环境工程微生物学基础内 容
1 概述
2 微生物类群与形态结构
3 微生物的生理生化
4 微生物生态
5 环境微生物检测
6 微生物对污染物的降解与转化（生物修复）
7 环境污染生物处理的一般技术原理
1 概述
1.1 环境微生物工程的由来
1.2 环境微生物工程涉及的学科体系
1.3 环境微生物工程的进展
自然界有丰富的生物资源，微生物是其中重要的一种，微生物在自然界物质循环和能量转化过程中具有巨大的作用，是整个生物圈维持生态平衡不可缺少重要组成部分 ；
环境微生物学,环境微生物学是研究人类生存环境与微生物之间的相互关系与作用规律的科学，它着重研究微生物对人类环境所产生的有益与有害的影响，阐明微生物、污染物与环境三者之间相互关系及作用规律。
1.1 环境微生物工程的由来
环境微生物工程,在研究环境微生物特性的基础上，将发现的规律进行归纳分析，对其中应用的部分助以技术系统，加以工程化，即形成了环境微生物工程。环境微生物工程中起主体作用的是微生物或其生物制品，应用的范围是目标环境，贯穿其间的是相关技术系统，通过工程技术的实施达到消除污染造福人类的根本目的。
环境微生物工程的起源,环境微生物学起源于 20
世纪 60年代，环境微生物工程几乎与其同期诞生。
60年代前虽然已有利用微生物净化污染的工程实例，但是相关机理和技术系统的研究还很少受到关注。
环境微生物工程的目标,环境微生物工程利用微生物工程（发酵工程）的原理、技术和设备，面对整个生态系统，以生产有用物质和净化环境为目标，包括对污染物的资源化和建立清洁生产工艺。
环境微生物工程由基础研究和工程实施两部分组成，其学科体系涉及技术体系和学科体系两部分。
其中的技术系统必须与微生物的研究、开发和利用相结合，还必然具有环境工程的特征，归纳如下：
（ 1）微生物茵株筛选、驯化、鉴定、结构、功能、
生理生化、遗传变异，以及污染物降解转化途径的检测和实验技术；
（ 2）基因工程、酶工程、发酵工程和细胞工程等高新生物技术；
（ 3）环境污染的检测分析技术；
1.2 环境微生物工程的学科体系
(4) 污染物净化过程的测量、自控与信息传递技术；
(5) 工业化处理工程中水力系统、机械系统、电力
系统,构筑系统、供气系统和监测控制系统的
设计与制图技术；
(6) 生态处理中的生态技术及其他技术；
(7) 应用微生物菌体及其生物制品转化污染物为有
用物质或建立清洁生产工艺的有关技术；
(8) 用于环境微生物工程的经济效益分析、环境效
益分析和社会效益分析的现代信息处理技术。
根据环境微生物的基础研究和应用层次分析，相关工程所涉及的学科范围可概述如下：
（ 1）环境微生物工程的建立和运行均需对有关微生物进行基础研究，涉及到微生物学、细胞学、生理学、生物化学、分子生物学和遗传学等；
（ 2）环境微生物工程中构建新菌株要涉及到基因工程、细胞工程、酶工程和分子遗传学等学科；
（ 3）环境微生物工程中污染物的降解转化及监测评价涉及环境化学、环境生物学、环境地学、环境卫生学、环境毒理学和环境监测与评价等；
（ 4）环境微生物工程中对污染物测量和自动化控制涉及信息科学、电子工程技术、仪器分析和计算机科学等；
（ 5）应用发酵工程技术使污染物净化和资源化或建立清洁生产工艺的环境微生物工程要涉及工业微生物学和化工机械学等；
（ 6）在自然环境中建立环境微生物修复工程要涉及土壤学、水力学、气象学和生态学等；
（ 7）对环境微生物工程进行预算和评价要涉及经济学、法律学、环境规划管理和系统工程等。
环境微生物工程清除污染及实现废物资源化或建立清洁生产工艺已取得了显著的成就，主要体现在以下几个方面：
（ 1）土著微生物的开发利用,自然界存在着大量的微生物资源，从中筛选并经驯化可以获得去污高效菌株或微生物类群，直接用于环境微生物工程。
例如，常规废水生物处理工程设施中的微生物类群，
