污染控制微生物学试题

季污染控制微生物试题C

一、填空(0.5分×30)

1.微生物一词并非(生物分类学上)的专用名词,而是指所有(形体微小)、(结构较为简单),一般须借助光学显微镜甚至电子显微镜才能观察到的低等生物的(统称),包括病毒、(原核生物)、(真菌)、(单细胞藻类)以及(原生动物)和(后生动物)等。

2. 无论是动、植物病毒或噬菌体,其增殖过程基本相同,大致分为(吸附)、(侵入和脱壳)、(生物合成)和(装配与释放)等连续几个阶段。

3. 微生物数量的测定可以采用:显微镜计数法、(比浊)法、(平板菌落计数)法和(薄膜过滤计数)法等。

4. 基因重组的主要方式包括(转化)、(接合)和(转导)。

5. 有机废水的厌氧生物处理,主要依靠(产酸发酵菌群)、(产氢产乙酸菌群)、(同型产乙酸菌群)和(产甲烷菌群)等四大类群微生物作用完成的。

6. 组成RNA的碱基包括(A )、(G )、(C )和(U )等四种。

7. 有机废水厌氧生物处理中,常见的产酸发酵类型有(乙醇型发酵)、(丙酸型发酵)和(丁酸型发酵)等三种。

二、术语解释(2分×10)

1. 异染粒:又称捩转菌素,主要成分是多聚偏磷酸盐,具有较强的嗜碱性或嗜中性。因为它被蓝色染料(如甲烯蓝)染色后不呈蓝色而呈紫红色而得名。一般认为它可能是磷源和能源性贮藏物。

2. 菌胶团:产生荚膜与粘液层的细菌,相互粘连在一起,形成具有一定形态的

细菌集团,具有共同的粘液层,内含许多细菌。

3.培养基:由人工配制的,供给微生物生长繁殖或积累代谢产物所用的营养基质,叫做培养基。它是科学研究、生产微生物制品及应用等方面的基础,由于各种微生物所需要的营养物质不同,所以培养基的种类也很多。为此,在配制培养基时需要针对微生物不同的营养类型,满足特定的生长条件,并根据不同的培养目的,选择适宜的培养基。

4. 固有酶与适应酶:微生物生活过程中分泌的,与其作用底物存在与否无关的酶称为固有酶;一般情况下并不表达,只有在一定条件刺激下才会分泌的酶称为适应酶。

5. 呼吸链:在有氧呼吸中,被氧化有机物脱下的质子和电子并不直接传递给氧,而是在多种酶及辅因子的作用下,依次传递,最终传递给氧原子,生成水,能量是在这一电子传递过程中产生的。电子传递体系又称呼吸链,辅酶NADH和FADH2为电子传递体,参与电子传递的各种辅因子称为电子中间传递体,O2最终电子受体。

6.生态位:生态位是指每个种群受群落中生态因子限定的空间地位及其功能作用。

7. 性状:由遗传物质决定,生物体所表现出的,可以观测到的,可以用物理、化学方法测定的性质和形状。

8.水体自净:水体自净是指水体在接纳了一定量的污染物后,通过物理的、化

学的和水生生物(微生物、动物和植物)等因素的综合作用下得到净化,水质恢复到受污染前的水平和状态的现象。

9.Hfr菌株:雄性细菌含有F因子,并且根据F因子在细菌细胞中的存在状态

不同而有不同的名称。有些细菌含有游离的F因子,这些细菌称为F+菌株;另一些

细菌所含F因子可以开环,并整合在细胞核的DNA上,由于这种雄性菌株与F-菌株

的重组率极高,所以称为高频重组菌株,即Hfr菌株。

10. 硝化作用和反硝化作用

氨态氮在亚硝酸菌和硝酸菌先后作用下转化为硝态氮的过程称为硝化作用;

硝态氮在反硝化细菌作用下转化为氮气或一氧化二氮的过程称为反硝化作

用。

三、简答(5分×6)

1. 微生物的基本特点有哪些?

