水处理生物学重点.docx
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水处理生物学重点
一、填空题、名词解释类型60分
1.根据生物之间相同的程度及亲缘关系的远近，生物分类p2
界门纲目科属种
2.细菌的基本结构
细菌的基本结构包括细胞壁和原生质两部分。
原生质位于细胞壁内，包括细胞膜（细胞质膜）、细胞质、核质和内含物。
3.放线菌的菌丝类型；
基内菌丝，气生菌丝，孢子丝
4.无性繁殖方式
孢子繁殖，芽殖，裂殖
5.微生物的营养物质类型；
光能自养、化能自养、化能异养和光能异养四种营养类型。
6.微生物的呼吸作用；
7.大型水生植物的水质净化功能，分类
8.营养物质的吸收和运输途径。
单纯扩散促进扩散主动运输基因转位
9.微生物的主要特点
微生物除了具有个体微小、结构简单、进化地位低等特点外，还具有以下特点
种类多。
分布广繁殖快易变异
10.细菌的形态
球状，杆状。
螺旋状
11.革兰氏染色
4什么是革兰氏染色？
其原理和关键是什么？
它有何意义？
1884年丹麦病理学家HansChristianGram提出了一个经验染色法，用于细菌的形态观察和分类。
其操作过程是：
结晶紫初染，碘液媒染，然后酒精脱色，最后用蕃红或沙黄复染。
这就是最常采用的革兰氏染色法。
革兰氏染色的机理一般解释为：
通过初染和媒染后，在细菌细胞的细胞壁及膜上结合了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。
革兰氏阳性菌细胞壁较厚、肽聚糖含量较高和分子交联度较紧密，故在酒精脱色时，肽聚糖网孔会因脱水而发生明显收缩。
再加上它不含脂类，酒精处理也不能在胞壁上溶出大的空洞或缝隙，因此，结晶紫与碘的复合物仍阻留在细胞壁内，使其呈现出蓝紫色。
与此相反，革兰氏阴性菌的细胞壁较薄、肽聚糖位于内层且含量低和交联松散，与酒精反应后其肽聚糖不易收缩，加上它的脂类含量高且位于外层，所以酒精作用时细胞壁上就会出现较大的空洞或缝隙，这样，结晶紫和碘的复合物就很易被溶出细胞壁，脱去了原来初染的颜色。
当蕃红或沙黄复染时，细胞就会带上复染染料的红色。
酒精脱色是革兰氏染色的关键环节。
脱色不足,阴性菌被误染成阳性菌；脱色过度,阳性菌可误染为阴性菌。
革兰氏染色法的意义在于鉴别细菌，把众多的细菌分为两大类，革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。
12.蓝藻水华
13.污水处理中常见的原生动物
污水处理中常见的原生动物有三类：
肉足类、鞭毛类和纤毛类。
原生动物在水体净化与废水处理中的应用
1） 净化水质作用
动物性营养型的原生动物吞食细菌、有机物颗粒，因此促进了水质净化作用。
2） 促进生物絮凝作用
草履虫等纤毛虫具有生物絮凝作用，促进水体澄清作用。
3） 作为水质处理的指示生物
由于鞭毛虫、肉足虫、游泳型纤毛虫与固着型纤毛虫对生存的水质有一定要求。
其数量的增多、减少，可反映水体的水质好坏。
同时原生动物个体较大，易于观察与分辨。
因此常作为水体无机化和废水处理运转管理的指示生物。
4） 废水处理及水质净化过程原生动物的变动
运行初期出现肉足类、植物性、动物性鞭毛虫；水质处理高峰期出现较多游泳型纤毛虫；水质净化较好时出现钟虫等。
14.大肠杆菌T偶数噬菌体的繁殖过程
简答题13题
15.微生物根据能源和碳源的不同的分类型；
营养类型指根据微生物需要的主要营养元素即能源和碳源的不同而划分的微生物类型。
根据碳源的不同，微生物可分成自养微生物和异养微生物。
根据生活所需能量来源的不同，微生物又分为光能营养和化能营养两类。
将两者结合则一共有光能自养、化能自养、化能异养和光能异养四种营养类型。
现将四大营养类型简单介绍如下：
a光能自养：
属于这一类的微生物都含有光合色素，能以光作为能源，CO2作为碳源。