往往是直接从自然环境中获取的微生物，经过驯化之后，形成理想的群落结构和优势种群。
1.3 环境微生物工程的进展垃圾渗滤液、印染废水、农药生产废水和尾矿废水等特种废水的处理菌株，塑料降解、石油污染清除和垃圾堆肥高效微生物菌群均可以从自然界直接筛选驯化获得。这类污染物的降解一般需要多种菌株的参与，单一菌株难以完成有机污染物特别是人工合成污染物降解的复杂过程。
污染环境中的微生物往往是环境微生物工程获取菌株的重要场所，从农药污染的水体或土壤中筛选驯化菌种用以处理农药生产废水，从石油污染的水体或土壤中筛选驯化菌种用以清除石油污染等都是较为快速获取菌种的途径。
（ 2）构建遗传工程菌用于环境微生物工程,从自然界筛选驯化获得的土著菌有时不能满足治理工程的需要。土著菌细胞内可能含有降解特定污染物的生物酶基因编码，但是它的繁殖速度和处理污染物的效率及适应能力可能达不到人类的要求。如果将其有关的基因转入繁殖速度快适应能力强的受体菌细胞内，则可能构建出兼具多种优势的新型工程菌。基因工程菌用于环境微生物工程的成功事例有清除石油污染的基因工程菌、降解化学农药的基因工程菌、降解塑料的基因工程茵和降解木质素的基因工程菌等等。
（ 3）微生物制剂和污染现场修复工程,将发酵装臵安故在野外处理现场，源源不断地提供菌体，
用于治理目标水和土壤环境，使环境微生物目标菌株在净化环境中始终占据优势，这是室内与室外环境微生物工程相结合的一种方式。但是，大量的野外环境微生物工程并无发酵耀相随。环境微生物以菌体的固体或液体的形式，或以微生物的其他生物制品的形式投放于目标环境之中，达到清除污染的目的。
生物修复 (Bioremediation)是近几年兴起的生物治理技术，它最初的主要目标是利用微生物清除土壤和水体（包括地下水）中的污染。由于高新生物技术系统的利用和对其他传统技术的改革与创新，使得生物修复发展成一项颇具生命力的产业。环境微生物在生物修复工程中占据中心位臵。因为生物修复面对的是自然环境，所以其他因素，包括植物、动物和理化等因素对生物修复的影响也不可忽视。
（ 4）污染物资源化及建立清洁生产工艺的环境微生物工程,污染物资源化成熟的例证有应用酵母和光合细菌净化高浓度有机无毒废水生产单细胞蛋白等，在高效净化废水的同时生产饲料和饵料。利用皮纤维素生产燃料乙醇、利用有机废物生产甲烷、利用木材废弃物所含半纤维素生产木糖及木糖醇，已成为废物能源化的有效途径。在经济发达国家，废物能源化已建立产业并纳入国家生物能源资源开发的长远战赂目标之中。
生物制浆造纸工艺是环境微生物工程在清洁生产工艺中一个最新的例证。生物制浆是利用环境微生物菌体或其酶制剂降解原料中的木质素，释放出其中的纤维素和半纤维素用于造纸制浆。由此改变了化学制浆、机械制浆和化学机械制浆废水中大量木质素污染状况。从自然界筛选出的菌株中含有降解木质素酶类的基因编码，将这类基因转入高效表达的受体菌细胞内的基因工程已获得成功。生物制浆的清洁工艺在美国已获得突破。
它既能回避传统工艺所造成的严重污染现象，又能提高纸张的质量，还可以降低生产成本。
（ 5）基础研究,环境微生物工程是环境微生学基础及应用基础研究、生物技术和其他工程技术相结合产物。环境微生物工程开发是以基础研究为先导的。研究微生物降解转化污染物的机理已深入到基因 DNA的分子水平，从基因 DNA组成结构的变化追朔到相关的生理生化学的变化及其代谢功能的变化已成为环境生物基础研究的热点。
从环境微生物中分离鉴定出降解特定污染物的基因，并应用该基因构建高效降解污染物的基因工程茵已成为环境微生物工程中高新技术的前沿课题目标之一。
利用环境微生物分子遗传学指标和生理生化指标作为生物标记物 (Biomarker)去指示环境污染状况，已成为环境污染生物监测的重要技术手段。
