环境工程微生物学课后习题答案(完整版)-第三版-周群英(4)

答：微生物将其生长发育所需要的营养类型和环境条件，以及对这些营养和外界条件产生的一定反应，或出现的一定性状传给后代，并相对稳定的一代一代传下去。这时微生物的遗传。

微生物从它适应的环境迁移到不适应的环境后，微生物改变自己对营养和环境条件的要求，在新的生活条件下产生适应新环境的酶，从而适应新环境并良好生长，这是遗传的变异。

DNA是遗传和变异的物质基础。可以从格里菲斯经典的转化实验和大肠杆菌T2噬菌体感染大肠杆菌的实验得到证明。

2. 微生物的遗传基因是什么？微生物的遗传信息是如何传递的？

答：微生物的遗传基因是微生物体内储存传递信息的、有自我复制功能的单位。从分子遗传学的角度看，微生物的遗传信息是通过DNA将决定各种遗传性状的信息传递给子代的。 3. 什么叫分子遗传学的中心法则？什么叫反向转录？

答：DNA的复制和遗传信息传递的基本规则，称为分子遗传学的中心法则。

只含RNA的病毒其遗传信息储存在RNA上，通过反转录酶的作用由RNA转录为DNA，这叫反向转录。

4. DNA是如何复制的？何谓DNA的变性和复性？

答：DNA的自我复制大致如下：首先是DNA分子中的两条多核苷酸链之间的氢键断裂，彼此分开成两条单链；然后各自以原有的多核苷酸链上的碱基排列顺序，各自合成出一条新的互补的多核苷酸链。新合成额一条多核苷酸链和原有的多核苷酸链又以氢键连接成新的双螺旋结构。

当天然双链DNA受热或其他因素的作用下，两条链之间的结合力被破坏而分开成单链DNA，即称为DNA的变性。变性的DNA溶液经适当处理后重新形成天然DNA的过程叫复性。

5.微生物有几种RNA？

答：RNA有4种：tRNA，rRNA，mRNA，反义RNA。 6. 微生物生长过程中蛋白质是如何合成的？细胞是如何分裂的？ 答：(1) DNA复制 (2) 转录mRNA： (3) 翻译 (4) 蛋白质合成：

7. 微生物变异的实质是什么？微生物突变类型有几种？变异表现在哪些方面？

答：微生物变异的实质是基因突变。突变的类型有自发突变和诱发突变。表现在个体形态的变异、菌落形态的变异、营养要求的变异、对温度，pH要求的变异，毒力的变异，抵抗能力的变异，生理生化特性的变异以及代谢途径产物的变异等。 8. 什么叫定向培育和驯化？

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答：定向培育是人为用某一特定环境长期处理某一微生物群体，同时不断将它们进行移种传代，以达到累积和选择合适的自发突变体的一种古老的育种方法。 定向培育在环境工程中称为驯化。

9. 何谓杂交、转化和转导？各自有什么实践意义？

答：杂交是通过双亲细胞的融合，使整套染色体的基因重组，或者是通过双亲细胞的沟通，使部分染色体基因重组。

受体细胞直接吸收来自供体细胞的DNA片段，并把它整合到自己的基因组里，从而获得了供体细胞部分遗传性状的现象，称为转化。遗传和变异物质基础的经典实验是转化的突出例子。

通过温和噬菌体的媒介作用，把供体细胞内特定的基因携带至受体细胞中，使后者获得前者部分遗传性状的现象，称为转导。

10. 什么是质粒？在遗传工程中有什么作用？举例说明。

答：在原核微生物中，除有染色体外，还有令一种较小的，携带少量遗传基因的环状DNA分子叫质粒，也叫染色体外DNA。

质粒可以用来培育优良菌种，在基因工程中常被用作基因转移的运载工具——载体。 例：(1) 多功能超级细菌的构建。(2) 解烷抗汞粒菌的构建。(3) 脱色工程菌的构建。(4) Q5T工程菌。