(一)个体微小,分布广泛;

(二)种类繁多,代谢旺盛;

(三)繁殖快速,易于培养;

(四)容易变异,有利于应用。

2. 在自然环境中,细菌为何带负电?

细菌体内蛋白质含量在50%以上,菌体蛋白质是由许多氨基酸组成。氨基酸是两性电解质,在一定pH值的溶液中,氨基酸所带的正电荷和负电荷相等,这一pH值就称该氨基酸的等电点(以pI表示)。细菌的等电点在pI=2~5之间。革兰氏阳性菌的等电点较低,pI=2~3。革兰氏阴性菌的等电点稍高, pI=4~5。溶液的pH值比细菌等电点高时,氨基酸中的氨基电离受抑制,羧基电离,细菌就带负电。反之,溶液pH

值比细菌等电点低时,羧基电离受抑制,氨基电离,细菌就带正电。在一般的培养、染色、血清试验等过程中,细菌多数处在偏碱性(pH>7)、中性(pH=7)和偏酸(6

3. 微生物的营养类型及其比较。

微生物分为四种营养类型:光能自养型微生物、化能自养型微生物、光能异养型微生物和化能异养型微生物。

(1)光能自养型微生物。光能自养型微生物具有光合色素,能够利用光作为能源,利用CO2作为碳源,以无机物作为供氢体来还原CO2,合成细胞物质。藻类、蓝细菌和某些光合细菌(红色硫细菌、绿硫细菌)都是光能自养微生物。

(2)化能自养型微生物。化能自养型微生物的能源来自无机物氧化所产生的化学能,CO2(或碳酸盐)作为碳源,无机物作为供氢体。硝酸菌、亚硝酸菌、硫化细菌、铁细菌等都是化能自养微生物。(3)光能异养型微生物。光能异养型微生物具有光合色素,能利用光作为能源,以有机化合物作为碳源和供氢体,合成细胞物质。例如,红色非硫细菌在含有机物和缺氧条件下,能利用有机酸、醇等有机物。

(4)化能异养微生物。化能异养型微生物以有机化合物作为碳源和能源。在许多情况下,同一有机化合物既是碳源又是能源。大部分微生物都属于这种类型。

4. 试述无氧呼吸与发酵的区别。

(1)无氧呼吸:电子最终受体为含氧无机盐,产生少量能量,属有氧代谢;

(2)发酵:电子最终受体为底物降解过程中的中间产物,产生少量能量,属无代谢;

5. 分子遗传学的中心法则。

分子遗传学研究指出,贮存DNA上的遗传信息是通过DNA的复制传给子代的,而通过RNA的中间作用来指导蛋白质(酶)的合成。这种关于DNA的复制和遗传信息传递的基本规律被称为分子遗传学的“中心法则”

6. 厌氧生物处理工程中,非产甲烷菌和产甲烷菌的相互关系。

n非产甲烷细菌为产甲烷细菌提供生长繁殖的底物

n非产甲烷细菌为产甲烷细菌创造了适宜的氧化还原电位

n非产甲烷细菌为产甲烷细菌清除了有毒物质

n产甲烷细菌为非产甲烷细菌的生化反应解除了反馈抑制

n非产甲烷细菌和产甲烷细菌共同维持环境中的适宜pH值

四、实验(5分×2)

1.大肠杆菌和产气肠杆菌都属正常肠道细菌,请设计试验对两者进行区别鉴定。

V.P试验原理:3-羟基丁酮在碱性条件下易被氧化为乙二酰。乙二酰可与蛋白胨水解出的精氨酸所含的胍基作用,生成红色化合物,这就是V.P.试验。产气肠杆菌在进行发酵时,中间产物丙酮酸的一部分通过缩合生成乙酰乳酸,再脱羧为3-羟基丁酮,然后再还原生成终产物丁二醇。所以产气杆菌V.P.试验为阳性。大肠杆菌由于不产3-羟基丁酮,V.P.试验阴性。

甲基红试验原理:产气气杆菌进行混合酸发酵产生中性的丁二醇,而大肠埃希氏杆菌的混合酸发酵可使培养液的pH值下降至4.2或更低。在两者的培养液中加入甲基红,则大肠埃希氏杆菌的培养液呈红色,为甲基红反应阳性;产气气杆菌的培养液呈橙黄色,为甲基红反应阴性。