研究微生物降解污染物反应动力学及其数学模型和相关参数，发现清除污染物与相关因素之间的定量关系已成为环境微生物工程的设计依据。相关的计算机软件开发，试剂盒的应用，遥感技术的配合和多种传感器及生物反应器的问世等各种基础研究和应用基础研究的成果，均有力地推动了环境微生物工程不断达到更高更新的层次。
2 微生物类群与形态结构
2.1 微生物的分类
2.2 原核微生物
2.3 真核微生物
2.4 非细胞型微生物微生物一词并非生物分类学上的专门名词，
而是对所有个体微小 (<0.1mm),结构简单的低等生物的统称。我们观察微生物，需借助显微镜使之放大几百倍、几千倍，甚至几万倍才能视见其形体。
微生物大多是单细胞的，有些是简单的多细胞型，
有的甚至没有细胞结构。按微生物的个体结构，可归为原核细胞型、真核细胞型和非细胞型三大类。
为认识种类繁多的微生物，了解它们之间的亲缘关系，并为微生物资源的开发、利用控制和改进提供理论依据，需要掌握有关微生物分类的知识。
2.1 微生物的分类
2.1.1 微生物的分类单位与命名
生物最基本的分类单位是种 (species),其上是属
(genus),科 (family),目 (order),纲 (classe)和门
(phyllum)等。门、纲、目、科、属名的字首字母要大写，除属名外不印成斜体字。属、种名印刷用斜体字或底下划线。如酿酒酵母在分类系统中的归属情况为：
门：真菌门 Eumycophyta
纲：子裹菌纲 Ascomycetes
亚纲：原子囊菌亚纲 Prtoascomycetes
目：内孢霉目 Endomycetales
科：内孢霉科 Endomycetaceae
亚科：酵母亚科 Sacchromycetoideae
属：酵母属 Sacchromyces
种：酿酒酵母 S,cerevisiae
Hansen
微生物的命名，与其他生物一样，采用国际上通用的双名法，学名通常由一个属名加一个种的加词构成。出现在分类学文献中的学名，往往还加上首次定名人 (外加括导 )、现名定名人和现名定名年份，
但在一般使用时，这几个部分总是省赂的。即：
例如，由 Ehrenberg于 1838年定名为 Vibrio subtilis
(枯草弧菌 )的细菌，到 1872年,Coln发现弧状不是该菌的特征，它的特征是杆状具芽孢，故特它转到芽抱杆菌属，称为枯草芽孢杆菌 (简称枯草杆菌 )，
其学名为 Bacillus subtilis（ Ehrenberg） Cohn 1872。
有时．从自然界分离到的某一微生物纯种，与典型种的特征不完全符合，而不相符的这一特性又是稳定的，则将这种微生物称为典型种的变种
(variety,简称 var.)。 在实验室里获得的变异型则称为亚种 (subspecies,简称 subsp.)。
变种或亚种的学名按“三名法”构成，即：
例如，有一种芽孢杆菌，能产生黑色素，其余特征与典型的枯草杆菌完全符合，该菌学名为 Bacllus
substilis Var,niger (枯草芽孢杆菌黑色变种 )。
同种不同来源的微生物纯培养，称为菌株 (strain)。
菌株的名称都放在学名 (即属名和种的加词 )的后面，
可用字母、符号、编号等自行决定。例如 B.subtilis
AS 1.398 和 B,subtilis BF 7.658是枯草杆菌的两个菌株，前者可生产蛋白酶，后者可生产 α— 淀粉酶。
2.1.2 微生物的分类依据
（ 1）形态特征
①个体形态：
镜检细胞形状、大小、排列，革兰氏染色反应，运动性，鞭毛位臵、数目，芽孢有无、形状和部位，荚膜，细胞内含物；放线茵和真菌的苗丝结构、孢子囊或孢子穗的形状和结构，孢子的形状、大小、颜色及表面特征等。
②培养特征：
a,在固体培养基平板上的菌落 (colony)和斜面上的菌苔 (1awn)性状 (形状、光泽、透明度、颜色、质地等 )；
b.半固体培养基中穿刺接种培养的生长情况；
c,在液体培养基中混浊程度，液面有无菌膜、