11. 何谓基因工程？它的操作有几个步骤？

答：基因工程是指基因水平上的遗传工程。是用人工的方法把所需要的某一供体生物的DNA提取出来，在离体的条件下用限制性内切酶将离体DNA切割成带有目的基因的DNA片段，每一段平均长度有几千个核苷酸，用DNA连接酶把它和质粒的DNA分子在体外连接成重组的DNA分子，然后将重组体导入某一受体细胞中，以便外来的遗传物质在其中进行复制扩增和表达；而后进行重组体克隆筛选和鉴定；最后对外源基因表达产物进行分离提纯，从而获得新品种。它包括5个步骤：(1) 先从供体细胞中选择获取带有目的基因的DNA片段；(2) 将目的DNA的片段和质粒在体外重组；(3) 将重组体转入受体细胞；(4) 重组体克隆筛选和鉴定；(5) 外源基因表达产物的分离提纯。 12. 什么叫PCR技术？有几个操作步骤？

答：PCR技术称DNA多聚酶链式反应。是DNA体外扩增的技术。

步骤：(1) 加热变性：将待扩增的DNA置于94~95摄氏度的哥嫂问水浴中加热5分钟，使双键DNA解链为单链DNA，分开的两条单链DNA作为扩增的模板。

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(2) 退火：将加热变性的单链DNA溶液的温度缓慢下降至55摄氏度后，在这过程中将引物DNA的碱基与单链模板DNA一端碱基互补配对。

(3) 延伸：在退火过程中，当温度下降至72摄氏度时，在耐热性TaqDNA多聚酶、适应的pH和一定的离子强度下，寡核苷酸引物碱基和模板DNA结合延伸成双链DNA。经过30~35次循环，扩增倍数达106，可将长达2kb的DNA由原来的1pg扩增到0.5~1μg。若经过60次循环，DNA扩增倍数可达109~1010。

13. 基因工程和PCR技术在环境工程中有何实践意义？举例说明。

答：在环境保护方面利用基因工程获得了分解多种有毒物质的新型菌种。若采用这种多功能的超级细菌可望提高废水生物处理的效果。并在废水生物处理模拟实验中也取得一些成果。

PCR技术广泛运用于法医鉴定、医学检疫、环境监测等方面。

第七章 微生物生态

1. 什么叫生态系统？生态系统有什么功能？什么叫生态圈？什么叫生态平衡？

答：生态系统是在一定时间和空间范围内由生物（包括动物、植物和微生物的个体、种群、群落）与它们的生境（包括光、水、土壤、空气及其他生物因子）通过能量流动和物质循环所组成的一个自然体。它的功能有生物生产、能量流动、物质循环和信息传递。

生存在地球陆地以上和海面以下约10km之间的范围，包括岩石圈、土壤圈、水圈和大气圈内所有生物群落和人以及它们生存环境的总体，叫生态圈。即使有外来感染，生态系统能通过自行调节的能力恢复到原来的稳定状态，这就是生态系统的平衡，即生态平衡。 2. 为什么说土壤是微生物最好的天然培养基？土壤中有哪些微生物？

答：因为土壤具有微生物所必需的营养和微生物生长繁殖及生命活动所需要额各种条件，所以说土壤是微生物最好的天然培养基。土壤中的微生物有细菌，放线菌，真菌，藻类，原生动物和微型动物。

3. 什么叫土壤自净？土壤被污染后其微生物群落有什么变化？

答：土壤对施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，称为土壤自净。

土壤被污染后，土壤的微生物区系和数量发生改变，并诱导产生分解各种污染物的微生物新品种。

4. 土壤是如何被污染的？土壤污染有什么危害？

答：土壤污染的主要来在含有有机毒物和重金属的污水和废水的农田灌溉；来自含有有机毒物和重金属的污、废水的土地处理；来自固体废物的堆放和填埋等的渗漏液；来自地下储油

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罐泄漏和以及农药喷洒。

5. 什么叫土壤生物修复？为什么要进行土壤修复？

答：土壤生物修复是利用土壤中土壤中的天然微生物资源或人为投加目的菌株，甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化，使土壤恢复其天然功能。

6. 土壤生物修复技术关键有哪些方面？

答：土壤生物修复的技术的关键有四个方面：(1) 微生物物种；(2) 微生物营养：一般土壤微生物额碳氮比25：1, 污水好氧生物处理的BOD5：N：P=100：5：1；(3) 溶解氧；(4) 微生物的环境因子。