2.说明革兰氏染色的基本原理及主要操作步骤。

革兰氏染色法为复染色法,是鉴别细菌的重要方法。这种染色方法的主要步骤是:先用碱性染料结晶紫染色,再加碘液媒染,然后用酒精脱色,最后以复染液(沙黄

或蕃红)复染。用这种方法染色的细菌,通过镜检可以将它们分为两大类:凡是能够固定结晶紫与碘的复合物而不被酒精脱色者,仍呈紫色,称为革兰氏阳性(G+)细菌;凡能被酒精脱色,经复染着色,菌体呈红色,称为革兰氏阴性(G-)细菌。

一般认为,细胞壁的结构和组成与革兰氏染色反应有关。在染色过程中,细胞内形成了深紫色的结晶紫-碘的复合物。由于G+细菌细胞壁较厚,特别是肽聚糖含量较高,网格结构紧密,脂类含量又低,当被酒精脱色时,引起了细胞壁肽聚糖层网状结构孔径缩小以至关闭,从而阻止了不溶性结晶紫-碘复合物的浸出,故菌体仍呈深紫色;相反,G-细菌的细胞壁肽聚糖层较薄,含量较少,而脂类含量又高,当酒精脱色时,脂类物质溶解,细胞壁通透性增大,结晶紫-碘复合物也随之被抽提出来,故菌体呈复染液的红色。

五、综述题(15分)

采取怎样的措施可以缩短污泥接种后的迟缓期,以加速废水生物处理系统的启动过程。

答题要点如下:

(1)尽量维持微生物生长环境的一致性;

(2)对于废水生物处理系统的启动,接种污泥尽量选择水质和工况相同或相近的污水处理厂的剩余污泥;

(3)接种量充足,可缩短迟缓期,加速反应系统的启动过程;

(4)对于混合微生物反应系统,进行污泥接种时,种泥生物相的多样性是保证反应系统启动成功的重要因素。

六、自由发挥题(10分)

谈谈水体自净对污水处理的指导意义。

水体自净是废水生物处理的基本原理所在,大多数废水生物处理工艺都是对水体自净过程某些作用的加强或全部作用的加强,一些新技术的出现也和水体自净规律的研究有着密切联系。

学生自身体会可以是课程相关内容的任何方面,酌情给分。

污染控制微生物试题D

二、填空(0.5分×40)

1.微生物一词并非(生物分类学上)的专用名词,而是指所有(形体微小)、(结构较为简单),一般须借助光学显微镜甚至电子显微镜才能观察到的低等生物的(统称),包括病毒、(原核生物)、(真菌)、(单细胞藻类)以及(原生动物)和(后生动物)等。这些微小生物通常不能被(肉眼)直接分辨,而必须借助(光学显微镜)甚至(电子显微镜)才能观察到。

2. 微生物具有多种特点,主要体现在(体积微小,结构简单)、(分布广泛,种类繁多)、(繁殖速度快,代谢强度高)、(适应能力强,易于培养)、(易变异)等方面。

3.无论是动、植物病毒或噬菌体,其增殖过程基本相同,大致分为(吸附)、(侵入和脱壳)、(生物合成)、(装配与释放)等一系列的连续步骤。

4. 细菌细胞的基本结构主要包括(细胞壁)、(细胞质膜)、(细胞质)、(核质)及(内含物)等。有些细菌还可能有(荚膜)、(芽孢)和(鞭毛)等特殊结构。

5. 革兰氏染色法为(复)染色法,其主要步骤是:先用碱性染料(结晶紫)染色,再加(碘液)媒染,然后用(酒精)脱色,最后以(复染液——沙黄或蕃红)复染。凡呈紫色者,称为(革兰氏阳性)细菌;凡呈红色者,称为(革兰氏阴性)细菌。

6. 有机废水的厌氧生物处理,主要依靠(产酸发酵菌群)、(产氢产乙酸菌群)、(同型产乙酸菌群)和(产甲烷菌群)等四大类群微生物作用完成的。

二、术语解释(3分×8)

