下藻类中不具细胞壁的是(A)
- A.裸藻 B.硅藻 C.蓝藻 D.绿藻
- 解析:裸藻(眼虫)“裸”即无细胞壁,仅有富弹性的表膜;硅藻有硅质壳,绿藻有纤维素壁,蓝藻有肽聚糖壁。
- 下列藻类中具有顶细胞的是(B)
- A.硅藻 B.轮藻 C.黄藻 D.绿藻
- 解析:轮藻结构较高等,藻体顶端有明显顶细胞进行顶端生长。
- 海带属于(B)
- A.金藻 B.褐藻 C.黄藻 D.红藻
- 解析:海带含大量墨角藻黄素呈褐色,属褐藻门。
- 酵母菌的细胞壁主要含(B)
- A.葡聚糖和脂多糖 B.葡聚糖和甘露聚糖
- C.几丁质和纤维素 D.肽聚糖和甘露聚糖
- 解析:酵母壁主要由葡聚糖和甘露聚糖构成(“酵母纤维素”),与细菌的肽聚糖、霉菌的几丁质不同。
- 分生孢子头呈扫帚状的霉菌是(C)
- A.根霉 B.毛霉 C.青霉 D.曲霉
- 解析:青霉的分生孢子梗顶端多次分枝呈”扫帚状”(帚状枝);曲霉则膨大成顶囊呈”菊花状/球状”。
- 啤酒酵母的无性繁殖方式是(D)
- A.分生孢子繁殖 B.子囊孢子繁殖 C.假菌丝繁殖 D.芽殖
- 解析:酵母菌典型无性繁殖为出芽生殖(芽殖);子囊孢子是其有性繁殖产物。
- 不含色素的眼虫营(A)
- A.腐生性营养 B.以上全都是 C.全动性营养 D.植物性营养
- 解析:眼虫有色素时可光合(植物性营养),失去色素后无法光合,只能吸收溶解有机物,行腐生性营养。
- 以下不属于钟虫的变态特征的是(D)
- A.尾柄脱落 B.虫体缩短 C.虫体前端闭锁 D.虫体伸长
- 解析:环境恶化时钟虫变态为尾柄脱落、虫体缩短、前端口围闭锁等以求生存;“虫体伸长”不是变态特征。
- 能引起水稻”恶苗病”的是(B)
- A.青霉 B.赤霉菌 C.木霉 D.曲霉
- 解析:赤霉菌(藤仓赤霉)分泌赤霉素使稻苗徒长细弱,即”恶苗病”,也是工业生产赤霉素的菌种。
- 根霉的无性繁殖孢子是(D)
- A.厚垣孢子 B.游动孢子 C.分生孢子 D.孢囊孢子
- 解析:根霉属接合菌,无性繁殖在孢子囊内产生孢囊孢子;分生孢子见于青霉、曲霉等。
- 真菌的有性繁殖孢子包括(ABCD)
- A.接合孢子 B.子囊孢子 C.卵孢子 D.担孢子
- 解析:四种均为有性孢子,分别对应接合菌、子囊菌、卵菌、担子菌,故全选。
- 真菌的无性繁殖孢子包括(AC)
- A.孢囊孢子 B.子囊孢子 C.游动孢子 D.担孢子
- 解析:孢囊孢子、游动孢子(及分生孢子)属无性孢子;子囊孢子、担孢子是有性孢子。
- 酵母菌的细胞壁组分与细菌不同的是(AB)
- A.葡聚糖 B.甘露聚糖 C.蛋白质 D.脂质
- 解析:葡聚糖、甘露聚糖是酵母壁特有成分而细菌没有;蛋白质和脂质两者都含。
- 氧化型酵母可用于(AC)
- A.处理含酚废水 B.酿酒 C.处理含油废水 D.石油脱蜡
- 解析:氧化型酵母好氧、氧化能力强,可降解酚、油等有机污染物;酿酒靠发酵型酵母。(D石油脱蜡通常也用氧化型酵母,本题按答案AC)
- 发酵型酵母可用于(ABC)
- A.酿酒 B.做面包 C.做馒头 D.处理含酚废水
- 解析:发酵型酵母在缺氧下进行酒精发酵并产CO₂,可酿酒、发面(面包/馒头);处理含酚废水属氧化型酵母。
- 霉菌的菌丝体分为(BC)
- A.孢子丝 B.营养菌丝 C.气生菌丝 D.菌毛
- 解析:霉菌菌丝按功能分营养菌丝(深入基质吸收养分)和气生菌丝(向上生长、部分分化产孢)。
- 以下霉菌菌丝体中属于多细胞菌丝体的是(AC)
- A.青霉 B.毛霉 C.曲霉 D.根霉
- 解析:青霉、曲霉为有隔(多细胞)菌丝;毛霉、根霉为无隔(单细胞、多核)菌丝。
- 以下纤毛虫中尾柄内有肌丝的是(BCD)
- A.钟虫 B.累枝虫 C.聚缩虫 D.独缩虫
- 解析:累枝虫、聚缩虫、独缩虫的群体柄内含可收缩的肌丝;钟虫柄内有肌丝,但本题按给定答案为BCD(注意区分各题情境)。
- 酵母菌在真菌分类系统中分别属于(ABC)
- A.子囊菌纲 B.半知菌纲 C.担子菌纲 D.接合菌纲
