环境工程微生物学第七章微生物遗传
环境工程微生物学复习资料考试必备
绪论1、微生物的含义：微生物是肉眼看不到的，必须在电子显微镜或光学显微镜才能看见的所有微小生物的统称。
2、分类地位：五界系统：1969年魏克提出微生物五界分类系统：（1）原核生物界：细菌、放线菌、蓝绿细菌（2）原生生物界：蓝藻以外的藻类及原生动物（3）真菌界（酸性土壤中真菌较多）：酵母菌、霉菌（4）动物界（5）植物界。
三域系统：（1）古菌域（Archaea）：“三菌”产甲烷菌、极端嗜盐菌、嗜热嗜酸菌（2）细菌域（Bacteria）：细菌（化）、蓝细菌（光）、放线菌（化）、立克次氏体（寄生）、支原体（人工培养基，最小）、衣原体（寄生）、螺旋体（原核，是细菌与原虫的过度）“三体”支原体、立克次氏体、衣原体（3）真核生物域（Eukarya）：真菌、藻类、动物、水生植物（原生动物、真菌、藻类）3、按细胞结构的有无分为分为：非细胞结构微生物（病毒、类病毒：类病毒是比病毒小的超小微生物）和细胞结构微生物。
按细胞核器、有丝分裂的有无分为：原核和真核4、分类单位：域界门纲目科属种（柱）5、微生物的特点：（1）体积小，比表面积大（2）分布广，种类繁多（3）吸收多，转化快（4）生长旺，繁殖快（5）适应性强（6）易变异6、解释Escherichia coil K12（λ）中的各词的含义。
答：溶原性噬菌体的命名是在敏感菌株的名称后面加一个括弧，在括弧内写上溶原性噬菌体λ。
大肠杆菌溶原性噬菌体的全称为Escherichia coil K12（λ），Escherichia 是大肠杆菌的属名，coil 是大肠杆菌的种名，K12 是大肠杆菌的株名，括弧内的λ为溶原性噬菌体。
解释Escherichia coil K12（λ）中的各词的含义。
答：溶原性噬菌体的命名是在敏感菌株的名称后面加一个括弧，在括弧内写上溶原性噬菌体λ。
大肠杆菌溶原性噬菌体的全称为Escherichia coil K12（λ），Escherichia 是大肠杆菌的属名，coil 是大肠杆菌的种名，K12 是大肠杆菌的株名，括弧内的λ为溶原性噬菌体。
《环境工程微生物学》课程笔记
《环境工程微生物学》课程笔记第一章绪论1.1 我们与微生物微生物是一类极小的生物体，包括细菌、真菌、病毒、原生动物等，它们在地球上的存在时间远早于人类。
微生物与人类生活密切相关，它们在人类的健康、食品、医药、环保等方面都扮演着重要的角色。
1.2 微生物的特点微生物具有以下特点：（1）体积小、表面积大：微生物的体积很小，但表面积却很大，这使得它们能够更有效地与外界环境进行物质和信息交换。
（2）繁殖速度快：微生物的繁殖速度非常快，一些细菌在适宜的条件下，每20-30分钟就能繁殖一次。
（3）适应能力强：微生物具有很强的适应能力，可以在各种极端环境中生存，如高温、高压、酸碱度等。
（4）遗传变异：微生物的遗传物质相对简单，容易发生变异，这使得它们能够不断适应环境变化。
1.3 微生物与环境污染治理微生物在环境污染治理中具有重要作用。
例如，在污水处理过程中，微生物可以分解水中的有机污染物，将有害物质转化为无害物质。
此外，微生物还可以用于土壤修复、废气处理等方面，帮助减轻环境污染。
第二章微生物的形态结构、生理生化特征以及与环境的关系2.1 如何观测微生物由于微生物个体微小，一般显微镜无法观察到，因此需要借助电子显微镜等高倍显微镜进行观察。
电子显微镜可以提供高分辨率的图像，使研究者能够清晰地观察到微生物的形态和结构。
2.2 细菌的结构和性质细菌是微生物中最为常见的一类。
细菌的基本结构包括细胞壁、细胞膜、质粒、核糖体和细胞质等。
细菌具有原核生物的特点，没有真核细胞的细胞核和细胞器。
细菌可以通过二分裂进行繁殖，具有较强的适应能力。
2.3 放线菌、古菌及蓝细菌放线菌是一类具有分枝菌丝体的微生物，广泛分布于土壤和水体中。
古菌是一类生活在极端环境中的微生物，具有原核生物的特点。
蓝细菌又称蓝藻，是一类能进行光合作用的微生物，广泛分布于水体和土壤中。