菌环，管底有无絮状沉淀，培养液颜色等。
③生理生化特征
a,能量代谢 —— 利用光能还是化学能；
b,对 O2的要求 —— 专性好氧、微需氧、兼性厌氧及专性厌氧等；
c,营养和代谢特性 所需碳源、氮源的种类，
有无特殊营养需要，存在的酶种类等。
④血清学反应用已知菌种、型或菌株制成抗血清，然后根据它们与待鉴定微生物是否发生特异性的血清学反应，来确定未知菌种、型或菌株。
⑤噬菌反应噬茵体的寄生有专一性，在有敏感菌的平板上产生噬茵斑，噬茵斑的形状和大小可作为鉴定的依据；在液体培养基中，噬菌体的侵染使培养液由混浊变为澄清。
⑥细胞壁成分革兰氏阳性细菌细胞壁含肪聚糖多，脂类少。
革兰阴性细菌与之相反。链霉菌属的细胞壁含丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸和 2,6— 二氨基庚二酸，
而含有阿拉伯糖是诺卡氏菌属的特征。霉菌细胞壁则主要含几丁质。
⑦红外吸收光谱利用红外吸收光谱技术测定微生物细胞的化学成分，了解微生物的化学性质，作为分类依据之一。
⑧ GC含量生物遗传的物质基础是核酸，核酸组成上的异同反映生物之间的亲缘关系。就一种生物的
DNA来说，它的碱基排列顺序是固定的。测定四种碱基中乌膘呤 (G)和胞密啶 (C)所占的摩尔百分比，就可了解各种微生物 DNA分子同源性程度。
⑨ DNA杂合率要判断微生物之间的亲缘关系，须比较它们的 DNA的碱基顺序，最常用的方法是 DNA杂合法。
其基本原理是 DNA解链的可逆性和碱基配对的专一性。
⑩ 核糖体核糖核酸 (rRNA)相关度及其它在 DNA相关度低的菌株之间,rRNA同源性能显示它们的亲缘关系。 rRNA— DNA分子杂交试验可测定 rRNA的相关度，揭示 rRNA的同源性。
RNA的碱基顺序是由 DNA转录来的，故完全具有相对应的关系。提取并分离细菌内
32P标记的 16SrRNA,以核糖核酸酶消化，可获得各种寡核苷酸，测定这些寡糖苷酸上的碱基顺序，可作为细菌分类学的一种标记。
分离被测细菌的 30S和 50S核糖体蛋白亚单位，比较其中所含核糖体蛋白的种类及其含量，
可将被鉴定的菌株分为若干类群，并绘制系统发生图。 此外，脂类分析、核磁共振 (NMR)
谱、细胞色素类型以及辅酶 Q的种类 (所含异戊间二烯侧链的长度 )等也被用于微生物分类。
2.1.3 微生物的分类系统这里仅简述原核微生物和真核微生物的分纲体系。
（ 1）原核生物界 (Procaryotae)
① 光能营养原核生物门
a,蓝绿光合细菌纲 (蓝细菌类 )
b,红色光合细菌纲
c,绿色光合细菌纲
② 化能营养原核生物门
a,细菌纲
b,立克次氏体纲
c,柔膜体纲
d,古细菌纲
（ 2）真核微生物 (Eucaryotic Microbes)
真核微生物主要包括 各类真菌、粘菌、藻类、
原生动物和后生动物 等。真菌划分的基本原则是以形态特征为主，生理生化、细胞化学和生态等特征为辅。丝状真菌主要根据其孢子产生的方法和孢子本身的特征，以及培养特征来划分各级的分类单位。
真菌可分以下四纲：
a,藻状菌纲,菌丝体无分隔，合多个核 ;
b,子囊菌纲,有性阶段形成子裹孢子 ;
c,担子菌纲,菌丝体有分隔，有性阶段形成担孢子 ;
d,半知菌纲,包括一切只发现无性世代而未发现有性阶段的真菌。
粘菌也可分以下四纲：
a,网粘菌纲,自细胞两端各自伸出长的粘丝并接连形成粘质的网络 —— 假原质团 ;
b,集胞粘菌纲,分泌集胞粘菌素，形成假原质团 ;
c,粘菌纲,形成原质团，腐生性自由生活 ;
d,根肿病茵纲,形成原质团，专性寄生。亦有将之归于真菌类。
2.2 原核微生物
2.2.1 细菌和放线菌
2.2.2 其它原核微生物
