第二講生物學(xué)基礎(chǔ)

第二講生物學(xué)基礎(chǔ)第1頁(yè)，共135頁(yè)。主要內(nèi)容一、微生物學(xué)基礎(chǔ)二、植物學(xué)基礎(chǔ)三、分子生物學(xué)基礎(chǔ)第2頁(yè)，共135頁(yè)。一、原核微生物1.細(xì)菌

形態(tài)結(jié)構(gòu)第一節(jié)微生物的主要類(lèi)群第3頁(yè)，共135頁(yè)。

桿菌（Bacillus）長(zhǎng)1~5μm，寬0.5~1μm大腸桿菌、傷寒桿菌、假單胞菌平均長(zhǎng)2μm,寬度：0.5μm

螺旋菌（Spirillum)長(zhǎng)：5~15μm，寬：0.5~5μm

球菌（Coccus）0.5~2μm單球菌鏈球菌(Streptococcus)八疊球菌(Sarcina)雙球菌四聯(lián)球菌葡萄球菌(Staphylococcus)eg.產(chǎn)甲烷八疊球菌弧菌(Vibrio)（只有一個(gè)彎曲的螺旋狀細(xì)菌）形態(tài)1）形態(tài)eg.肺炎球菌

自然界中，桿菌最常見(jiàn)，球菌次之，螺旋狀最少。第4頁(yè)，共135頁(yè)。細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)體、內(nèi)含物、（間體）細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)一般結(jié)構(gòu)（基本結(jié)構(gòu)）

原生質(zhì)體(protoplast)特殊結(jié)構(gòu)莢膜（粘液層）芽孢、鞭毛、菌毛2）結(jié)構(gòu)不是所有細(xì)菌都具有的結(jié)構(gòu)第5頁(yè)，共135頁(yè)。特殊構(gòu)造一：莢膜（capsule）（1）定義一般厚于200nm，硬度和強(qiáng)度遠(yuǎn)小于細(xì)胞壁；有些細(xì)菌（硫磺細(xì)菌、鐵細(xì)菌等）粘液層會(huì)逐漸變硬形成“鞘”。第6頁(yè)，共135頁(yè)。糖被（glycocalyx）是某些細(xì)菌在一定營(yíng)養(yǎng)條件下向胞外分泌出厚度不定的膠粘狀物質(zhì)包被于細(xì)胞壁的外表糖被示意圖第7頁(yè)，共135頁(yè)。第8頁(yè)，共135頁(yè)。鉀細(xì)菌的染色照片第9頁(yè)，共135頁(yè)。（2）功能

保護(hù)作用:大量極性基團(tuán)可保護(hù)菌體免受干旱損傷、噬菌體的吸附和裂解

貯藏養(yǎng)料:以備營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)重新利用

免受毒害：作為透性屏障和離子交換系統(tǒng)，保護(hù)細(xì)菌免受重金屬離子的毒害

表面附著作用:某些水生絲狀細(xì)菌的鞘衣?tīng)钋v膜也有附著作用

細(xì)菌間的信息識(shí)別作用:如Rhizobium（根瘤菌屬）

堆積代謝廢物第10頁(yè)，共135頁(yè)。

菌種鑒定

用作藥物和生化試劑：Leuconostocmesenteroides（腸膜狀明串珠菌）的糖被可提取葡萄糖制備生化試劑和代血漿

用作工業(yè)原料：如Xanthomonascampestris（野油菜黃單胞菌）的糖被（黏液層）可提取黃原膠，已被用于鉆井液添加劑、印染和食品等工業(yè)中

用于污水的生物處理：例如形成菌膠團(tuán)的細(xì)菌，有助于污水中有害物質(zhì)的吸附和沉降（3）應(yīng)用第11頁(yè)，共135頁(yè)。菌膠團(tuán)：莢膜物質(zhì)相融合成一塊團(tuán)，內(nèi)含許多細(xì)菌時(shí)稱(chēng)菌膠團(tuán)。e.g.Zoogloea菌屬（動(dòng)膠菌屬）枝狀動(dòng)膠菌(Zoogloearamigera)垂(懸)絲狀動(dòng)膠菌(Zoogloeafilipendula)第12頁(yè)，共135頁(yè)。