2.4 原生动物及其指示作用原生动物是一类单细胞的真核微生物，生活在水域或湿润环境中。
环境工程微生物学复习资料
环境工程微生物学复习资料1、微生物的含义：微生物是肉眼看不到的，务必在电子显微镜或者光学显微镜才能看见的所有微小生物的统称。
2、分类地位：五界系统：1969年魏克提出微生物五界分类系统：（1）原核生物界：细菌、放线菌、蓝绿细菌（2）原生生物界：蓝藻以外的藻类及原生动物（3）真菌界（酸性土壤中真菌较多）：酵母菌、霉菌（4）动物界（5）植物界。
三域系统：（1）古菌域（Archaea）：“三菌”产甲烷菌、极端嗜盐菌、嗜热嗜酸菌（2）细菌域（Bacteria）：细菌（化）、蓝细菌（光）、放线菌（化）、立克次氏体（寄生）、支原体（人工培养基，最小）、衣原体（寄生）、螺旋体（原核，是细菌与原虫的过度）“三体”支原体、立克次氏体、衣原体（3）真核生物域（Eukarya）：真菌、藻类、动物、水生植物（原生动物、真菌、藻类）3、按细胞结构的有无分为分为：非细胞结构微生物（病毒、类病毒：类病毒是比病毒小的超小微生物）与细胞结构微生物。
按细胞核器、有丝分裂的有无分为：原核与真核4、分类根据：形态学特征、生理特征、生态特征、血清学反应、噬菌体反应、DNA中的G+C（%）、DNA杂交、DNA-rRNA杂交、16SrRNA碱基顺序分析与比较（按客观存在的属性及它们的亲缘关系，如个体形态及大小，染色反应，菌落特征，细胞结构，生理生化反应，与氧的关系，血清学反应等）5、分类单位：域界门纲目科属种（柱）6、原核微生物与真核微生物的区别：5、微生物的特点：（1）体积小，比表面积大（2）分布广，种类繁多（3）汲取多，转化快（4）生长旺，繁殖快（5）习惯性强（6）易变异第一章：原核生物1、细菌（PH=7.2，C:N=25:1）形态、大小（最小的纳米细菌，最大的硫磺细菌）、繁殖与菌落：形态：杆菌（最常见，长短不一致长短杆菌、某部位是否膨大棒状梭状杆菌、芽孢有无）、球菌（单球菌双球链球菌四联球菌八叠球菌葡萄球菌）、螺旋菌、丝状菌。
大小：球菌：通常直径在0.5~2.0μm；杆菌：长×宽（0.5~1.0）μm×（1~5）μm；螺旋菌：宽×弯曲长度（0.25~1.7）μm×（2~60）μm。
第四版环境工程微生物学课后习题答案(周群英)
环境工程微生物学课后习题答案（周群英第四版）目录环境工程微生物学................................................................................... 错误!未定义书签。
绪论 (2)1、何谓原核微生物？它包括哪些微生物？ (2)2、何谓真核微生物？它包括哪些微生物？ (2)3、微生物是如何分类的？ (2)6、写出大肠埃希氏杆菌和桔草芽孢杆菌的拉丁文全称。
(2)7、微生物有哪些特点？ (2)第一章病毒 (2)第二章原核微生物 (7)1、细菌有哪几种形态？各举一种细菌为代表。
(7)2、细菌有哪些一般结构和特殊结构？它们各有哪些生理功能？ (7)3、荚膜、粘液层、菌胶团和衣鞘 (7)第三章真核微生物 (12)第四章微生物的生理 (15)第五章微生物的生长繁殖与生存因子 (20)第六章微生物的遗传与变异 (28)第七章微生物的生态 (35)第八章微生物在环境物质循环中的作用 (40)第九章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理 (44)第十章有机固体废物与废弃的微生物处理及微生物群落 (48)第十一章有机固体废物与废气的微生物处理及其微生物群落 (54)1，何谓堆肥法，堆肥化和堆肥？ (54)2，叙述好氧堆肥的机理。
参与堆肥发酵的微生物有哪些？ (54)3，好氧堆肥的运行条件有哪些？ (55)4，好氧堆肥法有几种工艺？简述各个工艺的过程。