这类微生物有蓝细菌、紫硫细菌、绿硫细菌以及藻类等。
b化能自养：
这一类微生物的生长需要无机物，在氧化无机物的过程中获取能源，同时无机物又作为电子供体，使CO2还原为有机物。
这类菌有氨氧化菌、硝化细菌、铁细菌、某些硫磺细菌等。
c化能异养：
大部分细菌都以这种营养类型生活和生长，利用有机物作为生长所需的碳源和能源。
化能异养微生物又可分为腐生和寄生两类，前者利用无生命有机物，后者则依靠活的生物体而生活。
在腐生和寄生之间，存在着不同程度的即可腐生又可寄生的中间类型，称为兼性腐生或兼性寄生。
腐生微生物在自然界的物质转化中起着决定性作用，很多寄生微生物则是人和动植物的病原微生物。
d光能异养：
这类微生物利用光能作为能源，以有机物作为电子供体，其碳源来自有机物，也可利用CO2。
属于这一营养类型的微生物很少，主要包括紫色非硫细菌与绿色非硫细菌等微生物。
16.呼吸作用基质脱氢的途径
17.TCA循环
18.特异性免疫
19.EMP途径能量的产生形式和数量
20.氮循环、硝化和反硝化
氮循环：
含氮有机物分解形成氨的氨化作用；氨态氮氧化为硝酸的硝化作用；硝态氮还原为氮气的反硝化作用；分子氮经生物固定为氨的生物固氮作用。
硝化作用：
有氧条件下在硝化细菌作用下，氨被氧化成硝酸盐的过程。
反硝化作用：
兼性厌氧的硝酸盐还原菌将硝酸盐还原为氮气N2或N2O的过程。
硝化作用：
氨转化为硝酸盐的微生物学过程。
反硝化作用：
微生物还原NO3-产生气态氮的过程称为反硝化作用。
21.原生动物的种类
污水处理中常见的原生动物有三类：
肉足类、鞭毛类和纤毛类。
22.真核生物和原核生物的区别和代表
1试比较原核生物与真核生物的异同。
真核生物与原核生物在结构与功能等方面都有明显的差别。
下表比较了真核生物与原核生物构造上的主要差别。
项目 真核生物 原核生物
细胞大小 较大（通常直径>2?
m） 较小（通常直径<2?
m）
若有壁，其主要成分 纤维素，几丁质等 多数为肽聚糖
细胞膜中甾醇 有 无（仅支原体例外）
细胞膜含呼吸或光合组分 无 有
细胞器 有 无
鞭毛结构 如有，则粗而复杂（9＋2型） 如有，则细而简单
细胞质 线粒体 有 无
溶酶体 有 无
叶绿体 光能自养生物中有 无
真液泡 有些有 无
高尔基体 有 无
微管系统 有 无
流动性 有 无
核糖体 80S（指细胞质核糖体） 70S
间体 无 部分有
贮藏物 淀粉、糖原等 PHB等
细胞核 核膜 有 无
DNA含量少（～5％） 多（～10％）
组蛋白 有 无
核仁 有 无
染色体数 一般多于1个 一般为1个
有丝分裂 有 无
减数分裂 有 无
23.抗生素
24.芽孢
芽孢：
一些细菌在生活过程中形成的一种具有抗逆作用的特殊结构。
2、为什么芽孢具有较强的抵抗不良环境的能力？
答：
芽孢具有以下特点：
a.芽孢是抵抗恶劣环境的一个休眠体；
b.壁厚；
c.水分少，一般在40%左右；
d.不易透水；
e.含有特殊的抗热性物质和耐热性酶，
所以对高温、低温、干燥和化学药剂有很高的耐受力和抵抗力，生存能力强；
25.微生物细胞类的酶
26.菌落
菌落就是在固体培养基上（内）以母细胞为中心的、肉眼可见的、有一定形态、构造特征的子细胞团。
27.单纯扩散
物质进入细胞的动力为细胞内外的浓度差，此过程不消耗能量，扩散速度慢，无特异性，被运输物质不与膜上物质发生任何反应，物质不发生化学变化。
28.群落
29.微生物被用来处理污水，常用的方法有
30.生态系统
：
是生物群落与其生存环境共同组成的动态平衡系统就是生态系统。
它是生物群落和它们所生活的非生物环境结合起来的一个整体
31.菌落；
准确地讲，菌落就是在固体培养基上（内）以母细胞为中心的、肉眼可见的、有一定形态、构造特征的子细胞团。
32.主动运输；
被运送的物质可逆浓度梯度进入细胞内；要消耗能量，必需有能量参加；有膜载体参加，膜载体发生构型变化；被运送物质不发生任何变化。
33.菌胶团；