1. 温和性噬菌体:噬菌体侵染寄主细胞后并不总是呈现裂解反应。当噬菌体侵入细菌后,细菌不发生裂解而能继续生长繁殖,这种反应称为溶原性反应,这种噬菌体称为温和性噬菌体。

2. 菌胶团:产生荚膜与粘液层的细菌,相互粘连在一起,形成具有一定形态的细菌集团,具有共同的粘液层,内含许多细菌。

3.质粒:质粒是指独立于染色体外,存在于细胞质中,能自我复制,由共价闭合环状双螺旋DNA分子所构成的遗传因子。其相对分子质量较细菌染色体小,每个菌体内有一个或几个,也可能有很多个质粒。

4. 选择培养基:根据所要筛选微生物的特殊营养需求而配制的,只适合目标微生物的生长繁殖而不利于其他微生物生长的培养基。

5. 生态位:生态位是指每个种群受群落中生态因子限定的空间地位及其功能作用。

6. 水体自净:水体自净是指水体在接纳了一定量的污染物后,通过物理的、化学的和水生生物(微生物、动物和植物)等因素的综合作用下得到净化,水质恢复到受污染前的水平和状态的现象。

7.限制因子:生态因子与微生物间的相互作用是相当繁杂的,对于一个特定的生境,在诸因子中,

必有一个或几个因子在特定条件下起主导作用,即该因子的改变将影响微生物个体的生长、繁殖,以及引起生物种群或群落的改变,这种因子可称为限制因子。

8.生物修复:有毒有害的有机污染物不仅(由于工业废水的排放)存在于地表水中,而且更广泛地存在于土壤、地下水和海洋中。利用生物特别是微生物催化降解有机污染物,从而去除或消除环境污染的一个受控或自发进行的过程,称为生物修复。

四、简答(5分×6)

1. 细菌细胞膜的主要生理功能有哪些?

主要表现以下几个方面:①起渗透屏障作用并进行物质转运,细胞膜上特殊的

渗透酶和载体蛋白能选择性地转运可溶性的小分子有机化合物及无机化合物,控制营养物、代谢产物进出细胞;②参与细胞壁的合成,例如在细菌细胞膜上簇在这载体脂类,这类物质与细胞壁中肽聚糖的合成有关;③在细菌细胞膜上存在电子传递体系,参与能量的产生;④细菌细胞膜还与DNA复制后的分离有关;⑤与细胞运动有关,如细菌鞭毛的基粒就位于细胞膜上。

2. 微生物的营养类型是根据什么划分的?各有什么特点?

根据微生物生长时所需碳素来源,可将微生物分为自养微生物和异养微生物。能够以CO2或碳酸盐作为惟一碳源进行生长的微生物称为自养型微生物;反之,称为异养型微生物。根据微生物的能量来源,可将微生物分为光能营养型微生物和化能营养型微生物。依靠光作为能源进行生长的微生物称为光能营养型微生物;依靠物质氧化过程中放出的能量进行生长的微生物称为化能营养型微生物。因此,可将微生物分为四种营养类型:光能自养型微生物、化能自养型微生物、光能异养型微生物和化能异养型微生物。

3. 试述无氧呼吸与发酵的区别。

(1)无氧呼吸:电子最终受体为含氧无机盐,产生少量能量,属有氧代谢;

(2)发酵:电子最终受体为底物降解过程中的中间产物,产生少量能量,属无代谢;

4. 废水生物处理的基本原理是什么?

