污染控制微生物学试卷2003(哈工大)答案

2003年秋季污染控制微生物试题A答案
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
最终电子受体。

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，O
2
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＜pH＜7)的环境条件下，比所有细菌的等电点都高，所以，细菌表面总是带负电。

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CO
2作为碳源，以无机物作为供氢体来还原CO
2
，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，CO
2
(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。