7. 什么叫水体自净？可根据哪些指标判断水体自净程度？

答：河流接纳了一定量的有机污染物后，在物理、化学和水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，叫做水体自净。判断水体自净程度的指标有P/H指数和氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线。

8. 水体污染的指标有哪几种？污化系统分为那几“带”？各“带”有什么特征？ 答：水体污染的指标有：BIP指数、细菌菌落总数、总大肠菌群。

多污带：多污带位于排污口之后的区段，水呈暗灰色，很浑浊，含有大量有机物，BOD高，溶解氧极低，为厌氧状态。

α-中污带：α-中污带在多污带的下游，水为灰色，溶解氧少，为半厌氧状态，有机物量减少，BOD下降，水面上有泡沫和浮泥，有NH3、氨基酸及H2S，生物种类比多污带稍多。细菌数量较多。

β-中污带：β-中污带在α-中污带之后，有机物量较少，BOD和悬浮物含量低，溶解氧浓度升高，NH3和H2S含量减少，细菌数量减少，藻类大量繁殖，水生动物出现。

寡污带：寡污带在β-中污带之后，标志者河流自净过程已完成，有机物全部无机化，BOD和悬浮物含量极低，细菌极少，水的浑浊度低，溶解氧恢复到正常含量。 9. 什么叫水体富营养化？

答：水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。 10. AGP是何意？如何测定AGP？

答：AGP是藻类生产的潜在能力。把特定的藻类接种在天然水体或废水中，在一定的

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光照度和温度条件下培养，使藻类增长到稳定期为止，通过测干重或细胞数来测其增长量。

第八章 微生物在环境物质循环中的作用

1 何谓氨化作用、硝化作用、反硝化作用、固氮作用？它们各由哪些微生物起作用？ 答：氨化作用：有机氮化合物在氨化微生物的脱氨基作用下产生氨。微生物：梭状芽孢杆菌。 硝化作用：氨基酸脱下的氨，在有氧条件下，经亚硝酸细菌和亚硝酸细菌的作用转化为硝酸。微生物：亚硝酸单胞菌属、亚硝酸球菌属、亚硝酸螺菌属、亚硝酸叶菌属、亚硝酸弧菌属、硝化杆菌属、硝化杆球属。

反硝化作用：兼性厌氧的硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原成氮气。微生物：施式假单胞菌，脱氮假单胞菌，荧光假单胞菌，紫色杆菌，脱氮色杆菌。

固氮作用：在固氮微生物的固氮没催化作用下，把分子氮转化为氨，进而合成有机氮化合物。微生物：根瘤菌、园褐固氮菌、黄色固氮菌、拜叶林克氏菌属、万氏固氮菌。 2. 什么叫硫化作用？参与硫化作用有哪些微生物？

答：硫化作用：在有氧条件下，通过硫细菌的作用将硫化氢氧化为元素硫，再进而氧化成硫酸。参与的微生物：硫化细菌、硫磺细菌。 3. 什么叫硫酸盐还原作用？它有什么危害？

答：硫酸盐还原作用：土壤淹水、河流、湖泊等水体处于缺氧状态时，硫酸盐，亚硫酸盐、硫代硫酸盐和次亚硫酸盐在微生物还原作用下形成硫化氢。在混凝土排水管和铸铁排水管中，硫酸盐还原作用产生的硫化氢上升到污水表层，与污水表层溶解氧相遇，被氧化成硫酸使混凝土排水管和铸铁排水管受到腐蚀。

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

1. 什么叫活性污泥？它的组成和性质是什么？

答：由多种多样的微生物与污废水中的有机的和无机的固体物混凝交织在一起，形成的絮状体或绒粒。

好氧活性污泥组成：好氧微生物和兼性厌氧微生物（兼有少量厌氧微生物）与其上吸附的有机无机固体杂质组成。

好氧活性污泥性质：含水率99%，密度1.002~1.006，具有沉降性能。有生物活性，有吸附、氧化有机物的能力。有自我繁殖的能力。成弱酸性。

厌氧活性污泥组成：兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质交织在一起形成颗粒污泥。 厌氧活性污泥性质：颜色呈灰色至黑色，有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一

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