废水生物处理过程可归纳为四个连续进行的阶段,即絮凝作用(在生物膜法中

称做挂膜)、吸附作用、氧化作用和沉淀作用。

5. 试述有机废水生物脱氮处理的机理。

含氮有机物→好氧或厌氧微生物的脱氨作用(NH4+)→好氧微生物的硝化作用(NO3-)→厌氧微生物的反硝化作用(N2、N2O)。

6.试述生物虑池的工作原理。

废水通过布水器均匀地分布在滤池表面,沿滤料空隙自上而下流动。在供氧充足的条件下,好氧微生物在滤料表面迅速繁殖,这些微生物又进一步吸附废水中呈悬浮、胶体和溶解状态的有机物质,并随着有机物被分解的同时,微生物也不断增长和繁殖,使生物膜厚度不断增加。当生物膜上的微生物老化或死亡,滤池中由于某些蝇类的幼虫活动以及在水流的冲刷下,生物膜将从滤料表面上脱落下

来,然后随废水流出池外。

四、实验(6分)

水中细菌总数的测定是进行水质检验的必要项目之一。请说明检测水中细菌

总数的倍比稀释法的基本原理和基本操作步骤。

对水样进行倍比稀释,使稀释后的水样可以在固体培养基上生长出离散的菌落,通过对菌落的计数,既可推算出单位体积水样中的细菌总数。基本操作步骤:(1)标

号及水样稀释,(2)取样,(3)平板制作与培养,(4)菌落计数。(对各步骤要有简单的描述)。

五、综述题(10分)

水体富营养化会给生态环境和人类造成多方面的危害,因此水体富营养化的防治具有重要意义。造成水体富营养化的可能原因有哪些?你认为采取哪些措施和方法可以有效地控制水体富营养化的发生?

水体从贫养状态向富养状态发展,是水体生态系统演变的自然规律,在自然条件下,这一过程的发展是非常缓慢的。但由于某些原因,尤其是人类将富含氮、磷的城市生活污水和工业废水排入湖泊、河流、海洋,使受纳水体中的氮、磷等植物性营养元素过剩,导致水体中藻类过量生长,使淡水水体发生“水华”,或称“水花”,使海洋发生“赤潮”,造成水体富营养化。人类在生活和生产中排放的生活污水和食品加工、化肥、屠宰、制糖、造纸、纺织等工业废水,以及大量使用化肥的农田退水,都含有大量有机的和无机的氮、磷。这些污染物质进入水体后,在微生物作用下形成硝酸盐和磷酸盐,为藻类的生长繁殖提供了充足的营养,从而极大地加速了水体的富营养化过程。这是当今水体富营养化形成的主要原因。

控制水体富营养化最根本的措施是加强对水体生态环境的管理,制定法规,对污水排放一定要严格控制,一般应达到二级处理排放标准,并应逐渐达到深度(三级或接近三级)处理标准,以降低引起水体富营养化的限制性因子氮和磷的作用强度。如果水体一旦发生了富营养化,应采用以下方法加以治理。

(一)化学药剂控制法采用化学药剂来控制藻类的生长,对于水体面积小的水域、蓄水池、池塘等是很适用的。在化学除藻方面,应用较为广泛的是用硫酸铜来防止藻类的过度生长。硫酸铜对蓝藻尤为有效。

(二)破坏水体的分层可以通过人工搅动破坏水体的分层现象,来控制藻类生长。一般可通过强烈通气达到搅动的目的。在破坏水体分层过程中,表层水温度降

低,同时使水体变混浊,影响了表层水的透光度,藻类的生长也受到了影响。经过人工搅动,也可改变藻类在湖泊中的优势种群,如经搅动后,使蓝细菌群体减少,而绿藻数目相对增加。

(三)藻类的生物学控制(1)利用藻类病原菌控制藻类生长。这种方法是在湖、河中接种寄生于藻类的细菌,以抑制藻类的国度生长。(2)利用病毒控制藻类的生长。从现有的研究成果分析,藻类病原微生物能引起藻类较快裂解,而且寄主范围广,藻类对此的抗性也较低,所以利用藻类病原微生物来控制藻类过度生长繁殖的方法是可取的。

(四)藻类的生态学控制生态防治法是指运用生态学原理,利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动的过程,以达到去除营养元素的目的。其优点是投资少,有利于建立合理的水生生态循环。

(五)工程控制措施通过工程措施控制水体富营养化的方法,包括底泥沉积物的挖掘、水体深层曝气、引水稀释以及在底泥表面敷设固定层等。

六、讨论题(10分)