当荚膜物质融合成一团块，内含许多细菌时，称为菌胶团。
菌胶团是活性污泥中细菌的主要存在形式，有较强的吸附和氧化有机物的能力，在污水生物处理中具有重要的作用。
一般说，处理生活污水的活性污泥，其性能的好坏，主要根据所含菌胶团多少、大小及结构的紧密程度来定。
34.生态系统。
生物群落及其生存环境共同组成的动态平衡系统就是生态系统。
它是生物群落和它们所生活的非生物环境结合起来的一个整体。
35.单细胞蛋白
单细胞蛋白也称微生物蛋白，是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸以及非蛋白含氮化合物、维生素和无机化合物等组成的细胞质团。
论述或简答题（共40分）
1.活性污泥运行中微生物造成的常见问题及解决方法
4.活性污泥法处理系统运行中经常遇到的由微生物引起的主要问题有哪些？
活性污泥在运行中最常见的故障是在二次沉淀池中泥水的分离问题。
造成污泥沉降问题的原因是污泥膨胀、不絮凝、微小絮体、起泡沫和反硝化。
2.生物分解与浓度关系
3.生物膜的定义及生长特性，以及其在污水中的应用
生物膜是一种不可逆的黏附于固体表面的，被微生物胞外多聚物包裹的有组织的微生物群体。
生物膜：
由多种微生物黏附在生物滤料上或黏附在生物转盘盘片上的一层带粘性、薄膜状的微生物混合群体。
4.水处理中常见的微型后生动物类型及它们在污水处理中的主要作用
在水处理工作中常见的微型后生动物主要是多细胞的无脊椎动物，包括轮虫、甲壳类动物和昆虫及其幼虫等。
轮虫以细菌、小的原生动物和有机颗粒等为食物，所以在污水的生物处理中有一定的净化作用。
在污水生物处理过程中，轮虫也可作为指示生物。
当活性污泥中出现轮虫时，往往表明处理效果良好，但如数量太多，则有可能破坏污泥的结构，使污泥松散而上浮。
轮虫在水源水中大量繁殖时，有可能阻塞水厂的砂滤池。
常见的甲壳类动物有水蚤和剑水蚤。
它们以细菌和藻类为食料。
若大量繁殖，可能影响水厂滤池的正常运行。
可以利用甲壳类动物去净化含有较多藻类的水。
昆虫及其幼虫可用作研究河川污染的指示生物。
5.氮源、氮源、及碳氮比定义，微生物常用的碳源和氮源物质
什么是碳源、氮源、碳氮比？
微生物常用的碳源和氮源物质各有哪些？
碳源提供细胞组分或代谢产物种碳素来源的各种营养物质称为碳源。
提供细胞组分中氮素来源的各种物质称为氮源。
营养元素碳氮的比例关系称为碳氮比。
微生物常用的碳源物质分为有机碳源和无机碳源两种。
有机碳源包括各种糖类、蛋白质、脂肪、有机酸等。
无机碳源主要是CO2（CO32－或HCO-3）。
氮源也可分为两类：
有机氮源（如蛋白质、蛋白胨、氨基酸等）和无机氮源（如NH4Cl、NH4NO3等）。
6.有机污染物的好氧处理基本原理及微生物
7.有机污染物的厌氧处理基本原理及微生物
8.微生物之间的相互关系有哪些？
并说明它们在污水生物处理中的应用？
互生共生拮抗寄生
拮抗关系：
一种微生物可以产生不利于另一种微生物生存的代谢产物，这些代谢产物能改变微生物的生长环境条件，如改变pH值等，造成某些微生物不适合生长的环境。
此外，一种微生物还可以另一种微生物为食料。
微生物之间的这种关系称为拮抗或对抗关系。
在污水生物处理系统中，动物性营养的原生动物主要以细菌和真菌为食料，它们能吃掉一部分细菌等微生物和一些有机颗粒，并促使生物的凝聚作用，从而使出水更加澄清。
这是由于拮抗作用而产生的有利的一面。
但对污水净化起主要作用的是细菌，如果细菌被吃掉过多或活性污泥的结构被破坏过大，就会产生不利影响。
两种不同的生物，当其生活在一起时，可以由一方为另一方提供或创造有利的生活条件，这种关系称为互生关系。
在污水生物处理过程中，普遍存在着互生关系。
例如，石油炼油厂的废水中含有硫、硫化氢、氨、酚等。
硫化氢对一般微生物是有毒的。
但当采用生物法去处理酚时，分解酚的细菌却不会中毒。