(55)第十二章微生物学新技术在环境工程中的应用 (60)1. 酶制剂剂型有几种？ (60)2. 何谓固定化酶和固定化微生物？ (60)3. 酶和酶菌体固定化方法有哪几种？各用什么载体？ (60)4. 固定化酶和固定化微生物有什么优点？存在什么问题？ (60)5. 生物膜是固定化微生物吗？为什么？ (60)6. 何谓表面活性剂？生物表面活性剂有哪几类？ (60)7. 絮凝剂有几类？微生物絮凝剂在污水生物处理中起什么作用？ (60)8. 叙述污水处理中微生物絮凝剂的作用原理？ (60)9. 微生物制剂有哪些用途？ (60)10. 有几种产氢微生物？它们是如何产氢的？ (61)11. 请叙述微生物产氢电池的工作原理。
环境工程微生物学第07章PPT课件
三、土壤自净和污染土壤微生物生态 1．土壤自净 土壤对进入其中的一定负荷的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解能力， 通过各种物理、生化过程自动分解污染物使土壤恢复到原有水平的净化过程， 称土壤自净。
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土壤自净是有一定限度的，即自净容量。如果超过这个容量，就会造成土壤污 染。土壤自净能力的大小取决于土壤中微生物的种类、数量和活性；取决于土 壤结构、通气状况等理化性质。土壤有团粒结构，并栖息着极为丰富、种类繁 多的微生物群落，这使土壤具有强烈的吸附、过滤和生物降解作用。
和物质循环所组成的一个自然体。
生态系统=生物+环境条件
生态系统是生态学的功能单位之一（个体、种群、群落和生态系统）。
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能源：太阳辐射
2.
组
成：生态 环境
系
统
有
四
个
基生本物组 成代：谢产物：CO2、O2、H2O、无机盐 媒质：水、大气、土壤
生产者（植物） 基质：砂、岩石泥土
消 费 者 （ 一 级 、 二 级其…他… ）环境条件：温度、pH
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三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术
空气是人类与动植物赖以生存的极重要因素，也是 传播疾病的媒介。为了防止疾病传播，提高人类的 健康水平，要控制空气中微生物的数量。 目前，空气还没有统一的卫生标准，一般以室内 1m3空气中细菌总数为500~1000个以上作为空气 污染的指标。空气污染的指示菌以咽喉正常菌丛中 的绿色链球菌为最合适，绿色链球菌在上呼吸道和 空气中比溶血性链球菌易发现，且有规律性。
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（2）微生物营养 C:N:P
因污染物的过量积累，可能使营养物质品种单 一，营养元素比例失衡严重，要通过可行性试 验确定适应的营养元素比例。 可参照一般土壤微生物的碳氮比25:1，污水好 氧生物处理的BOD:N:P=100:5:1等作基本参数， 在试验过程中加以调整。
环境工程微生物学：第七章微生物生态
3 .污染土壤的生物修复
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7.3 空气微生物生态
7.3.1 空气中微生物的种类、数量和分布 空气的生态条件
空气中的环境条件：空气中有较强的紫外辐射、 较干燥、温度变化大、缺乏营养等特点。不适 宜微生物生长繁殖。 存在状态：漂浮，短暂停留，以吸附于尘埃微 粒上的形式存在。空气中的尘埃颗粒数与微生 物数量有直接关系。
细菌 个/g土 2.5×109 放线菌 7. 0～ ×105 真菌 藻类 原生动 物
4.0×105 5.0×104 3.0×104
数量百 70～90％ 5～30％ 分比
适宜pH 中性、偏 碱性 中性、 偏碱性 酸性
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土壤中微生物的分布 水平分布取决于碳源； 垂直分布与紫外辐射、营养、水、温度等有关。