现有的废水处理工艺大都是对水体自净作用的加强。试述河流在接纳污水后

的自净过程,并讨论河流自净过程对污水处理的指导意义。

水体自净过程大致经历如下几个阶段:①有机污染物排入水体后被水体稀释,

有机和无机固体物沉降至河底。②水体中好氧细菌利用溶解氧把有机物分解为简单有机物和无机物,并用以构建自身有机体,水中溶解氧被大量消耗而急速下降以至为零,此时鱼类绝迹,原生动物、轮虫、浮游甲壳动物死亡,厌氧细菌大量繁殖,对有机物进行厌氧分解。③有机污染物在微生物代谢作用最终被矿化,生成CO2、H2O、

PO43-、NH4+和H2S等,而NH4+和H2S等有可在硝化细菌和硫化细菌作用下,进一步被氧化为稳定的NO3-和SO32-。④随着水体的自净,有机物成为水体微生物生长繁殖的限制性因素,再加上诸如阳光照射、温度、pH值和毒物等其他生态因子的变化,

以及生物的拮抗作用,使前一阶段大量繁殖的细菌死亡,溶解氧上升,水质变清,高等水生动物重新出现,水体恢复到污染前的状态和功能,自净过程完成。

水体自净是废水生物处理的基本原理所在,大多数废水生物处理工艺都是对水体自净过程某些作用的加强或全部作用的加强,一些新技术的出现也和水体自净规律的研究有着密切联系。

学生自身体会可以是课程相关内容的任何方面,酌情给分。

污染控制微生物学

试卷E

一、填空(0.5分×30)

1.微生物一词并非(生物分类学上)的专用名词,而是指所有(形体微小)、(结构较为简单),一般须借助光学显微镜甚至电子显微镜才能观察到的低等生物的(统称),包括病毒、(原核生物)、(真菌)、(单细胞藻类)以及(原生动物)和(后生动物)等。

2. 无论是动、植物病毒或噬菌体,其增殖过程基本相同,大致分为(吸附)、(侵入和脱壳)、(生物合成)、和(装配与释放)等连续几个阶段。

3. 微生物数量的测定可以采用:显微镜计数法、(平板计数)法、(薄膜过滤计数)法和(比浊)法等。

4. 原核微生物基因重组的主要方式包括(转化)、(接合)和(转导)。

5. 有机废水的厌氧生物处理,主要依靠(产酸发酵菌群)、(产氢产乙酸菌群)、(同型产乙酸菌群)和(产甲烷菌群)等四大类群微生物作用完成的。

6. 组成RNA的碱基包括(腺嘌呤/A )、(鸟嘌呤/G )、(胞嘧啶/C )和(尿嘧啶/U )等四种。

7.有机废水厌氧生物处理中,常见的产酸发酵类型有(丙酸型发酵)、(丁酸型

发酵)和(乙醇型发酵)等三种。

二、术语解释(2分×10)

1. 异染粒:又称捩转菌素,主要成分是多聚偏磷酸盐,因为它被蓝色染料(如甲烯蓝)染色后不呈蓝色而呈紫红色而得名。

2. 菌胶团:产生荚膜与粘液层的细菌,相互粘连在一起,形成具有一定形态的

细菌集团,具有共同的粘液层,内含许多细菌。

3.培养基:由人工配制的,供给微生物生长繁殖或积累代谢产物所用的营养基质,叫做培养基。它是科学研究、生产微生物制品及应用等方面的基础,由于各种微生物所需要的营养物质不同,所以培养基的种类也很多。为此,在配制培养基时需要针对微生物不同的营养类型,满足特定的生长条件,并根据不同的培养目的,选择适宜的培养基。

4. 固有酶与适应酶:微生物生活过程中分泌的,与其作用底物存在与否无关的酶称为固有酶;一般情况下并不表达,只有在一定条件刺激下才会分泌的酶称为适应酶。

5. 呼吸链:在有氧呼吸中,被氧化有机物脱下的质子和电子并不直接传递给氧,而是在多种酶及辅因子的作用下,依次传递,最终传递给氧原子,生成水,能量是在这一电子传递过程中产生的。电子传递体系又称呼吸链,辅酶NADH和FADH2为电子传递体,参与电子传递的各种辅因子称为电子中间传递体,O2最终电子受体。