菌膠團(tuán)是AS中細(xì)菌的主要存在形式有較強(qiáng)的吸附和氧化有機(jī)物的能力

AS性能的好壞與含菌膠團(tuán)多少、大小及結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)要求結(jié)構(gòu)緊密、吸附沉降性能好遇到不適宜的環(huán)境時(shí)，菌膠團(tuán)就發(fā)生松散活性污泥(activatedsludge，AS):一種絨絮狀小泥粒，由好氧菌為主體的微型生物群以及膠體、懸浮物等組成。

第13頁(yè)，共135頁(yè)。特殊構(gòu)造二：芽孢（endospore,spore）（1）定義某些細(xì)菌在其生長(zhǎng)發(fā)育后期可在細(xì)胞內(nèi)形成一個(gè)圓形或橢圓形的抗逆性休眠體，稱(chēng)為芽孢。

生物界中抗逆性最強(qiáng)的生命體（在一定環(huán)境條件下，細(xì)胞質(zhì)和核質(zhì)體的濃縮所形成的一種特殊結(jié)構(gòu)）第14頁(yè)，共135頁(yè)。各種芽胞示意圖第15頁(yè)，共135頁(yè)。厚度25nm左右；位于芽孢外層，是母細(xì)胞的殘留物；重量為芽孢干重的2～10％；主要成分是脂蛋白。

厚度為3nm左右；主要含疏水性角蛋白和少量磷脂蛋白；對(duì)溶菌酶、蛋白酶和表面活性劑有很強(qiáng)的抗性；對(duì)多價(jià)陽(yáng)離子的透性很差。

在芽孢中占有很大體積（36～60％）；含有大量的芽孢肽聚糖和吡啶二羧酸鈣鹽（不含磷壁酸）；含水率70％，比芽孢平均含水率（40％）高；但比一般細(xì)菌（80％）低，滲透壓高達(dá)20atm左右。

含水量極低；不含磷壁酸和吡啶二羧酸鈣（DPA-Ca）；核心中的其他成分與一般細(xì)胞相似。第16頁(yè)，共135頁(yè)。（2）特點(diǎn)與功能

每一細(xì)胞僅形成一個(gè)芽孢，無(wú)繁殖功能有極強(qiáng)的抗熱、抗化學(xué)藥物和抗靜水壓等能力有驚人的休眠力休眠時(shí)檢查不出代謝活力，可保存幾年或幾十年；美國(guó)從一塊2500萬(wàn)~4000萬(wàn)年琥珀中的蜜蜂腸道內(nèi)分離到有生命的芽胞。第17頁(yè)，共135頁(yè)。普通細(xì)胞：5％石炭酸（苯酚）溶液中很快死亡芽孢：5％石炭酸（苯酚）溶液中忍耐15d普通細(xì)胞：70~80℃10min死亡芽孢：100℃

沸水中生存5.0~9.5h121℃時(shí)10min是否能消滅芽孢是衡量各種消毒滅菌手段的最重要的指標(biāo)第18頁(yè)，共135頁(yè)。含水量低（40%）

含有耐熱的小分子酶類(lèi)

富含大量吡啶二羧酸鈣（DPA-Ca）和帶有二硫鍵的蛋白質(zhì)

有厚而致密的芽孢壁（3）為什么抗逆性強(qiáng)？第19頁(yè)，共135頁(yè)。以鈣鹽的形式存在，鈣含量高。在營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和不產(chǎn)芽孢的細(xì)菌體內(nèi)未發(fā)現(xiàn)DPA。芽孢形成過(guò)程中，DPA隨即合成，芽孢具有耐熱性;芽孢萌發(fā)形成營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞時(shí)，DPA消失，耐熱性就喪失。吡啶二羧酸（DPA）第20頁(yè)，共135頁(yè)。（4）能形成芽孢的細(xì)菌這類(lèi)細(xì)菌種類(lèi)不多主要是G＋桿菌，芽孢桿菌科的兩個(gè)屬芽孢桿菌屬（Bacillus）梭菌屬（Clostridium）球菌中只有極個(gè)別的屬才形成芽孢（如：芽孢八疊球菌屬sporesarcina）能否形成芽孢、芽孢的大小和位置是鑒別菌種的形態(tài)特征之一第21頁(yè)，共135頁(yè)。特殊構(gòu)造三：鞭毛（flegellum）（1）定義著生在細(xì)胞表層的長(zhǎng)絲狀、波曲的附屬物，稱(chēng)為鞭毛。（2）功能具有運(yùn)動(dòng)功能；