- 解析:能产子囊孢子的属子囊菌纲,产担孢子的属担子菌纲,未发现有性阶段的归半知菌纲;接合菌(如根霉)不是酵母。
- 霉菌的菌落特征包括(ACD)
- A.菌落疏松 B.菌落致密 C.与培养基结合不紧 D.呈现不同颜色
- 解析:霉菌菌落由菌丝构成,疏松、呈绒毛/絮状、易与培养基剥离、孢子使其呈现多种颜色;“致密”是细菌/酵母菌落特征。
判断题
- 粗袋鞭毛虫在污水处理效果差时大量出现。(√)
- 解析:鞭毛虫多在有机物浓度高、处理效果差的初期或恶化阶段大量繁殖,是水质较差的指示生物。
- 肉足虫都没有固定形态。(×)
- 解析:变形虫类无固定形态,但有壳的肉足虫(如表壳虫、磷壳虫)外形相对固定,故”都没有”说法过绝对。
- 纤毛虫的营养为全动性营养。(√)
- 解析:纤毛虫靠纤毛摆动摄取细菌、有机颗粒等固体食物,属吞食式的全动性(动物式)营养。
- 绿眼虫在有机物浓度增加和环境条件改变时改营腐生性营养。(√)
- 解析:绿眼虫通常光合(植物性营养),当有机物丰富或失去色素时可转为吸收溶解有机物的腐生性营养,营养方式可塑。
- 在污染水体中水蚤颜色比在清水中的红些。(√)
- 解析:污染水体溶氧低,水蚤体内合成更多血红蛋白以增强携氧能力,故颜色偏红,可作缺氧指示。
- 藻类都是真核微生物。(×)
- 解析:蓝藻(蓝细菌)是原核生物,故”藻类都是真核”错误;其余真核藻类才是真核生物。
- 线虫是水净化程度差的指示生物。(√)
- 解析:线虫耐污、喜有机物多、溶氧低的环境,大量出现说明净化程度差。
- 在自然水体中,鞭毛虫喜在β-中污带生活。(√)
- 解析:β-中污带有机物中等、溶氧尚可,适合鞭毛虫繁殖,是其常见分布带。
- 钟虫在不良环境中运动前进方向由向后运动改为向前运动。(√)
- 解析:钟虫脱柄成游泳体时,由原来口端朝后改为前端(口围)朝前运动以游离逃逸。
- 酵母菌是多细胞真菌。(×)
- 解析:酵母菌是典型的单细胞真菌(虽可形成假菌丝),并非多细胞。
- 水体中溶解氧不足时可使原生动物形成胞囊。(√)
- 解析:缺氧等不良条件会诱导原生动物形成休眠的胞囊以度过逆境。
- 霉菌可借助菌丝片段繁殖。(√)
- 解析:霉菌的菌丝断片在适宜条件下可重新生长成新菌丝体,属营养(无性)繁殖方式之一。
- 霉菌的营养菌丝包括单细胞营养菌丝和多细胞营养菌丝。(√)
- 解析:无隔菌丝(毛霉、根霉)为单细胞多核,有隔菌丝(青霉、曲霉)为多细胞,两类营养菌丝皆存在。
- 酵母菌的有性繁殖产生囊孢子。(×)
- 解析:酵母菌有性繁殖产生的是”子囊孢子”,规范说法非”囊孢子”,且并非所有酵母都进行有性繁殖。
第四部分:微生物代谢与酶学(2022.4.18)
判断题
- 促进扩散可以逆浓度梯度运输营养物质。(×)
- 解析:促进扩散借助载体顺浓度梯度运输,不消耗能量,故不能逆浓度梯度;逆梯度运输需主动运输。
- 污水处理系统中大多数微生物属于异养微生物。(√)
- 解析:污水富含有机物,主要靠异养菌氧化分解有机物来净化,故异养微生物占主导。
- 蓝藻光合作用产生氧气。(√)
- 解析:蓝藻(蓝细菌)行产氧光合作用,以水为供氢体,放出O₂,与高等植物相同。
- 能进行光合作用的细菌都是自养菌。(×)
- 解析:存在光能异养菌(如红螺菌),能光合产能但需有机物作碳源,故并非都是自养。
- 无氧呼吸的最终电子受体可以是有机物。(√)
- 解析:无氧呼吸的终受体为外源无机物(NO₃⁻、SO₄²⁻等)或某些有机物(如延胡索酸),故可为有机物。
- 葡萄糖彻底氧化可产生30个ATP,大部分来自糖酵解。(×)
- 解析:葡萄糖彻底氧化约产生30~38个ATP,但绝大部分来自三羧酸循环和氧化磷酸化(电子传递链),糖酵解仅净得2个ATP。
- EMP途径主要存在于厌氧生活的细菌中。(√)
- 解析:EMP(糖酵解)不需氧、在细胞质中进行,是厌氧菌主要的产能途径。
- 所有的微生物都能以葡萄糖作碳源。(×)
- 解析:部分微生物(如某些自养菌、特殊营养型)不能利用葡萄糖,故”所有”错误。
- 化能自养型微生物不具有光合色素,不能进行光合作用。(√)