2.2.1 细菌和放线菌细菌 (bacteria)和放线菌 (actinomycetes)都是单细胞原核生物。细菌细胞微小而透明，用显微镜也很难看清楚。通常用适当染料染色，增加标本与背景间折光率的差异，以便观察。不能染色的活体细胞，则可用相差显微镜进行观察。放线茵是一类呈菌丝状生长的原核生物，它们在细胞结构等许多方面与细菌类似。可以说，放线菌是一类具有丝状分枝细胞的细菌。
在污染物的生化处理中，细菌的作用非常重要。例如，假单胞菌属具有代谢多种化合物的能力，有些菌株可利用 100多种化合物，故而对污染物有相当高的降解活性；棒杆菌属是裂解杂环化合物和碳氢化合物链的主要菌种；节杆菌属可氧化烃类化合物、淄体化合物等。产碱杆菌属参与淡水、海水和陆地环境中物质的分解和矿化。
放线菌如诺卡氏菌属等可攻击许多种复杂的难降解有机化合物，包括芳香族化合物、石蜡以至木质素。它们分解有机物，生成各种代谢产物，再在其他微生物作用下使之矿质化。
（ 1）细菌细胞的形态与排列
①球菌 (图 2－ 1A)
单球菌 双球菌、
链球菌 链球菌八叠球菌 葡萄球菌
②杆菌（图 2－ 1B）
细胞呈杆状或圆柱状，其形态较球菌复杂。
菌体直或稍弯，稍短或细长。末端钝圆、尖、
膨大或平截状。杆菌细胞常沿一个平面分裂，
菌体单个分散存在，或以短链状、长链状、栅栏状、八字形、丝状等方式排列。
③螺旋菌（图 2－ 1C）
细胞呈螺旋形，若菌体只有一个弯曲，其程度不足一团，则称为弧菌。
（ 2）细菌的大小细菌的大小可用显微镜测微尺测量，也可通过投影或照相制成图片后按放大倍数测算。测量细菌大小常以微米为单位。球菌直径一般为 0.5-
2μm,杆菌宽 0.5-1 μm,长 1-8 μm,螺旋菌宽 0.5-
5 μm,其长度 (菌体两端间的距离 )为 5-50 μm 。
菌体大小与茵龄和培养条件等有关。幼龄菌较长，
老龄茵较短，但菌体宽度相对恒定。培养基渗透压增大，则细胞变小。
（ 2）细菌细胞的结构 鞭毛细胞壁细胞质膜细胞核物质贮藏物颗粒细胞质液胞荚膜菌毛某些细菌生长到一定时期、细胞质浓缩凝集，逐步形成一个圆形
、椭圆形或圆柱形的抗逆性休眠体，称为芽袍或内生芽孢,
图 2－ 6 各种芽孢的形状和位置
（ 3）细菌的繁殖裂殖是细菌最普遍、最主要的繁殖方式。球菌的分裂方式与其细胞之排列密切相关。杆菌和螺旋菌在分裂前先延长菌体，然后垂直于长轴分裂。分裂后两个子细胞大小基本相等，称为同型分裂。若分裂后两个子细胞大小不等，则称为异型分裂，此种情况偶而出现于陈旧培养基中。
少数细菌进行出芽繁殖。还有少数细菌能进行有性结合，通过性菌毛传递遗传物质，但频率很低。
（ 4）细菌的培养特征
①在固体培养基上
②在半固体培养基上穿刺接种于试管半固体培养基中的细菌培养特征见图 2－ 9。
③液体培养基上穿刺接种于试管半固体培养基中的细菌培养特征见图 2－ 10。
（ 5）放线菌的形态和结构与普通杆菌差不多。在营养生长阶段，菌丝内无隔，为单细胞。细胞内有为数众多的核质体。放线菌的菌丝按形态和功能分为基内菌丝、气生菌和袍子丝三类。
基内菌丝又称一级菌丝，生长于培养基内，生理功能为吸收和排泄代谢废物。基内菌丝无色或产生各种小同的色素，色素水溶性或脂溶性，水溶性色素使培养基和菌丝一样呈色。
气生菌丝或称二级菌丝，由基内菌丝向空间伸长而成，比基内菌丝粗，直形或弯曲状分枝，有的产生色素。
孢子丝也称繁殖菌丝，由成熟的气生菌丝分化而成，各种孢子丝形态见图 2－ 11。孢子丝通过横割分裂，产生单个、双个或成串的分生孢子。孢子球形、椭圆形、杆状、瓜子状等，表面光滑或带刺和毛，呈各种不同颜色，因种而异。
（ 6）放线菌的繁殖放线菌主要由孢子丝通过横割分裂方式形成分生抱子进行繁殖。放线菌也可借菌丝断裂的片段形成新的菌体，此种繁殖方式常见于液体培养基中。
（ 7）放线菌的培养特征放线菌在固体培养基上的菌落一般圆形，光平或有许多褶皱。因其紧密、坚实，用针不易挑取。
长孢子后，菌落表面呈粉末状。放线菌菌落的底