一般每秒可移動(dòng)20～80μm，為自身長(zhǎng)的十到數(shù)十倍，非常快。第22頁(yè)，共135頁(yè)。第23頁(yè)，共135頁(yè)。（3）結(jié)構(gòu)與組成

直徑0.01～0.02μm，其數(shù)量為十至數(shù)十根

G＋，G－細(xì)菌其結(jié)構(gòu)不同組成主要是蛋白質(zhì)，有的還含有極少量的多糖和類(lèi)脂鞭毛的有無(wú)和著生方式是細(xì)菌分類(lèi)的依據(jù)之一第24頁(yè)，共135頁(yè)。特殊構(gòu)造四：菌毛（pilus&fimbria）(1)定義長(zhǎng)在細(xì)胞表層的一種纖細(xì)（7~9nm）、中空（直徑2~2.5nm）、短直、數(shù)量較多（250~300根）的附屬物，主要成分是蛋白質(zhì)。(2)功能使細(xì)菌細(xì)胞較牢固地粘接在物體表面上，G－常有菌毛。第25頁(yè)，共135頁(yè)。第26頁(yè)，共135頁(yè)。性菌毛（sexpilus,F-pilus或sexfimbria）性狀介于鞭毛與菌毛之間，每一細(xì)胞有1~4根。功能：經(jīng)接合方式轉(zhuǎn)移遺傳物質(zhì)。第27頁(yè)，共135頁(yè)。形態(tài)結(jié)構(gòu)、DNA結(jié)構(gòu)及其基本生命活動(dòng)方式與原核細(xì)胞相似RNA序列與細(xì)菌差別特大一、原核微生物2.古生菌細(xì)菌域（原核生物）真核生物古生菌（古細(xì)菌）第28頁(yè)，共135頁(yè)。卡爾·烏斯（CarlWoese），1928.7~2012.12，美國(guó)的微生物學(xué)家和物理學(xué)家，古生菌（Archaea）發(fā)現(xiàn)者20世紀(jì)70年代傳統(tǒng)上，形態(tài)和生物化學(xué)特性RNA（mRNA、核糖體蛋白）第29頁(yè)，共135頁(yè)。1)形態(tài)

跟真細(xì)菌類(lèi)似,有G+、G-

有球狀、螺旋狀、葉狀、把碟球狀、桿狀等單細(xì)胞、多細(xì)胞

<1um第30頁(yè)，共135頁(yè)。2)主要類(lèi)群

產(chǎn)甲烷古生菌（methanogenicarchaeobacetria）古生硫酸還原菌（archaeobacterialsulfatereducer）極端嗜鹽菌（extremelyhalophilicarchaeobacteria）極端嗜熱硫代謝菌(extremelythemophilicso-metabolizer)

無(wú)細(xì)胞壁古生菌(cellwalk-lessarchaeobacteria)第31頁(yè)，共135頁(yè)。

嗜熱微生物（thermophilicmicroorganism）超嗜熱微生物（hyperthermophilicmicroorganism）

嗜熱：最適溫度超過(guò)45℃

，超嗜熱（80℃

）

細(xì)胞膜富含飽和脂肪酸，保持高溫下膜穩(wěn)定性

核酸GC含量高，有助于DNA的穩(wěn)定性

一般化能自養(yǎng)或異養(yǎng)

以有機(jī)物、氫、硫或FeS為能量來(lái)源，分布在火山口、溫泉、鹽湖、有機(jī)物堆等第32頁(yè)，共135頁(yè)。

嗜冷微生物（psychrophilicmicroorganism）

最適溫度為15℃或更低，最高不超過(guò)20℃

細(xì)胞壁厚，細(xì)胞膜不飽和脂肪酸含量高

酶活性在低溫下高

分布在高山、海洋、冰箱第33頁(yè)，共135頁(yè)。

嗜酸微生物（acidophilicmicroorganism）

分布酸性礦水、酸性熱泉和酸性土壤中

專(zhuān)性嗜酸菌能在pH<2的環(huán)境中生長(zhǎng)

高pH對(duì)維持細(xì)胞膜穩(wěn)定性很重要

菌體內(nèi)pH呈中性或近中性

氧化硫硫桿菌、氧化亞鐵硫桿菌SH2SO4

氧化亞鐵硫桿菌pH=2~3，體內(nèi)pH=6~6.5，ATP=7.5~7.8應(yīng)用：用硫化葉菌脫除煤中硫化物（無(wú)機(jī)和有機(jī)S）用于冶金第34頁(yè)，共135頁(yè)。