- 解析:化能自养菌靠氧化无机物(如NH₃、H₂S、Fe²⁺)获能,无光合色素,不能光合。
- 酶蛋白的结构中除活性中心外的其他部位与酶的催化作用无关。(×)
- 解析:活性中心外的部位(如结合调节物的别构中心、维持空间构象的部位)对酶活性和催化也有重要作用。
选择题
- 可作为无氧呼吸最终电子受体的是(ABCD)
- A.硝酸盐 B.延胡索酸 C.二氧化碳 D.硫酸盐
- 解析:硝酸盐(反硝化)、硫酸盐(硫酸盐还原)、CO₂(产甲烷)、延胡索酸(有机受体)均可作无氧呼吸的终电子受体。
- 能通过单纯扩散进入微生物细胞的物质包括(BCD)
- A.无机盐 B.二氧化碳 C.氧气 D.水
- 解析:小分子、不带电的气体(CO₂、O₂)和水可顺浓度梯度自由穿膜(单纯扩散);带电无机盐离子难以自由扩散,需载体。
- 以下培养基中属于鉴别培养基的是(BC)
- A.淀粉培养基 B.远藤氏培养基
- C.伊红美蓝培养基 D.乳糖发酵培养基
- 解析:远藤氏、伊红美蓝(EMB)含指示剂,可依菌落颜色区分大肠杆菌等,属鉴别培养基。
- 以下微生物属于光能自养微生物的是(AC)
- A.蓝藻 B.硫细菌 C.绿硫细菌 D.铁细菌
- 解析:蓝藻、绿硫细菌靠光能、以无机物(水/H₂S)为供氢体固定CO₂,属光能自养;硫细菌、铁细菌是化能自养。
- 在微生物细胞膜运输物质的方式中,需要消耗能量的是(BC)
- A.单纯扩散 B.基团转位 C.主动运输 D.促进扩散
- 解析:主动运输逆浓度耗能;基团转位运输中物质被磷酸化也消耗能量(高能磷酸键);单纯扩散和促进扩散不耗能。
- 在微生物细胞膜运输物质的方式中,(ABD)均需要载体蛋白
- A.促进扩散 B.基团转位 C.单纯扩散 D.主动运输
- 解析:促进扩散、基团转位、主动运输都依赖载体(透过酶);只有单纯扩散不需要载体。
- 影响酶活力的因素包括(ABCD)
- A.温度 B.激活剂 C.pH D.抑制剂
- 解析:温度、pH影响酶构象和活性中心,激活剂提高活性、抑制剂降低活性,均影响酶活力,故全选。
- 酶蛋白的三级结构靠(ABCD)维持其稳定性
- A.氢键 B.盐键 C.疏水键 D.范德华力
- 解析:三级结构由氢键、盐键(离子键)、疏水作用、范德华力等次级键共同维系(二硫键也参与),故全选。
- 以下不属于细菌光合作用供氢体的是(D)
- A.水 B.氨 C.硫化氢 D.脂肪酸
- 解析:不同光合菌可用水、H₂S、H₂、氨等作供氢(电子)体;脂肪酸不作光合供氢体。
- 1mol的葡萄糖经过完全氧化共可产生(A)mol ATP
- A.38 B.32 C.40 D.30
- 解析:按传统教材计算(每NADH约3ATP、FADH₂约2ATP),1mol葡萄糖彻底氧化约生成38mol ATP。
- 乙醇发酵生成ATP的方式是(C)
- A.光合磷酸化 B.其它方式
- C.底物水平磷酸化 D.氧化磷酸化
- 解析:发酵在无氧下进行,ATP来自糖酵解中高能中间物直接转移磷酸基,即底物水平磷酸化。
- 以下描述不符合非环式光合磷酸化的是(B)
- A.在无氧条件下进行 B.电子传递途径属非循环式
- C.同时生成ATP和O₂ D.有两个光合系统
- 解析:本题选”不符合”项。非环式光合磷酸化在有氧(产氧)条件下进行、电子非循环、有PSⅠ和PSⅡ两个系统、同时产ATP、NADPH和O₂;A说”无氧条件”才是不符合。(注意:B本身描述正确,按题给答案选B,需结合命题原意——产氧光合伴随放氧,非”无氧”)
- 下列物质中可作为某些微生物生长因子的是(B)
- A.纤维素 B.叶酸 C.NaCl D.葡萄糖
- 解析:生长因子指微生物自身不能合成而必需微量的有机物,如维生素(叶酸)、氨基酸、碱基;纤维素、葡萄糖是碳源,NaCl是无机盐。
- 在米氏方程中Km的含义是(A)
- A.酶促反应速率达到最大反应速率一半时的底物浓度
- B.酶促反应速率达到最大反应速率一半时的酶浓度
- C.酶促反应速率达到最大反应速率时的酶浓度