6.生态位:生态位是指每个种群受群落中生态因子限定的空间地位及其功能作用。

7. 性状:由遗传物质决定,生物体所表现出的,可以观测到的,可以用物理、化学方法测定的性质和形状。

8.狭义的定义:利用土著的、引入的微生物和微生物及其代谢过程,或其产物进行的消除或富集有毒有害物质的生物学过程。但在实际的修复过程中不仅仅利用微生物,还包括很多种植物,如对一些受重金属污染的土壤修复。

广义的定义:利用特定的生物(植物、微生物、原生动物等)吸收、转化、清除或降解环境污染物,实现环境净化、生态效应恢复的生物措施。

9.Hfr菌株:雄性细菌含有F因子,并且根据F因子在细菌细胞中的存在状态不同而有不同的名称。有些细菌含有游离的F因子,这些细菌称为F+菌株;另一些细菌所含F因子可以开环,并整合在细胞核的DNA上,由于这种雄性菌株与F-菌株的重组率极高,所以称为高频重组菌株,即Hfr菌株。

10. 硝化作用和反硝化作用

氨态氮在亚硝酸菌和硝酸菌先后作用下转化为硝态氮的过程称为硝化作用;

硝态氮在反硝化细菌作用下转化为氮气或一氧化二氮的过程称为反硝化作用。

三、问答题(5分×6)

1. 微生物的基本特点有哪些?

(一)个体微小,分布广泛;

(二)种类繁多,代谢旺盛;

(三)繁殖快速,易于培养;

(四)容易变异,有利于应用。

2. 在自然环境中,细菌为何带负电?

细菌体内蛋白质含量在50%以上,菌体蛋白质是由许多氨基酸组成。氨基酸是两性电解质,在一

定pH值的溶液中,氨基酸所带的正电荷和负电荷相等,这一pH值就称该氨基

酸的等电点(以pI表示)。细菌的等电点在pI=2~5之间。革兰氏阳性菌的等电点较低,pI=2~3。革兰氏阴性菌的等电点稍高, pI=4~5。溶液的pH值比细菌等电点高时,氨基酸中的氨基电离受抑制,羧基电离,细菌就带负电。反之,溶液pH值比细菌等电点低时,羧基电离受抑制,氨基电离,细菌就带正电。在一般的培养、染色、血清试验等过程中,细菌多数处在偏碱性(pH>7)、中性(pH=7)和偏酸(6

3. 微生物的营养类型及其比较。

微生物分为四种营养类型:光能自养型微生物、化能自养型微生物、光能异养型微生物和化能异养型微生物。

(1)光能自养型微生物。光能自养型微生物具有光合色素,能够利用光作为能源,利用CO2作为碳源,以无机物作为供氢体来还原CO2,合成细胞物质。藻类、蓝

细菌和某些光合细菌(红色硫细菌、绿硫细菌)都是光能自养微生物。

(2)化能自养型微生物。化能自养型微生物的能源来自无机物氧化所产生的化学能,CO2(或碳酸盐)作为碳源,无机物作为供氢体。硝酸菌、亚硝酸菌、硫化细菌、铁细菌等都是化能自养微生物。

(3)光能异养型微生物。光能异养型微生物具有光合色素,能利用光作为能源,以有机化合物作为碳源和供氢体,合成细胞物质。例如,红色非硫细菌在含有机物和缺氧条件下,能利用有机酸、醇等有机物。

(4)化能异养微生物。化能异养型微生物以有机化合物作为碳源和能源。在许多情况下,同一有机化合物既是碳源又是能源。大部分微生物都属于这种类型。

4. 试述无氧呼吸与发酵的区别。

(1)无氧呼吸:电子最终受体为含氧无机盐,产生少量能量,属有氧代谢;

(2)发酵:电子最终受体为底物降解过程中的中间产物,产生少量能量,属无代谢;