嗜堿微生物（alkalophilicmicroorganism）

分布?jí)A湖、水泥廠(chǎng)

專(zhuān)性嗜堿菌的最適pH>10，<8.5~9.0時(shí)不能生長(zhǎng)

菌體內(nèi)pH呈中性或近中性體內(nèi)酶不嗜堿也不耐堿，胞外酶有嗜堿和耐堿性一般菌淀粉酶pH=7，嗜堿菌最適pH=10~10.5一般細(xì)菌脂肪酶、果膠酶最適pH酸性，而來(lái)自嗜堿菌的脂肪酶、果膠酶最適pH堿性應(yīng)用：處理堿性廢液日本已有利用嗜堿菌將堿性紙漿廢液轉(zhuǎn)化為單細(xì)胞蛋白的報(bào)道第35頁(yè)，共135頁(yè)。

嗜鹽微生物（halophilicmicroorganism）

主要分布在海洋、鹽湖、鹽保藏食物場(chǎng)所

需在2%以上的NaCl溶液中才能生長(zhǎng)，（>15%）

生產(chǎn)胞外多糖、聚羥基丁酸、食用蛋白、調(diào)味劑、海水淡化、鹽堿地開(kāi)發(fā)及能源利用等第36頁(yè)，共135頁(yè)。二、真菌

真菌是一類(lèi)低等的真核微生物（酵母菌和霉菌）

真菌的特點(diǎn)不能進(jìn)行光合作用以產(chǎn)生孢子進(jìn)行繁殖一般有發(fā)達(dá)的菌絲異養(yǎng)型陸生性較強(qiáng)第37頁(yè)，共135頁(yè)。酵母菌（yeast）

單細(xì)胞菌

特點(diǎn)一般以單細(xì)胞狀態(tài)存在多數(shù)為芽殖（出芽繁殖）能發(fā)酵糖類(lèi)產(chǎn)能喜在含糖量高、酸度大的水生環(huán)境中生長(zhǎng)第38頁(yè)，共135頁(yè)。

分布與利用

果園土壤、水果、蔬菜表面

煉油廠(chǎng)、油田土層（利用烴類(lèi)的酵母菌）

發(fā)酵工業(yè)：食用單細(xì)胞蛋白質(zhì)來(lái)源環(huán)境中的應(yīng)用：

處理高濃度廢水

含油廢水

印染廢水的脫色（能還原堿性染料）回收蛋白質(zhì)第39頁(yè)，共135頁(yè)。

菌落特征

與細(xì)菌的菌落相似：較大，有一定透明度、濕潤(rùn)、較光滑

顏色比較單調(diào)：乳白色、少數(shù)為紅色、個(gè)別為黑色

一般還會(huì)散發(fā)出“酒香味”第40頁(yè)，共135頁(yè)。2.霉菌（mould，mold）

特點(diǎn)形成絲狀、絨狀或支柱網(wǎng)狀菌絲體(mycelium)有較強(qiáng)的陸生性常引起食物、農(nóng)產(chǎn)品的霉變，植物病害絲狀真菌（filamentousfungi）的俗稱(chēng)，意為“發(fā)霉的真菌”第41頁(yè)，共135頁(yè)。FungalMyceliumwithSpores,Penicilliumsp.(SEMx3,220)

FungalMyceliumwithHyphae,SporangiaandSpores,Penicilliumsp.(SEMx1,560)第42頁(yè)，共135頁(yè)。MoldFruitingStructurewithSpores(SEMx2,420)

黑曲霉

第43頁(yè)，共135頁(yè)。

分布與利用

分布廣泛、到處可見(jiàn)污水處理中數(shù)目比細(xì)菌少大量繁殖會(huì)引起污泥膨脹

分解纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等復(fù)雜有機(jī)物

工業(yè)上：有機(jī)酸、維生素（核黃素）、酶的生產(chǎn)、醬油

環(huán)境上：固體廢棄物的資源化（堆肥）降解有毒有害污染物—腈、多環(huán)芳烴高濃度有機(jī)廢水第44頁(yè)，共135頁(yè)。

菌落特征

與放線(xiàn)菌接近

形態(tài)較大、質(zhì)地疏松、外觀(guān)干燥、不透明

正反面顏色不同

有霉味第45頁(yè)，共135頁(yè)。霉菌的菌落

第46頁(yè)，共135頁(yè)。三、放線(xiàn)菌（Actinomycetes）1.定義：是一類(lèi)呈菌絲狀生長(zhǎng)、以孢子繁殖和陸生性強(qiáng)的原核生物