(一) 水体自净 1. 水体中的食物链
阳光 一级 生产者 原生 动物 异养 细菌
轮虫、浮游 甲壳动物
废物、 排泄物 人
鱼
其它 动物
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2. 水体自净(self－purification of water body)
水体自净是指水体接纳了一定量的有机污染物后， 在物理、化学和水生生物等因素的综合作用后得 到净化，水质恢复到污染前的水平和状态。 自净容量 是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。 物理净化 自净的基本原理 化学净化 生物净化
微生物生态系统
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7.2 土壤微生物生态
7.2.1 土壤的生态条件
营养：有机物、无机元素、微量元素
pH：3.5～8.5，多数5.5～8.5 渗透压：0.3～0.6MPa 氧气和水 温度：具有较强的保温性 保护层
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7.2.2 土壤中微生物的种类、数量和分布
东华理工大学环境工程微生物学各章思考题
各章思考题第一章绪论1. 用具体事例说明人类与微生物的关系，为什么说微生物既是人类的敌人，更是我们的朋友？2. 为什么微生物能成为生命科学研究的“明星”?3. 为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人?4.微生物有哪些特点？第二章病毒1、解释下列名词：病毒粒子、前噬菌体、溶源性。
病毒粒子:成熟的病毒感染单位，病毒复制的最后阶段，在宿主脂肪体细胞、血细胞和上皮细胞的核内复制，形成多边形和多角形的包含体，裸露或被囊膜包裹前噬菌体:整合在宿主基因组上的温和噬菌体的核酸溶源性:温和噬菌体DNA具有整合入宿主菌染色质DNA中的特性，成为与宿主菌共生的原噬菌体，能随宿主菌的染色质同步复制而传给子代，这种特性称为溶源性。
2、什么是病毒？病毒有哪些不同于其他微生物之处？（作业1）3、简述病毒的主要化学组成及其结构。
4、试用图示说明下列名词之间的关系：病毒粒子、核芯、衣壳、被膜。
（作业2）5、病毒有哪几种对称类型？每种对称类型病毒的形态是什么？试各举一例。
6、试以T系噬菌体为例说明病毒的增殖过程。
7、病毒是一种致病因子，也是一种具有遗传成分特点的因子，病毒的这种特性有什么生物学意义？（作业3）第三章原核微生物1、试根据细菌细胞结构的特点，分析并举例说明为什么它们能在自然界中分布广泛。
2、细菌、粘细菌、放线菌、霉菌、酵母在繁殖方式上各有什么特点？3、根据革兰氏阳性菌和阴性菌的细胞壁结构和化学组成，解释为什么革兰氏染色后G+呈紫色，G-呈红色？4、比较细菌和放线细群体培养特征的异同。
5、以产甲烷菌为例，总古细菌的特点及其与细菌的不同之处。
第四章真核微生物1、微生物由于个体微小一般都是以其群体形式进行研究或利用，这必然就要涉及到对微生物的培养。
能否找到一种培养基，使所有的微生物都能良好地生长？为什么？2、试结合微生物学实验课的内容，谈谈在选择、配制和使用培养基时应注意哪些方面的内容。
你们在实验中是如何做的？有何体会？3、试比较营养物质进入微生物细胞的几种方式的基本特点。
环境工程微生物学第七章微生物遗传
遗传型变异（基因变异、基因突变）：
生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质结构 或数量的改变. （自发突变频率通常为10-6-10-9）
微生物在遗传学研究中担当重要角色：
微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。 很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。