这一方面是因为分解酚的细菌经过驯化，能耐受一定限度的硫化氢，另一方面因为处理系统中的硫磺细菌能将硫化氢氧化分解成对一般细菌非但无毒，而且是营养元素的硫。
9.什么是革兰氏染色？
其原理和关键是什么？
他有何意义？
4什么是革兰氏染色？
其原理和关键是什么？
它有何意义？
1884年丹麦病理学家HansChristianGram提出了一个经验染色法，用于细菌的形态观察和分类。
其操作过程是：
结晶紫初染，碘液媒染，然后酒精脱色，最后用蕃红或沙黄复染。
这就是最常采用的革兰氏染色法。
革兰氏染色的机理一般解释为：
通过初染和媒染后，在细菌细胞的细胞壁及膜上结合了不溶于水的结晶紫与碘的大分子复合物。
革兰氏阳性菌细胞壁较厚、肽聚糖含量较高和分子交联度较紧密，故在酒精脱色时，肽聚糖网孔会因脱水而发生明显收缩。
再加上它不含脂类，酒精处理也不能在胞壁上溶出大的空洞或缝隙，因此，结晶紫与碘的复合物仍阻留在细胞壁内，使其呈现出蓝紫色。
与此相反，革兰氏阴性菌的细胞壁较薄、肽聚糖位于内层且含量低和交联松散，与酒精反应后其肽聚糖不易收缩，加上它的脂类含量高且位于外层，所以酒精作用时细胞壁上就会出现较大的空洞或缝隙，这样，结晶紫和碘的复合物就很易被溶出细胞壁，脱去了原来初染的颜色。
当蕃红或沙黄复染时，细胞就会带上复染染料的红色。
酒精脱色是革兰氏染色的关键环节。
脱色不足,阴性菌被误染成阳性菌；脱色过度,阳性菌可误染为阴性菌。
革兰氏染色法的意义在于鉴别细菌，把众多的细菌分为两大类，革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。
1．简述革兰氏染色机理。
答：
对G-菌来说，由于壁的主要成分是脂类和蛋白质，肽聚糖很少，而脂类很易被乙醇溶解，这样在乙醇脱色过程中，G-菌细胞壁的渗透性增加，使得原生质体内的被乙醇溶解的结晶紫被抽提出来。
所以表现为脱色而成为红色。
而对G+菌来说，细胞壁主要是由肽聚糖组成的网状、紧密的结构，在乙醇环境下，细胞壁脱水，壁的结构更加紧密，孔隙缩小，壁的渗透性减少，以至原生质体内的结晶紫不被抽提出来。
所以表现不脱色而仍为紫色。
10.藻类对水环境与给水工程有哪些影响
水体中藻类大量繁殖会造成水体富营养化，严重影响水环境质量。
藻类具有光合作用产生氧气的功能，在氧化塘等生物处理工艺中利用菌藻共生系统，其中藻类产生氧气可被好氧微生物有效利用，去氧化分解水中的有机污染物。
一样一方面可收获大量有营养价值的藻类，另一方面也净化了污水。
天然水体自净过程中，藻类也起着一定的作用。
藻类对给水工程有一定的危害性。
当它们在水库、湖泊中大量繁殖时，会使水带有臭味，有些种类还会产生颜色。
水源水中含大量藻类时会影响水厂的正常水处理过程，如造成滤池阻塞。
水中即使含有数量很少的黄群藻，也能产生强烈的气味而使水不适于饮用。
11.细菌细胞壁区别及应用
革兰氏阳性菌细胞壁较厚、肽聚糖含量较高和分子交联度较紧密
革兰氏阴性菌的细胞壁较薄、肽聚糖位于内层且含量低和交联松散
用于革兰氏染色法鉴别细菌，把众多的细菌分为两大类，革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。
12.水处理中常见的微型后生动物类型及它们在污水处理中的主要作用分别是什么
13.简述大肠杆菌T偶数噬菌体的繁殖过程？
大肠杆菌T系噬菌体，繁殖过程分四步：
吸附、侵入、复制和聚集、释放。
1、吸附
吸附的机理：
尾丝尖端与受体（细胞壁、鞭毛、纤毛）发生共价结合。
影响的因素有噬菌体数量；阳离子；辅助因子；温度。
2、侵入
T系噬菌体尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖形成小孔，尾部消耗ATP获得能量而收缩将尾髓压入宿主细胞内，尾髓将头部的DNA注入宿主细胞内，蛋白质外壳留在宿主细胞外。
此时，宿主细胞壁上的小孔被修复。
3、复制与聚集