單細(xì)胞，至今發(fā)現(xiàn)的放線(xiàn)菌都是G+

放線(xiàn)菌是一種習(xí)慣上的稱(chēng)呼，在分類(lèi)學(xué)上沒(méi)有特定的意義

由于與細(xì)菌十分接近，也可認(rèn)為是呈絲狀生長(zhǎng)的G+細(xì)菌第47頁(yè)，共135頁(yè)。放線(xiàn)菌與細(xì)菌相近之處：有原核菌絲直徑與細(xì)菌相仿細(xì)胞壁主要成分為肽多糖最適生長(zhǎng)pH與細(xì)菌相近，一般呈微堿性對(duì)溶菌酶敏感細(xì)菌所敏感的抗生素，放線(xiàn)菌也敏感第48頁(yè)，共135頁(yè)。2.分布與生長(zhǎng)環(huán)境

多分布在含水量低、有機(jī)物豐富呈堿性的土壤中

土壤的“泥腥味”由放線(xiàn)菌產(chǎn)生的

一般土中的放線(xiàn)菌孢子數(shù)107/g土壤

好氧性、最適pH7~8、溫度25~30℃第49頁(yè)，共135頁(yè)。3.作用與意義

抗菌素的產(chǎn)生（2/3的抗菌素是由放線(xiàn)菌生產(chǎn)的）

酶（蛋白酶、果膠酶、淀粉酶）有很強(qiáng)的分解纖維素、石蠟、瓊脂、角蛋白、橡膠的能力。在自然界的物質(zhì)循環(huán)上起著重要的作用

有些菌能氧化分解氰化物，在水處理上有重要意義最常見(jiàn)屬鏈霉菌屬Streptomyces第50頁(yè)，共135頁(yè)。4.形態(tài)結(jié)構(gòu)第51頁(yè)，共135頁(yè)。5.菌落特征

因?yàn)橛谢鶅?nèi)菌絲、氣生菌絲又能產(chǎn)生孢子，所以與細(xì)菌的菌落由明顯的不同

表面絲絨狀、有一層色彩新鮮的干粉（呈粉狀）

有各種各樣的顏色，正面與背面不同，正面是孢子的顏色，背面是菌絲分泌的顏色。難以挑起第52頁(yè)，共135頁(yè)。第53頁(yè)，共135頁(yè)。四.光合細(xì)菌(PSB)定義光能營(yíng)養(yǎng)型原核微生物(G+)2.特點(diǎn)不能利用H2O作為還原CO2的氫供體，只能利用還原態(tài)的硫（H2S）、H2或有機(jī)物為氫供體，故光合作用中不產(chǎn)生O2，是一種不產(chǎn)氧的光合作用在細(xì)胞內(nèi)含有菌綠素和類(lèi)胡蘿卜素，隨兩者的量和比例的不同菌體呈現(xiàn)紅、橙、綠、藍(lán)綠、紫紅、紫或褐色等顏色。第54頁(yè)，共135頁(yè)。為典型的水生菌，廣泛分布于自然界的水域中沼澤、湖泊、水田、淺海

形態(tài)：多樣化，有球形、桿狀、卵圓形及螺旋形湖泊（BOD10mg/L）江河（BOD<1.0mg/L）水稻土海濱土曝氣池102~103cell/ml1~10cell/ml105~106cell/g103~104cell/g106~107cell/g環(huán)境中光合細(xì)菌的數(shù)量第55頁(yè)，共135頁(yè)。3.應(yīng)用

制造單細(xì)胞蛋白（singlecellprotein）蛋白質(zhì)含量高（70%左右），且易于提?。ㄌ岣呗士筛哌_(dá)65%），另外含有大量的維生素。

產(chǎn)氫氣有些菌能利用甲酸等低級(jí)脂肪酸，從而產(chǎn)生氫氣。因產(chǎn)生的H2中只含CO2，故不需要復(fù)雜的凈化系統(tǒng)。第56頁(yè)，共135頁(yè)。

提取色素有些光合細(xì)菌（如Sphaeroides）在好氧黑暗條件下培養(yǎng)時(shí)，容易產(chǎn)生高濃度的紅色素。色素含量一般為干菌體的6%以上。