- D.酶促反应速率达到最大反应速率时的底物浓度
- 解析:Km(米氏常数)= 反应速率为½Vmax时的底物浓度,反映酶与底物亲和力,Km越小亲和力越大。
- 好氧呼吸的电子受体是(B)
- A.碳酸盐 B.氧 C.硫酸盐 D.硝酸盐
- 解析:好氧呼吸以分子氧(O₂)为最终电子受体;其余无机物是无氧呼吸的终受体。
- 土壤微生物混合群体要求的碳氮比为(C)
- A.20:1 B.10:1 C.25:1 D.15:1
- 解析:土壤/堆肥微生物群体适宜的C/N约为25:1,过高分解慢、过低易损失氮。
- 与底物结构类似的抑制剂可与底物竞争与酶的活性中心结合,使酶促反应速度下降,这种作用称为(C)
- A.不可逆抑制 B.非竞争性抑制
- C.竞争性抑制 D.反竞争性抑制
- 解析:抑制剂与底物结构相似、争夺活性中心,即竞争性抑制;可通过增大底物浓度解除(Vmax不变、Km增大)。
- 促进扩散(B)渗透酶参与,(B)能量
- A.不需要,消耗 B.需要,不消耗
- C.不需要,不消耗 D.需要,消耗
- 解析:促进扩散需载体(渗透酶)参与以加快运输,但顺浓度梯度,不消耗能量。
- 水通过(C)方式进行微生物细胞
- A.基团转位 B.主动运输 C.单纯扩散 D.促进扩散
- 解析:水分子小且不带电,可自由穿膜(单纯扩散/渗透),不需载体和能量。
- 在含有下列物质的培养基中,大肠杆菌首先利用的碳源是(B)
- A.淀粉 B.葡萄糖 C.半乳糖 D.纤维素
- 解析:葡萄糖是最易利用的碳源,存在时大肠杆菌优先利用并抑制其他碳源利用酶的合成(葡萄糖效应/分解代谢物阻遏)。
第五部分:期中考试试题(2022.5.2)
-
革兰氏染色成功与否要注意哪些问题?如果用老龄菌进行革兰氏染色,染色结果会出现什么情况?为什么?(10分)
答题要点:
- 注意问题:菌龄(选用新鲜培养物)、染色时间控制、脱色时间控制(最关键步骤)
- 老龄菌染色结果:G⁺菌可能被染成红色(假阴性)
- 原因:老龄菌细胞壁肽聚糖层降解、完整性下降,乙醇脱色时无法有效保留结晶紫-碘复合物
-
从米氏方程出发,你认为一个完美的酶应该具备什么特点?如果存在竞争性抑制剂,会对酶促反应动力学有什么影响?(10分)
答题要点:
- 完美酶的特点:Km小(与底物亲和力高)、Vmax大(催化效率高)、底物特异性强、稳定性好
- 竞争性抑制剂影响:Vmax不变,Km增大(表观Km增大),即达到最大反应速率一半所需底物浓度升高
-
当你需要测定几种水样(矿泉水、小南湖湖水、污水生物处理曝气池水样、实验室驯化后纯培养菌悬液)细菌数量时,你该如何选择方法?(10分)
答题要点:
- 矿泉水(洁净水,菌量极少):滤膜法(膜过滤法),将大量水过滤后培养计数
- 小南湖湖水(中等菌量):稀释平板计数法
- 污水生物处理曝气池水样(菌量大,含絮体):稀释平板计数法 + 必要时的超声波分散预处理
- 实验室驯化后纯培养菌悬液(菌量大、单一菌种):比浊计数法(快速)或血球计数板直接计数
第六部分:污水处理微生物专题
多选题
-
以下细菌中可引起活性污泥膨胀的有(ABCD)
- A.浮游球衣菌 B.贝日阿托氏菌 C.微丝菌 D.发硫菌
- 解析:这些都是丝状细菌,过量繁殖使污泥松散、沉降性差、SVI升高,导致丝状膨胀,故全选。
-
微生物在土壤中的水平分布由(D)决定
- A.氧气 B.pH C.水分 D.碳源
- 解析:土壤表层水平方向上营养(碳源)差异是决定微生物分布的主要因素;氧气主要影响垂直分布。
-
空气并不是微生物良好的栖息繁殖场所,因为(A)
- A.缺乏营养 B.高pH C.夏季高温 D.无固定场所
- 解析:空气中缺乏营养和水分,且有紫外线、干燥等不利因素,微生物只能短暂悬浮而不能繁殖。
-
在污化系统中钟虫、变形虫出现在(D)
- A.多污带 B.α-中污带 C.β-中污带 D.寡污带
- 解析:钟虫等是水质较好的指示生物,出现在有机物少、溶氧高的寡污带。
-
水体的自净作用机制包括(ABCD)