(基内菌丝 )和面 (气生菌丝、孢子丝 )常呈不同颜色。
在液体培养基内静臵培养放线茵，会在容器内壁液面处形成斑状或膜状培养物，或沉陷于底部而不使培养基混浊。
（ 8）放线菌的代表属
①链霉菌属 (Streptomyces)
此属放线菌种类繁多，各种链霉菌有不同形态的孢子丝，是分类鉴定的重要指标。由放线菌产生的抗生素，其中 90％是由链霉菌属产生的。
如常用的链霉震、土露素，抗结核的卡那霉柬，
抗真菌的制霉菌素等，都是链霉菌的次生代谢产物。有的链霉菌能产生一种以上的抗生素。灰色链霉菌是生产维生素 DI 2的菌种。链霉茵属具有巨大的经济价值和医学意义。
②诺卡氏菌属 (Nocardia)
又称原放线菌属 (Proactinomyces),在培养基上形成典型的菌丝体。其特点是在培养 15h-4d内，
菌丝产生横隔膜，分枝的茵丝突然全部断裂成杆状、球状或带杈的杆状体。
此属的不少种能产抗生素，能同化各种碳水化合物，有的能利用碳氢化合物、纤维素等，可用于石油脱蜡、烃类发酵以及污水处理。因此，
诺卡氏苗对医学和环境保护都有重要意义。
③放线菌属 (Actinomyces)
此属只有基内菌丝，其上有横隔．可断裂成
,V”形或,Y”形体。无气生茵丝，也不形成孢子。放线菌届多为致病菌，如牛型放线菌引起牛领肿病，衣氏放线菌引起人的后颚骨肿瘤和肺部感染。
2.2.2 其它原核生物
（ 1）蓝细菌 (Cyanobacteria)
细菌是一类含有叶绿亲 a,具有放氧性光合作用的原核生物，过去一直被称为蓝藻或蓝绿藻。
蓝细菌的形态多样：球状或杆状单细胞，单细胞连成丝状或集成一团。蓝细菌细胞从直径 0.5-
60μm。 许多蓝细菌能向细胞外分泌类似细菌荚膜样的胶粘物质，形成外膜或鞘，使细胞群或丝状体结合在一起。
蓝细菌的细胞壁与革兰氏阴性细菌的相似，外层为脂多糖层，内层为肽聚糖层。蓝细菌的光合色素有叶绿素 a,藻胆素和类胡萝卜素，藻胆素包括藻兰素和藻红素。藻兰素与叶绿家 a一起，使蓝细菌呈绿色。产藻红素的蓝细菌则呈红色或橙色。许多蓝细菌的细胞质中有气泡，使细胞浮在上层水内并保证细胞的浮力，调节细胞距离水面的深浅，以利于吸收适当的光线进行光合作用。
蓝细菌在固体表面滑行运动。未发现蓝细菌有鞭毛,蓝细菌以分裂方式进行繁殖，少数蓝细菌可形成孢子。袍子壁厚，能抵抗不良环境。
（ 2）立克次氏体 (Rickettsia)
立克次氏体是一类介于细菌与病毒之间，较接近于细菌的、专性活细胞内寄生的原核微生物，
现归属于细菌。是斑疹伤寒的病原体,
（ 2）立克次氏体 (Rickettsia)
立克次氏体是一类介于细菌与病毒之间，较接近于细菌的、专性活细胞内寄生的原核微生物，
现归属于细菌。是斑疹伤寒的病原体,
（ 3）支原体 (Mycoplasma)
支原体是介于细菌与立克次氏体之间的原核生物，又有些性状介于立克次氏体与病毒之间。
在伯杰氏分类系统中,它们被归于柔膜菌纲。 支原体是目前已知的可独立生长和生活的最简单的生命形式，也是最小的细胞型生物直径一般为
0.2-0.25 μm,能通过细菌滤器。
（ 4）衣原体 (Chlamydia)
是介于立克次氏体与病毒之间的一类原核微生物，可通过细茵滤器，细胞结构与细菌相似。
有独立的物质代谢能力，但缺乏能量代谢系统，
必需依赖宿主获得 ATP,故谓“能量寄生物”。
（ 5）螺旋体螺旋体是介于细菌与原生动物 (原虫 )之间的单细胞原核生物。菌体细长、柔软、弯曲如螺旋状。有细菌的基本结构细胞壁、细脑膜、细胞质及核区。
（ 6）粘细菌（ Myxobacteria)
粘细菌又称子实粘细菌，其生活史包括营养细胞阶段和休眠体 (子实体 )阶段。营养细胞杆状，
包埋在粘液层中．菌体柔软，除缺乏坚硬的细胞壁外，与 G－ 细菌无甚差别。在固体表面或气 —