在廢水處理中的應(yīng)用

生物除臭劑第57頁(yè)，共135頁(yè)。光合細(xì)菌與高等植物光合作用的區(qū)別項(xiàng)目高等植物光合細(xì)菌光合色素葉綠素菌綠素環(huán)式磷酸化過(guò)程（Ⅰ型光反應(yīng)中心）有有非環(huán)式磷酸化過(guò)程（Ⅱ型光反應(yīng)中心）有無(wú)（除藍(lán)綠細(xì)菌外）氧氣產(chǎn)生不產(chǎn)生（除藍(lán)綠細(xì)菌外）供氫體H2OH2、H2S,其他硫化物，有機(jī)物碳源CO2CO2或有機(jī)物細(xì)胞器類(lèi)囊體載色體，綠色泡囊第58頁(yè)，共135頁(yè)。五.藻類(lèi)1.形態(tài)及生理特性

是一種低等植物，含有葉綠素及其他輔助色素，能進(jìn)行光合作用

單細(xì)胞或多細(xì)胞pH=4~10，適宜6~8

分類(lèi)：藍(lán)藻、綠藻、硅藻、褐藻、金藻等第59頁(yè)，共135頁(yè)。1）藍(lán)藻：藍(lán)綠藻藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacteria）

含有葉綠素a，具有放氧性光合作用的原核生物好氧生物（但無(wú)葉綠體、無(wú)真核、細(xì)胞壁內(nèi)含有多聚糖）

與光合細(xì)菌的不同之處光合細(xì)菌光合作用不放氧為厭氧生物

分布：廣泛分布在河流、湖泊、海洋等水體中

形態(tài)結(jié)構(gòu)：大小1~30μm細(xì)胞結(jié)構(gòu)與G－相似，分內(nèi)外層外：脂多糖內(nèi)：肽聚糖第60頁(yè)，共135頁(yè)。

生理特性一些種類(lèi)能分泌胞外多糖，形成粘液層、莢膜等光合作用的部位為類(lèi)囊體：數(shù)量很少，貼近在細(xì)胞膜附近。在類(lèi)囊體中的膜上含有葉綠素a，β-胡蘿卜素和光合電子傳遞鏈的有關(guān)成份的。原核生物中唯一細(xì)胞質(zhì)中具有膜結(jié)構(gòu)（類(lèi)囊體）的生物第61頁(yè)，共135頁(yè)。2.藻類(lèi)和水環(huán)境1）水源水體中大量繁殖時(shí)會(huì)給水帶來(lái)異味2）在污水處理中可利用藻類(lèi)，形成菌藻共生體系，藻類(lèi)可以為微生物提供氧（氧化塘）3）不同的藻類(lèi)其耐受污染的程度不同，可以根據(jù)水樣中出現(xiàn)的藻類(lèi)計(jì)算總污染指數(shù)4）根據(jù)葉綠素a的量可以評(píng)價(jià)富營(yíng)養(yǎng)化程度第62頁(yè)，共135頁(yè)。第二節(jié)微生物的生長(zhǎng)代謝一、微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

碳源物質(zhì)：CO2、碳酸鹽；糖、醇、有機(jī)酸、烴類(lèi)；蛋白質(zhì)及其水解產(chǎn)物

氮源物質(zhì)：除少數(shù)自養(yǎng)細(xì)菌利用銨鹽、亞硝酸鹽做氮源和能源外，氮源物質(zhì)一般不做能源物質(zhì)。NH4+、NO3-、NO2-、N2；蛋白質(zhì)及其水解產(chǎn)物第63頁(yè)，共135頁(yè)。

能源物質(zhì)：輻射能和化學(xué)能

無(wú)機(jī)鹽：C、N以外的重要元素。P、S、K（大量元素，10-3~10-4mol/L），Cu、Zn、Mn（微量元素10-6~10-8mol/L）

作為酶的組成部分或維持酶的活性組成具體成分調(diào)節(jié)滲透壓調(diào)節(jié)pH及氧化還原電位作為某些微生物的能源第64頁(yè)，共135頁(yè)。

生長(zhǎng)因子：有些微生物能自身合成。如維生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶堿基等。酵母膏、玉米漿、肝浸液；牛肉膏、土豆汁、麥芽汁、米糠等

水：體內(nèi)外物質(zhì)的溶媒，原生質(zhì)膠體的結(jié)構(gòu)部分，參與代謝作用反應(yīng)，調(diào)節(jié)溫度等第65頁(yè)，共135頁(yè)。二、微生物的代謝