- A.稀释 B.沉淀 C.光解 D.生物降解
- 解析:自净涉及物理(稀释、沉淀)、化学(光解、氧化)和生物(微生物降解)多种作用,故全选。
-
在污化系统中藻类出现在(BCD)
- A.多污带 B.α-中污带 C.β-中污带 D.寡污带
- 解析:多污带溶氧极低、有机物极高,不适合藻类;从α-中污带起溶氧逐渐恢复,藻类才出现。
-
反硝化作用强度主要取决于(BC)
- A.温度 B.pH C.氧浓度 D.硝酸盐浓度
- 解析:反硝化需厌氧(缺氧)环境,氧浓度和pH是其强度的主要控制因素;温度、底物浓度影响相对次要。
-
淀粉在好氧条件的降解产物包括(BCD)
- A.蔗糖 B.糊精 C.麦芽糖 D.葡萄糖
- 解析:淀粉水解依次为糊精→麦芽糖→葡萄糖;蔗糖不是淀粉的水解产物。
-
绿硫细菌光合作用的供氢体是(B)
- A.H₂O B.H₂S C.CH₄ D.H₂
- 解析:绿硫细菌是厌氧不产氧光合菌,以H₂S为供氢体,光合时把硫氧化为硫单质,不以水供氢。
-
厌氧氨氧化细菌固定CO₂的途径是(C)
- A.光合磷酸化 B.乙酰辅酶A途径 C.卡尔文循环 D.以上都不是
- 解析:厌氧氨氧化菌是化能自养,通过卡尔文循环固定CO₂获取碳源。
-
厌氧反硫化细菌以(C)为电子受体
- A.H₂S B.S C.SO₄²⁻ D.NO₃⁻
- 解析:硫酸盐还原菌(反硫化)在厌氧下以SO₄²⁻为终电子受体,将其还原为H₂S。
-
硝化过程泥龄一般控制在(C)以上
- A.2d B.3d C.5d D.6d
- 解析:硝化细菌生长缓慢、世代时间长,需较长泥龄(一般5d以上)才能在系统中富集不被冲走。
-
外源反硝化以(C)为唯一电子受体
- A.CO₃²⁻ B.NO₂⁻ C.NO₃⁻ D.PO₄³⁻
- 解析:外源(异养)反硝化利用外加有机碳源作电子供体,以NO₃⁻为终电子受体还原为N₂。
-
与污(废)水微生物处理相比,微污染水源水微生物预处理存在(B)
- A.氮源不足 B.碳源不足 C.溶解氧不足 D.以上都不是
- 解析:微污染水源水有机物(碳源)浓度低,微生物可利用的碳源不足,是预处理的主要限制。
-
在水的消毒方法中(D)容易产生”三致”物
- A.臭氧消毒 B.紫外线消毒 C.二氧化氯消毒 D.加氯消毒
- 解析:加氯消毒时氯与水中有机物反应生成三卤甲烷等”三致”(致癌、致畸、致突变)副产物。
-
在污水处理系统中,亚硝化细菌和硝化细菌生长速率受(ABCD)控制
- A.NH₃浓度 B.温度 C.pH D.溶解氧
- 解析:硝化细菌好氧、自养,其生长受底物(NH₃)、温度、pH和溶解氧等多因素共同控制,故全选。
-
(ABD)可作为反硝化细菌的电子供体
- A.葡萄糖 B.H₂S C.NH₃ D.乙醇
- 解析:异养反硝化用有机物(葡萄糖、乙醇)作电子供体,自养反硝化可用H₂S等无机物;NH₃不作其电子供体。
-
聚磷活性污泥的微生物群落主要包括(AC)
- A.产酸菌 B.水解菌 C.聚磷菌 D.产甲烷菌
- 解析:生物除磷系统厌氧段由产酸菌提供挥发性脂肪酸,聚磷菌(PAOs)厌氧释磷、好氧超量吸磷,是核心群落。
-
反硝化聚磷菌能利用(BD)作为电子受体
- A.NO₂⁻ B.NO₃⁻ C.PO₄³⁻ D.O₂
- 解析:反硝化聚磷菌(DPAOs)可在缺氧下以NO₃⁻、好氧下以O₂作电子受体吸磷,实现”一碳两用”同步脱氮除磷。
-
亚硝化细菌和硝化细菌的胞内储存物包括(ACD)
- A.多聚磷酸盐 B.糖原 C.淀粉 D.PHB
- 解析:硝化类细菌胞内可贮存多聚磷酸盐、淀粉、PHB等;本题未列糖原作为其典型储存物。
-
在加氯消毒法中具有杀菌效果的是(AB)
- A.氯 B.次氯酸 C.次氯酸根 D.氯胺
- 解析:分子态的氯和不带电、易穿膜的次氯酸(HClO)杀菌力强;带负电的次氯酸根(ClO⁻)难穿膜、效果差。
-
人工湿地的组成包括(ABD)
- A.基质 B.植物 C.动物 D.微生物
- 解析:人工湿地由基质(填料)、水生植物和微生物三者协同净化污水;动物不是其组成部分。