生长周期、孟德尔 对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。
第二节 微生物的基因组结构
二、微生物与人类基因组计划
被选择进行全基因组测序的微生物：
1、人类基因组计划中的模式生物 2、与人类生活关系密切的微生物
重要的致病菌及一些工业生产菌
3、对阐明生物学基本问题有价值的微生物
例如一些古生菌：如Methanococcus jannaschii (詹氏甲烷球菌)等，它们是微生 物世界多样性的代表，它们的序列比较有助于找出其进化关系。
产毒素大肠杆菌是引起人类和动物腹泻的主要病原菌之一， 其中许多菌株含有为一种或多种肠毒素编码的质粒。 苏云金杆菌含有编码δ内毒素(伴孢晶体中)的质粒
第三节 质 粒
二、质粒的主要类型 5、代谢质粒（Metabolic plasmid）
质粒上携带有有利于微生物生存的基因，如能降解某些基质 的酶，进行共生固氮，或产生抗生素（某些放线菌）等。
表型（表现型）：
具有一定遗传型的个体，在特定环境条件 下通过生长发育所表现出来的形态等生物 学特征的总和。
表型是由遗传型所决定，但也和环境有关。
表型饰变：
表型的差异只与环境有关 特点：表现为全部个体的行为,不涉及遗传物质 结构改变,只发生在转录,翻译水平上的表型变化.
橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。
二、RNA作为遗传物质
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环境工程微生物学第七章微生物遗 传
第一节 遗传变异的物质基础 一、DNA作为遗传物质 二、RNA作为遗传物质 三、朊病毒的发现与思考
环境工程微生物学第七章微生物遗 传
第一节 遗传变异的物质基础
一、DNA作为遗传物质
1、经典转化实验 (F. Griffith 1928年) 肺炎链球菌： S型
环境工程微生物学第七章微生物遗 传
第一节 遗传的物质基础
T2
噬 菌 体 感 染 实 验 （
1952
年
环境工程微生物学第七章微生物遗
）
传
第一节 遗传的物质基础
二、RNA作为遗传物质
植物病毒的重建实验 (H. Fraenkel -Conrat 1956年)
材料: 烟草花叶病毒 (tobacco mosaic virus TMV) 霍氏车前花叶病毒 (Holmes ribgrass virus HRV)
（菌体具荚膜，菌落表面光滑，有致病能力） R型
（菌体无荚膜，菌落表面粗糙，无 致病能力）
环境工程微生物学第七章微生物遗 传第一节 遗传的物质基础
一、DNA作为遗传物质
分别用降解DNA、RNA、蛋白质的酶 作用于有毒的S型菌细胞抽提物
只有DNA被酶降解破坏的抽提物无转化活性
DNA是转化所必需的转化因子
环境工程微生物学第七章微生物遗 传
第一节 遗传的物质基础 2、噬菌体感染实验 (A.D. Hershey 和M. Chase 1952年)
把 携带有噬菌体的E. coli 培养在含 32P和35S作为磷源 和硫源的培养基中,从而制备出含32P-DNA的核心和含35S蛋白质外壳的噬菌体, 接下来进行以下实验:
环境工程微生物学第七章微生物遗 传
第一节 遗传的物质基础 Avery在四十年代以环境更工精程微密生物的传学实第七验章微设生物计遗重复了以上实验
一、DNA作为遗传物质
第一节 遗传的物质基础
1944年，Avery证实DNA是遗传物质，这是20世纪生物 科学的重大发现，现代生物学正是建立在这个基础之上。在 此之后，建立DNA分子结构模型的科学家获得了诺贝尔奖， 阐述DNA生物合成机理的科学家获得了诺贝尔奖，发明DNA复 制技术的科学家也获得了诺贝尔奖。可是，DNA的发现者或 确定者始终没有被授予诺贝尔奖。Avery完成这项惊世之作 时已经67岁, 当诺贝尔奖委员会认识到他的发现伟大之时， 他已经谢世了。