5. 分子遗传学的中心法则。

分子遗传学研究指出,贮存DNA上的遗传信息是通过DNA的复制传给子代的,而通过RNA的中间作用来指导蛋白质(酶)的合成。这种关于DNA的复制和遗传信息传递的基本规律被称为分子遗传学的“中心法则”

6. 厌氧生物处理工程中,非产甲烷菌和产甲烷菌的相互关系。

(1)非产甲烷细菌为产甲烷细菌提供生长繁殖的底物;

(2)非产甲烷细菌为产甲烷细菌创造了适宜的氧化还原电位;

(3)非产甲烷细菌为产甲烷细菌清除了有毒物质;

(4)产甲烷细菌为非产甲烷细菌的生化反应解除了反馈抑制;

(5)非产甲烷细菌和产甲烷细菌共同维持环境中的适宜pH值。

四、实验题(8分×2)

1.大肠杆菌和产气肠杆菌都属正常肠道细菌,请设计试验对两者进行区别鉴定。

V.P试验原理:3-羟基丁酮在碱性条件下易被氧化为乙二酰。乙二酰可与蛋白胨水解出的精氨酸所含的胍基作用,生成红色化合物,这就是V.P.试验。产气肠杆菌在进行发酵时,中间产物丙酮酸的一部分通过缩合生成乙酰乳酸,再脱羧为3-羟

基丁酮,然后再还原生成终产物丁二醇。所以产气杆菌V.P.试验为阳性。大肠杆菌由于不产3-羟基丁酮,V.P.试验阴性。

甲基红试验原理:产气气杆菌进行混合酸发酵产生中性的丁二醇,而大肠埃希

氏杆菌的混合酸发

酵可使培养液的pH值下降至4.2或更低。在两者的培养液中加入甲基红,则

大肠埃希氏杆菌的培养液呈红色,为甲基红反应阳性;产气气杆菌的培养液呈橙黄色,为甲基红反应阴性。

2.说明革兰氏染色的基本原理及主要操作步骤。

革兰氏染色法为复染色法,是鉴别细菌的重要方法。这种染色方法的主要步骤是:先用碱性染料结晶紫染色,再加碘液媒染,然后用酒精脱色,最后以复染液(沙黄或蕃红)复染。用这种方法染色的细菌,通过镜检可以将它们分为两大类:凡是能够固定结晶紫与碘的复合物而不被酒精脱色者,仍呈紫色,称为革兰氏阳性(G+)细菌;凡能被酒精脱色,经复染着色,菌体呈红色,称为革兰氏阴性(G-)细菌。

一般认为,细胞壁的结构和组成与革兰氏染色反应有关。在染色过程中,细胞

内形成了深紫色的结晶紫-碘的复合物。由于G+细菌细胞壁较厚,特别是肽聚糖含

量较高,网格结构紧密,脂类含量又低,当被酒精脱色时,引起了细胞壁肽聚糖层网状结构孔径缩小以至关闭,从而阻止了不溶性结晶紫-碘复合物的浸出,故菌体仍呈深

紫色;相反,G-细菌的细胞壁肽聚糖层较薄,含量较少,而脂类含量又高,当酒精脱色时,脂类物质溶解,细胞壁通透性增大,结晶紫-碘复合物也随之被抽提出来,故菌体呈复染液的红色。

五、综合题(10分)

采取怎样的措施可以缩短污泥接种后的迟缓期,以加速废水生物处理系统的启动过程。

答题要点如下:

(1)尽量维持微生物生长环境的一致性;

(2)对于废水生物处理系统的启动,接种污泥尽量选择水质和工况相同或相近的污水处理厂的剩余污泥;

(3)接种量充足,可缩短迟缓期,加速反应系统的启动过程;

(4)对于混合微生物反应系统,进行污泥接种时,种泥生物相的多样性是保证反应系统启动成功的重要因素。

六、讨论题(9分)

谈谈水体自净对污水处理的指导意义。

水体自净是废水生物处理的基本原理所在,大多数废水生物处理工艺都是对水体自净过程某些作用的加强或全部作用的加强,如一些新技术的出现也和水体自净规律的研究有着密切联系。

学生自身体会可以是课程相关内容的任何方面,酌情给分。