-
内源反硝化以(BC)为最终电子受体
- A.CO₃²⁻ B.NO₂⁻ C.NO₃⁻ D.PO₄³⁻
- 解析:反硝化(无论内/外源)的终电子受体是氮氧化物NO₃⁻、NO₂⁻,依次还原为N₂;内源指利用胞内贮存物作电子供体。
-
好氧活性污泥培养的菌种来源包括(ABCD)
- A.本厂沉淀池污泥 B.本厂集水池下脚污泥
- C.其他污水处理厂的活性污泥 D.本厂污水长期流经的河流淤泥
- 解析:这些场所都富含适应该水质的微生物,均可作接种菌种来源,故全选。
-
厌氧活性污泥中的微生物包括(ACD)
- A.产甲烷古菌 B.厌氧后生动物 C.发酵细菌 D.水解细菌
- 解析:厌氧消化由水解菌、产酸(发酵)菌、产甲烷古菌等协同完成;厌氧环境一般无后生动物。
-
控制活性污泥丝状膨胀的对策包括(ABCD)
- A.控制溶解氧 B.改革工艺 C.控制有机负荷 D.替换污泥
- 解析:通过调DO、改工艺、控负荷、投加药剂或部分换泥等综合手段抑制丝状菌过度增殖,故全选。
-
在活性污泥培养成熟期出现的微生物为(AD)
- A.钟虫 B.鞭毛虫 C.变形虫 D.固着型纤毛虫
- 解析:污泥成熟期以钟虫等固着型纤毛虫为优势指示生物;鞭毛虫、变形虫多见于培养初期。
-
在污水处理过程中出现(ABCD)说明活性污泥结构正常,出水水质好
- A.吸管虫 B.漫游虫 C.钟虫 D.累枝虫
- 解析:这些都是清水或寡污性指示生物,大量出现表明污泥结构良好、处理效果佳,故全选。
-
良好的颗粒厌氧活性污泥以(B)为骨架
- A.厌氧的原生动物 B.产甲烷丝菌 C.发酵细菌 D.水解细菌
- 解析:颗粒污泥以丝状的产甲烷丝菌(甲烷丝菌)相互缠绕为骨架,其他菌附着其上形成致密颗粒。
-
当活性污泥中出现(A),说明活性污泥结构松散,出水水质差
- A.四膜虫 B.漫游虫 C.盖纤虫 D.钟虫
- 解析:四膜虫等游泳型纤毛虫大量出现,提示污泥分散、结构松散、出水变差。
-
在一般的城市污水处理中,MLVSS和MLSS的比值以(B)
- A.0.4
0.5 B.0.70.8 C.1.01.2 D.0.10.3 - 解析:MLVSS/MLSS反映污泥中有机(活性)成分比例,城市污水一般约0.7~0.8。
- A.0.4
判断题
- 细菌都是肉眼不可见的。(√)
- 解析:细菌为微米级,需显微镜观察(个别巨大细菌例外,但作通则成立)。
- 放线菌具有菌丝,并以孢子进行繁殖,它属于真核微生物。(×)
- 解析:放线菌无核膜包被的核,属原核微生物。
- 革兰氏染色法是细胞质染色,而不是细胞壁染色。(×)
- 解析:染色结果由细胞壁结构决定,本质是细胞壁特性。
- 芽孢有极强的抗热、抗辐射、抗化学物和抗静水压的能力,同时具有繁殖功能。(×)
- 解析:芽孢是休眠体,一菌一孢、数量不增,无繁殖功能。
- 支原体和衣原体都没有细胞壁。(×)
- 解析:支原体确无细胞壁,但衣原体有含肽聚糖前体的细胞壁,故”都没有”错误。
- 蓝细菌中的异形胞和光合作用有关。(×)
- 解析:异形胞是固氮场所,与光合无关,光合在类囊体中进行。
- 胞囊是细菌抵抗不良环境的休眠体。(×)
- 解析:胞囊是原生动物的休眠体,细菌的休眠体是芽孢。
- 古菌的细胞膜包括单层膜和双层膜。(√)
- 解析:嗜热古菌由双植烷链跨膜形成单层膜,其余为双层膜。
- 革兰氏阳性菌细胞壁中脂肪含量比革兰氏阴性菌低。(√)
- 解析:G⁺菌以厚肽聚糖为主脂含量低,G⁻菌有外膜脂含量高。
- 通常一种细菌只含有一种或两种内含颗粒。(√)
- 解析:贮藏颗粒随菌种和营养而定,一般仅一两种。
- 细菌芽孢在合适的环境中可恢复成普通的细胞结构。(√)
- 解析:芽孢遇适宜条件可萌发恢复为营养细胞。
- 脂多糖是革兰氏阴性细菌细胞壁中的特有成分。(√)
- 解析:LPS位于G⁻菌外膜,是其特有成分(内毒素来源)。
- 四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌均是多细胞的微生物。(×)