液界面滑动。以二横裂方式繁殖。粘细菌严格好氧。有机化能营养，能产生典型的可水解大分子入蛋白质、核酸、脂肪酸、酯类及各种多糖的酶．许多酶能溶解其他一些原核和真核微生物，
有些种能水解纤维素。
粘细菌可分成两个生理类群：
①溶菌群 —— 需培养在含有活的或死的细菌、真菌的琼脂培养基上；
②溶纤维群 —— 营养需要简单，可生长在含一种碳水化合物 (纤维素或单糖 )的无机培养基上。
大多数已知的粘细菌存在于土壤、腐败的植物性物质、活树的皮及动物粪便上。有些粘细菌具有分解纤维系、琼脂、几丁质等复杂基质的能力，因而受到环境微生物工作者的重视。
2.3 真核微生物
2.3.1 酵母菌
2.3.2 霉菌
2.3.3 粘菌
2.3.1 酵母菌
酵母菌 (yeast)是一类单细胞的真核微生物的通俗名称，在分类上届于子囊菌纲、担子菌纲或半知菌纲。它们主要分布在含糖较高的偏酸性环境中，
油田和炼油厂附近的土层中则往往生长着能利用烃类的酵母菌。在酿造、食品、医药和石油工业等方面，酵母菌都占有重要地位。
（ 1）酵母菌的形态结构酵母茵的细胞形态与细菌类似，但比细菌细胞大得多，为 1 μm— 5× 5μm — 30μm 。 一般呈卵圆形、圆柱形或球状。有的酵母茵细胞与其子细胞连接成一串．相连面积极狭小、细胞串呈藕节状的谓假菌丝；相连细胞问的横隔面积与细胞横截面一致的竹节状细胞串则称真菌丝。酵母茵的结构具有真核生物的特征，有真核．还有其他具膜结构的细胞器，如线粒体，内质网膜等。老熟细胞中常含有较大的液泡。
（ 2）酵母菌的繁殖方式无性繁殖有性繁殖
（ 3）酵母菌的代表菌属
①酵母属 (Saccharomyces)
以出芽方式进行天性繁殖，子细胞与母细胞分离。能形成子囊孢子。为发酵工业的重要菌种。
②假丝酵母属（ Candida）
以出芽方式进行无性繁殖，形成假菌丝。不产生子囊孢子。此属有的种能利用碳氢化合物生产蛋白质；有的可利用烃类，用于石油脱蜡及生产柠檬酸、脂肪酸等；有的种能致病。
2.3.2 霉菌
霉菌 (mold,mou1d)是丝状真菌的通俗名称，霉菌分布极广，土壤、水域、空气、动植物体内外 ……,到处都有它们的踪迹，对人类起着有益或有害的作用。在自然界，霉菌作为分解者，使淀粉、纤维素等复杂的大分子化合物变成葡萄糖等一般微生物都能利用的物质，从而保证了生态系统中物质得以不断循环。霉菌对降解和转化复杂结构的碳氢化合物和长链碳氢化合物有较大的潜力，不过，霉菌代谢这些碳氢化合物通常是不彻底的，需由细菌接着作用，代谢物才完全矿化。
（ 1）霉菌的形态结构霉菌菌体均由分枝或不分枝的菌丝构成，
许多菌丝交织在一起，称为菌丝体。菌丝直径 2-
10ym,比一般杆菌和放线菌菌丝宽几倍到几十倍。
霉菌菌丝细胞均由细胞壁、细胞膜、细胞质、
细胞核、线粒体、核糖体及内含物组成。幼龄时，
细胞质充满整个细胞；老龄细胞出现大的液泡。
（ 2）霉菌的繁殖无性孢子有性孢子菌丝断裂
（ 3）霉菌的培养特征霉菌的培养特征与放线菌的相似，但明显大而疏松，呈绒毛状、絮状或蛛网状。在固体培养基上，霉菌菌落表面呈现不同结构和色泽特征。
在液体培养基中，霉菌往往长在液面，培养基并不呈现混浊。
（ 3）霉菌的代表菌属
①毛霉属 (Mucor)
菌丝无隔。由菌丝体生出孢囊柄，一般单生，
分枝较少或不分枝。孢子囊球形。对淄族化合物有转化作用。
②根霉属 (Rhizopus)
与毛霉属类似，由丝也无隔，但有匍匐枝，
匍匐枝末端存假根，假根处的匍匐枝上着生成群的孢囊梗，孢子囊球形或近球形。根霉的淀粉酶活力很强，是淀粉质原料酿酒的重要菌种。根霉还可用于生产有机酸、转化淄族化合物等。
（ 3）霉菌的代表菌属
①毛霉属 (Mucor)
菌丝无隔。由菌丝体生出孢囊柄，一般单生，
分枝较少或不分枝。孢子囊球形。对淄族化合物有转化作用。
②根霉属 (Rhizopus)
与毛霉属类似，由丝也无隔，但有匍匐枝，