1.微生物產(chǎn)能方式

氧化有機(jī)物產(chǎn)能氧化無(wú)機(jī)物產(chǎn)能光合作用產(chǎn)能第66頁(yè)，共135頁(yè)。

氧化有機(jī)物產(chǎn)能

發(fā)酵（厭氧微生物獲取能量主要方式）呼吸（大多數(shù)微生物獲能方式）

有氧呼吸（分子氧作為氫和電子的最終受體）需氧菌和兼性厭氧菌無(wú)氧呼吸（分子氧以外的物質(zhì)作為電子受體）硝酸鹽——反硝化作用延胡索酸——延胡索酸呼吸硫酸鹽——反硫化作用

CO2——甲烷發(fā)酵厭氧菌和兼性厭氧菌第67頁(yè)，共135頁(yè)。

氧化無(wú)機(jī)物產(chǎn)能

以無(wú)機(jī)物作為氧化的基質(zhì)，主要是硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌、氫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等

光合作用產(chǎn)能

循環(huán)光合磷酸化（厭氧光合細(xì)菌）植物型光合作用嗜鹽細(xì)菌對(duì)光能的利用第68頁(yè)，共135頁(yè)。2.細(xì)胞物質(zhì)的合成3.代謝調(diào)節(jié)第69頁(yè)，共135頁(yè)。三、影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素

營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)溫度

pH

氧和氧化還原電位化學(xué)藥劑、水活度與滲透壓、輻射、超聲波等第70頁(yè)，共135頁(yè)。植物學(xué)基礎(chǔ)

植物修復(fù)技術(shù)就是利用植物根系吸收水分和養(yǎng)分的過(guò)程來(lái)吸收、轉(zhuǎn)化污染體（如土壤和水）中的污染物，以期達(dá)到清除污染、修復(fù)或治理的目的。第71頁(yè)，共135頁(yè)。

植物的主動(dòng)和被動(dòng)吸收

超積累植物

植物體內(nèi)的降解轉(zhuǎn)化

根際效應(yīng)第72頁(yè)，共135頁(yè)。

主要是指在地上部累積

其體內(nèi)目標(biāo)重金屬濃度要高，即大于某一臨界值

對(duì)于不同元素，由于其含量分布、毒性、土水允許濃度等指標(biāo)不一，其臨界標(biāo)準(zhǔn)也不一樣如Ni：1000ug/gDW；Cd：100ug/gDW超積累植物第73頁(yè)，共135頁(yè)。

氧化還原電位

pH

根際微生物數(shù)量與種群結(jié)構(gòu)根際酶活性農(nóng)產(chǎn)品生化反應(yīng)氧化還原活化固定酸堿反應(yīng)絡(luò)合反應(yīng)吸附解吸污染物植物吸收土壤環(huán)境人工調(diào)節(jié)污染物根際第74頁(yè)，共135頁(yè)。[1]

植物提?。╬hytoextraction）污染物被植物吸收積累，植物收獲后再進(jìn)行處理；[2]

植物揮發(fā)（phytovolatilization）污染物被植物吸收到體內(nèi)后并將起轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)釋放到大氣中；[3]

植物穩(wěn)定化（phytostabilization）植物與土壤共同作用，將污染物規(guī)定，以減少其對(duì)生物與環(huán)境的危害；[4]

植物降解（phytodegradation）植物與其相關(guān)的微生物區(qū)系將污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)。[5]

植物濾除（Rhizofiltration）利用植物根系吸收、吸附污染水體中的重金屬。

第75頁(yè)，共135頁(yè)。分子生物學(xué)第76頁(yè)，共135頁(yè)。一、“分子生物學(xué)”的由來(lái)WarenWeaver第77頁(yè)，共135頁(yè)。二、分子生物學(xué)定義第78頁(yè)，共135頁(yè)。三、分子生物學(xué)的三大領(lǐng)域第79頁(yè)，共135頁(yè)。四、遺傳物質(zhì)核酸脫氧核糖核酸核糖核酸（病毒）DNARNA第80頁(yè)，共135頁(yè)。DNA分子含有生物物種的所有遺傳信息，分子量一般都很大。DNA為雙鏈分子，其中大多數(shù)是鏈狀結(jié)構(gòu)大分子，也有少部分呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)。RNA主要是負(fù)責(zé)DNA遺傳信息的翻譯和表達(dá)，分子量要比DNA小得多。RNA為單鏈分子。