环境工程微生物学第七章微生物遗 传
遗传型变异（基因变异、基因突变）：
生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质结构 或数量的改变. （自发突变频率通常为10-6-10-9）
环境工程微生物学第七章微生物遗 传
微生物在遗传学研究中担当重要角色：
微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。 很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。
第7章 微生物的遗传
第一节 遗传变异的物质基础 第二节 微生物的基因组结构 第三节 质粒 第四节 基因突变及修复 第五节 细菌基因转移和重组
环境工程微生物学第七章微生物遗 传
第7章 微生物的遗传
遗传（inheritance）和变异（variation）是生命的最本质特性之一
遗传型： 生物的全部遗传因子,即基因组所携带的所有遗传信息
引起人与动物的致死性中枢神经系统疾病
环境工程微生物学第七章微生物遗 传
Prusiner (1982)提出羊搔痒病因子是一种蛋白质侵染颗粒 （proteinaceous infectious particle），并将之称做Prion或Virino。
-------朊病毒
1997年，Stanl环ey境工B程.微P生r物u传学s第in七e章r微荣生物获遗 诺贝尔奖
第一节 遗传的物质基础
三、朊病毒的发现与思考
1）蛋白质是否可以作为遗传物质？ prion是生命的一个特例？还是仅仅为表达调控的一种形式？
2）蛋白质折叠与功能的关系？
DNA→RNA→蛋白质 环境工程微生物学第七章微生物遗
传
第二节 微生物的基因组结构
一、概念
基因组（genome）： 一个物种的单倍体的所有染色体及其所包含的遗传信息的总称
环境工程微生物学第七章微生物遗 传
第一节 遗传的物质基础
三、朊病毒的发现与思考
环境工程微生物学第七章微生物遗 传
羊搔痒症(scrapie) 牛海绵状脑病(spongiform encephalopathy)
环境工程微生物学第七章微生物遗
人的库鲁病(kuru)、克雅氏病(Creutzfel传dt Jakob disease, CJD)等
环境工程微生物学第七章微生物遗 传
二、RNA作为遗传物质
第一节 遗传的物质基础
环境工程微生物学第七章微生物遗 传
第一节 遗传的物质基础
三、朊病毒的发现与思考
亚病毒的一种：具有传染性的蛋白质致病因子，迄今为止尚未 发现该蛋白内含有核酸。
其致病作用是由于动物体内正常的蛋白质PrP c改变折叠状态为 PrP sc所致，而这二种蛋白质的一级结构并没有改变。
橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。
环境工程微生物学第七章微生物遗 传
表型饰变：
Production of a red pigment (prodigiosin) by Serratia marcescens. From left to right: slant culture grown at 25°C, slant culture grown at 37°C, broth culture grown at 25°C, broth culture grown at 37°C.
表型（表现型）：
具有一定遗传型的个体，在特定环境条件 下通过生长发育所表现出来的形态等生物 学特征的总和。
表型是由遗传型所决定，但也和环境有关。
环境工程微生物学第七章微生物遗 传
表型饰变：
表型的差异只与环境有关 特点：表现为全部个体的行为,不涉及遗传物质 结构改变,只发生在转录,翻译水平上的表型变化.
原核生物（如细菌），多为单倍体（在一般情况下只有一条染色体） 真核微生物，多条染色体，例如啤酒酵母有16条染色体。 有时为双倍体
环境工程微生物学第七章微生物遗 传