噬菌体侵入细菌细胞后，立即引起宿主的代谢改变，宿主细胞内核酸的复制，蛋白质的合成均不受宿主支配，而由噬菌体携带的遗传信息控制，借用宿主体内原料合成新的噬菌体。
4、释放
最后：
大肠杆菌死亡并破裂，释放出里面的病毒，新一代病毒开始新的生命旅程。
一个宿主细胞可释放10~1000个噬菌体粒子。
14.微生物之间的相互关系有哪些？
并说明它们在污水生物处理中的应用？
与8题相同
15.微生物生长曲线图分为几个阶段，各有什么特点
单细胞微生物的典型生长曲线可分为延迟期、对数期、稳定期、衰亡期。
16.蓝细菌与水质的关系如何
蓝细菌与水体环境质量关系密切，在水体中生长茂盛时，能使水色变蓝或其他颜色，并且有的蓝细菌能发出草腥气味或霉味。
某些种属的蓝细菌大量繁殖会引起"水华"或"赤潮"，导致水质恶化，引起一系列环境问题。
17.活性污泥膨胀原因及控制
18.生物脱氮
7.生物脱氮的基本原理是什么？
简述影响硝化和反硝化的主要因素。
生物脱氮的基本原理是有机氮经微生物降解为无机的NH3，在好氧条件下NH3会被亚硝酸菌和硝酸菌氧化称亚硝酸盐和硝酸盐，之后反硝化细菌将NO2-和NO3-转化为N2。
影响污水处理系统中硝化过程的主要因素有以下几点：
（1）污泥龄 硝化菌数量及硝化速率是生物脱氮处理的关键制约因素，因此应注意增加污泥龄。
（2）溶解氧 DO对硝化菌的生长及活性都有显著的影响。
（3）温度 温度对硝化活性有重要的影响。
（4）pH 氨氧化菌的最适pH范围为7.0～7.8，而亚硝酸氧化菌的最适pH范围为7.7～8.1。
pH值过高或过低都会抑制硝化活性。
（5）营养物质 污水水质，特别是C/N比影响活性污泥中硝化细菌所占的比例。
（6）毒物 硝化菌对毒物的敏感度大于一般细菌，大多数重金属和有机物对硝化菌具有抑制作用。
影响反硝化作用的因素主要有以下几点：
（1）营养物质 反硝化作用需要有足够的有机碳源。
（2）溶解氧 反硝化菌一般为兼性厌氧菌，应保持低溶解氧水平。
（3）温度 反硝化反应的最佳温度为40℃，温度低于0℃，反硝化菌的活动终止，温度超过50℃时，由于酶的变性，反硝化活性急剧降低。
（4）pH 反硝化反应的最适合pH值范围为7.0～7.5，pH值高于8或低于6都会明显降低反硝化活性。
19.大肠埃希氏菌简称大肠杆菌、水质标准
5．饮用水的质量时，为什么把大肠杆菌数作为重要测量指标？
A.大肠杆菌是主要的肠道杆菌；
B.在自然界中大肠杆菌于肠道病原菌的存活时间大致相同；
C.微生物总量100个/mL；大肠杆菌总量3个/L。
2.为什么大肠菌群可作为水受粪便污染的指标？
用大肠菌群作为肠道病菌的指示微生物，有什么缺点？
因为大肠菌群的生理习性与伤寒杆菌、副伤寒杆菌和痢疾杆菌等病原菌的生理特性较为相似，在外界生存时间也与上述病原菌基本一致，大肠菌群在人的粪便中数量很大，检验技术并不复杂，所以可作为水受粪便污染的指标。
用大肠菌群作为肠道病菌的指示微生物，其缺点在于只间接反映出生活饮用水被肠道病原菌污染的情况，而不能反映出水中是否有传染性病毒以及除肠道病原菌外的其他病原菌
20.转化、转导、接合三者之间有什么区别？
基因重组的3种形式中，微生物的接合必需两个细胞直接接触，而转化和转导无需细胞直接接触，转化没有噬菌体作媒介，转导必须通过噬菌体转移遗传物质。
21.基因转化、传导和接合
基因重组有几种形式，各有什么特点？
基因重组有转化、接合、转导三种形式。
转化是供体细胞研碎物中的DNA片段直接吸收进入活的受体细胞的基因重组方式。
受体细胞获得了供体细胞的部分遗传性状。
细胞的接合是遗传物质通过细胞与细胞的直接接触而进行的转移和重组。
遗传物质通过噬菌体的携带而转移的基因重组称为转导。
基因重组的3种形式中，微生物的接合必需两个细胞直接接触，而转化和转导无需细胞直接接触，转化没有噬菌体作媒介，转导必须通过噬菌体转移遗传物质。
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