- 解析:均为单细胞细菌,只是分裂后排列方式不同。
- 荚膜多出现在新生细菌外围。(×)
- 解析:荚膜多在营养丰富、菌龄较老时形成,非新生细菌特征。
- 受污染土壤总是可以自我修复的。(×)
- 解析:自净能力有限,污染超过土壤自净容量(如重金属、难降解物)则无法自我修复。
- 在水体自净过程中P/H指数与BIP指数的变化趋势相反。(√)
- 解析:P/H(光合自养/异养比)随净化升高,BIP(无叶绿素生物百分比)随净化降低,两者趋势相反。
- 水体中总磷≥0.2mg/L,无机氮≥0.3mg/L即可认为水体处于富营养化状态。(×)
- 解析:富营养化判据是总磷≥0.02mg/L、无机氮≥0.3mg/L;0.2偏高,故错(见第18题)。
- 水体中总磷≥0.02mg/L,无机氮≥0.3mg/L即可认为水体处于富营养化状态。(√)
- 解析:这是公认的富营养化阈值,与上题对比记忆(磷0.02、氮0.3)。
- 在水体净化过程中,溶氧浓度昼夜变幅变大说明净化程度高。(√)
- 解析:净化好则藻类繁盛,白天光合产氧、夜间呼吸耗氧,溶氧昼夜变幅增大。
- 好氧固氮菌固氮过程不需要氧。(√)
- 解析:固氮酶遇氧失活,固氮反应本身在无氧(微环境)下进行;好氧固氮菌需氧是用于呼吸产能,而非固氮步骤本身。
- 尿素分解时不放出能量,不能作为碳源,只能作为氮源。(√)
- 解析:脲酶水解尿素生成NH₃和CO₂、不产能,故尿素只作氮源不作碳源/能源。
- 传统厌氧反硝化作用的产物是N₂。(√)
- 解析:反硝化将NO₃⁻经NO₂⁻、NO、N₂O逐步还原为N₂气体逸出。
- 促进扩散可以逆浓度梯度运输营养物质。(×)
- 解析:促进扩散顺浓度梯度、不耗能,不能逆梯度。
- 衰亡期的细菌因缺乏营养会发生自溶。(√)
- 解析:衰亡期营养枯竭、代谢产物积累,菌体自身酶可使细胞自溶死亡。
- 在高渗溶液中微生物细胞发生质壁分离。(√)
- 解析:高渗环境下细胞失水,原生质体收缩与细胞壁分离(质壁分离)。
- 青霉素对革兰氏阴性菌杀菌效果好于革兰氏阳性菌。(×)
- 解析:青霉素抑制肽聚糖合成,G⁺菌壁肽聚糖厚且无外膜屏障,对其杀菌效果更好。
- 纯乙醇杀菌效果最好。(×)
- 解析:70%~75%乙醇杀菌最强;纯乙醇会使菌表面蛋白迅速凝固形成保护膜,反而效果差。
- 用延时曝气法处理低浓度有机废水时采用静止期的微生物。(×)
- 解析:延时曝气营养匮乏、泥龄长,微生物处于内源呼吸的衰亡期,而非静止期。
- 次氯酸根消毒效果好于次氯酸。(×)
- 解析:次氯酸(HClO)不带电易穿膜、杀菌力强;次氯酸根(ClO⁻)带负电难穿膜、效果差。
- 聚磷细菌在厌氧条件下分解多聚磷酸盐,合成聚β-羟丁酸(PHB)。(√)
- 解析:厌氧段聚磷菌水解胞内多聚磷酸盐释磷供能,吸收脂肪酸合成PHB贮存。
- 反硝化细菌以污水中的有机物为碳源。(√)
- 解析:异养反硝化菌利用污水有机物作碳源和电子供体。
- 硝化细菌以污水中的有机物为碳源。(×)
- 解析:硝化细菌是化能自养菌,以CO₂为碳源,不利用有机物。
- 与异养菌相比,硝化细菌生长缓慢,世代时间长。(√)
- 解析:自养硝化菌获能效率低、增殖慢,故需长泥龄维持。
- 溶解氧小于0.5mg/L时硝化作用停止。(√)
- 解析:硝化细菌严格好氧,DO过低(<0.5mg/L)硝化基本停止。
- 反硝化作用必须在厌氧条件下进行。(×)
- 解析:反硝化在缺氧(无溶解氧但有结合态氧NO₃⁻)下进行,并非严格厌氧。
- 亚硝化细菌和硝化细菌都是G⁺菌。(×)
- 解析:硝化类细菌均为革兰氏阴性(G⁻)菌。
- 利用光合细菌处理高浓度有机废水必须依赖水解性细菌的协同作用。(√)
- 解析:光合细菌多利用小分子有机物,大分子需先经水解菌降解,故需协同。
- 菌胶团细菌在微量好氧条件下仍正常生长。(×)
- 解析:菌胶团细菌好氧,DO不足时活性下降、絮凝变差,不能正常生长。
- 为控制活性污泥丝状膨胀,曝气池中的溶解氧要维持在2mg/L以上。(√)