病毒的遺傳信息RNADNA第81頁(yè)，共135頁(yè)。根據(jù)RNA的功能，可以分為mRNA、tRNA和rRNA三種。mRNA(MessengerRNA，信使RNA)約占總RNA的5%不同細(xì)胞的mRNA的鏈長(zhǎng)和分子量差異很大它的功能是將DNA的遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)合成基地——核糖核蛋白體第82頁(yè)，共135頁(yè)。tRNA(TransferRNA，轉(zhuǎn)移RNA)約占總RNA的10%～15%。它在蛋白質(zhì)生物合成中起翻譯氨基酸信息，并將相應(yīng)的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到核糖核蛋白體的作用。已知每一個(gè)氨基酸至少有一個(gè)相應(yīng)的tRNA。第83頁(yè)，共135頁(yè)。rRNA(RibosomeRNA，核糖體RNA)約占全部RNA的80%，是核糖核蛋白體的主要組成部分。rRNA的功能與蛋白質(zhì)生物合成相關(guān)。第84頁(yè)，共135頁(yè)。

染色體與基因的關(guān)系：一條染色體上有許多基因，基因在染色體上呈直線(xiàn)排列

染色體與DNA的關(guān)系：每一條染色體上只有一個(gè)DNA分子，染色體是DNA分子的主要載體DNA與基因的關(guān)系：每個(gè)DNA上有許多基因，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段第85頁(yè)，共135頁(yè)。DNA結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)第86頁(yè)，共135頁(yè)。第87頁(yè)，共135頁(yè)。第88頁(yè)，共135頁(yè)。第89頁(yè)，共135頁(yè)。堿基都具有芳香環(huán)的結(jié)構(gòu)特征。嘌呤環(huán)和嘧啶環(huán)均呈平面或接近于平面的結(jié)構(gòu)。堿基的芳香環(huán)與環(huán)外基團(tuán)可以發(fā)生酮式—烯醇式或胺式—亞胺式互變異構(gòu)。第90頁(yè)，共135頁(yè)。胺式亞胺式互變異構(gòu)第91頁(yè)，共135頁(yè)。酮式烯醇式互變異構(gòu)第92頁(yè)，共135頁(yè)。氫原子與電負(fù)性大、半徑小的原子X(jué)（氟、氧、氮等）以一種特殊的分子間作用力結(jié)合，若與電負(fù)性大的原子Y接近，在X與Y之間以氫為媒介，生成X-H…Y形式的鍵，稱(chēng)為氫鍵第93頁(yè)，共135頁(yè)。第94頁(yè)，共135頁(yè)。第95頁(yè)，共135頁(yè)。指4種脫氧核苷酸（A、T、C、G）的連接及其排列順序，DNA序列（堿基序列）1、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)五、DNA的結(jié)構(gòu)第96頁(yè)，共135頁(yè)。2、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)

指兩條多核苷酸鏈反向平行盤(pán)繞所產(chǎn)生的雙螺旋結(jié)構(gòu)。

堿基對(duì)間的氫鍵

堿基的堆積力磷酸基的負(fù)電荷排斥力第97頁(yè)，共135頁(yè)。3、DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)第98頁(yè)，共135頁(yè)。第99頁(yè)，共135頁(yè)。線(xiàn)狀DNA形成的超螺旋第100頁(yè)，共135頁(yè)。環(huán)狀DNA形成的超螺旋第101頁(yè)，共135頁(yè)。第102頁(yè)，共135頁(yè)。六、DNA的變性與復(fù)性核酸的變性指核酸雙螺旋區(qū)的多聚核苷酸鏈間的氫鍵斷裂，變成單鏈結(jié)構(gòu)的過(guò)程。變性核酸將失去其部分或全部的生物活性。核酸的變性并不涉及磷酸二酯鍵的斷裂，所以它的一級(jí)結(jié)構(gòu)(堿基順序)保持不變。能夠引起核酸變性的因素很多。溫度升高、酸堿度改變、甲醛和尿素等的存在均可引起核酸的變性。第103頁(yè)，共135頁(yè)。第104頁(yè)，共135頁(yè)。DNA的變性過(guò)程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。因此，通常將引起DNA變性的溫度稱(chēng)為融點(diǎn)，用Tm表示。一般DNA的Tm值在70～85C之間。DNA的Tm值與G和C含量有關(guān)。GC含量增加1%，Tm增0.4CG和C的含量高，Tm值高。因而測(cè)定Tm值，可反映DNA分子中G、C含量，可通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：（G+C)%=(Tm-69.3)