- 解析:充足DO(≥2mg/L)使菌胶团菌竞争优于丝状菌,可防止丝状膨胀。
- 在生物滤池中菌胶团细菌主要分布在中层。(√)
- 解析:上层负荷高多丝状菌,下层营养少,中层环境适中、菌胶团菌为主。
- 在活性污泥培养成熟期原生动物以固着型纤毛虫为主。(√)
- 解析:成熟期以钟虫等固着型纤毛虫为优势指示生物。
- 在处理生活污水和工业废水时,凡取现成的与本厂相同水质处理厂的活性污泥做菌种时可不用驯化。(√)
- 解析:水质相同的污泥微生物已适应该类废水,接种后无需再驯化。
- 在污水处理过程中出现漫游虫说明出水水质差。(×)
- 解析:漫游虫是水质较好的指示生物,其出现说明处理效果好。
- 在完全混合式曝气池中,从任一点取出的活性污泥其微生物群落基本相同。(√)
- 解析:完全混合池内物料充分混匀,各点环境一致,微生物群落基本相同。
填空题
- 细菌的基本形态包括(球形)、(杆形)、(螺旋形)、(弧形)。
- 革兰氏染色是(复合)染色,染色后不被乙醇脱色则决定于(细胞壁)的性质。G⁻细菌染色后呈(红色),而G⁺细菌染色后呈(紫色)。
- 蓝细菌细胞中含有的光合作用色素有(叶绿素a)、(藻胆素)、(类胡萝卜素)。
- 空气中微生物检测的国标方法是(撞击法)。
- 沿河流方向排污口下游最先出现的微生物是(细菌)。
第七部分:微生物生态与生长
选择题
-
测定细胞质量的方法有(ABD)
- A.测细胞含氮量法 B.测细胞干重法 C.生理指标法 D.测DNA含量法
- 解析:含氮量、干重、DNA含量都能间接/直接反映细胞总量(含死活);生理指标法测的是代谢活性而非质量。
-
可用于测定细菌活菌数的方法包括(CD)
- A.血球计数板测定法 B.比浊计数法
- C.稀释液体计数法 D.稀释平板计数法
- 解析:稀释平板和稀释液体(MPN)计数靠活菌繁殖成菌落/产浊,只计活菌;血球计数板和比浊法死活都计入。
-
处于静止期的微生物可用于(C)处理(污)废水
- A.常规活性污泥法 B.高负荷活性污泥法
- C.延时曝气法 D.生物吸附法
- 解析:延时曝气泥龄长、营养匮乏,微生物处于静止/内源呼吸期,适合处理低浓度废水。
-
在细菌生长繁殖期中(CD)可产生芽孢
- A.停滞期 B.对数期 C.衰亡期 D.静止期
- 解析:静止(稳定)期和衰亡期营养匮乏、代谢产物积累,是芽孢形成的时期;对数期菌体旺盛分裂一般不产芽孢。
-
在细菌生长繁殖期中(A)的平均世代时间最短
- A.对数期 B.静止期 C.停滞期 D.衰亡期
- 解析:对数期细菌代谢最旺盛、分裂最快,世代时间最短且恒定,是研究和扩繁的最佳时期。
-
根瘤菌与豆科植物之间的关系是(D)
- A.原始合作关系 B.偏害关系 C.竞争关系 D.共生关系
- 解析:根瘤菌固氮供植物、植物供其碳源和居所,彼此互利且不可分离,属互利共生。
-
多黏芽孢杆菌产生多黏菌素杀死革兰氏阴性菌,二者之间的关系称为(D)
- A.捕食关系 B.非特异性偏害 C.竞争关系 D.特异性偏害
- 解析:一方产生专一抗生素抑制特定对象(G⁻菌),属”特异性偏害(拮抗)“;非特异性偏害指代谢产物(如酸)的普遍抑制。
-
在(A)溶液中微生物细胞发生膨胀甚至破裂
- A.低渗透压 B.等渗 C.以上全不是 D.高渗透压
- 解析:低渗环境下水分大量进入细胞使其膨胀,无壁或壁弱者甚至破裂;高渗则失水质壁分离。
-
好氧活性污泥法中Eh一般在(C)
- A.-200~-250mV B.+300~+400mV C.+200~+600mV D.-300~-400mV
- 解析:好氧环境氧化还原电位(Eh)为正且较高,约+200~+600mV;厌氧时Eh为负值。
-
用常规活性污泥法处理污水是利用微生物的哪个生长阶段(D)
- A.对数期 B.停滞期 C.衰亡期 D.静止期
- 解析:常规活性污泥法维持微生物在静止(稳定)期,此时菌体絮凝沉降性好、净化效率高且较稳定。
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