匍匐枝末端存假根，假根处的匍匐枝上着生成群的孢囊梗，孢子囊球形或近球形。根霉的淀粉酶活力很强，是淀粉质原料酿酒的重要菌种。根霉还可用于生产有机酸、转化淄族化合物等。
③曲霉属
④青霉属
⑤木霉属
⑥镰孢霉属
2.3.3 粘菌
粘菌 (slime mold)是一类有趣的真核微生物，它们既像真菌，又似原生动物，有的学者曾称之为枯菌虫 (mycetozoa)。 在分类上，粘菌隶用于真菌界。它们的经济价值尚待研究开发。
粘菌的营养阶段为自由生、无细胞壁、多核的变形虫状原生质所组成的原质团。处于营养阶段的原质团，具负趋光性，在黑暗潮湿的环境中，以细菌、酵母菌和其他有机颗粒为食,
2.4 非细胞性微生物
病毒
病毒是一类超显微的非细胞型生物，每一种病毒只含有一种核酸；它们只能在活细胞内营专性寄生，靠其宿主代谢系统的协助来复制核酸、合成蛋白质等组分，
然后再进行装配而得以增殖；在离体条件下，它们模以无生命的化学大分子状态长期存在并保持其侵染活性。
亚病毒
类病毒家病毒一样，严格专性寄生，只在宿主细胞内才表现出生命特征 —— 核酸分子的自我复制，使宿主致病，死亡。但类病毒比病毒更小，更简单。
3 微生物的生理生化
3.1 微生物的营养与生长
3.2 微生物的代谢
3.3 微生物的遗传和变异
3.1 微生物的营养与生长
3.1.1 微生物营养类型和培养基
3.1.2 微生物生长率
3.1.3 微生物分离
3.1.4 环境因素对微生物生长的影响
3.1.1 微生物营养类型和培养基
（ 1）微生物营养类型按能源分,有光能营养型和化能营养型两大类；按主要碳源分，有自养型和异养型两大类。
综合能源相碳源两大因素，可将微生物分为光能自养型、光能异养型、化能自养型和化能异养型四个基本营养类型。
（ 2）微生物培养基固体培养基、液体培养基和半固体培养基天然培养基、合成培养基和半合成培养基基础培养基、增殖培养基、鉴别培养基和选择培养基
3.1.2 微生物的生长规律
3.1.3 微生物的分离
（ 1）微生物的培养方式分批培养、连续培养、半连续培养、补料分批培养、同步培养
（ 1）微生物的纯培养分离稀释法、平板画划线法、单细胞挑菌法、
利用选择培养基分离及其它分离方法
3.1.4 环境因素对微生物生长的影响
（ 1）温度
（ 2）酸碱度各种微生物有其最适 pH值和一定的 pH范围。
强酸强碱对一般微生物有致死作用。通常，酵母茵和霉菌适宜 pH4－ 6的环境，放线茵适宜 pH为
7.5-8，细菌则为 6.5— 7.5。嗜酸菌，如氧化硫硫杆最适 pH2— 3.5.
（ 3）氧化还原电位
（ 4）水或活度和渗透压
（ 5）辐射
（ 6）超声波
（ 7）化学试剂
3.2 微生物代谢
3.2.1 微生物的主要产能方式
3.2.2 营养物质的分解
3.2.3 细胞物质的合成
3.2.4 代谢调节
3.2.1 微生物的主要产能方式
（ 1）氧化有机物发酵：
呼吸：
（ 2）氧化无机物
（ 3）化能合成作用
3.2.2 营养物质的分解
（ 1）糖类的分解
①单糖的分解代谢
a,双磷酸己糖降解途径 (EMP途径 )
b.单磷酸己糖裂解途径 (HMP途径 )
c.脱氧酮糖酸途径 (ED途径 )
d.磷酸酮糖裂解途径 (PK途径 )
e,三羧酸循环 (TCA循环 )
f.乙醛酸循环 (TCA循环 )
②多糖的分解
a,淀粉的分解
α-淀粉酶 ;β-淀粉酶 ;葡萄糖淀粉酶 ;极限淀粉酶等,
b,纤维素和半纤维素的分解纤维素酶 ;噬纤维素菌 ;纤维单胞菌 ;真菌和放线菌等,
c.几丁质的分解
（ 2）脂肪的分解
微生物分解脂肪主要靠脂酶催化。脂酶是胞外酶或胞内酶，所以无论细胞内外的脂肪都能被分解和利用。在一般条件下脂肪分解缓慢。其分解的初始产物为甘油和脂肪酸。甘油经糖酵解和三羧酸循环迅速地降解，并产生各种中间产物和能量。
脂肪酸通过 p— 氧化，形成乙酰 CoA,后者可进入 TCA环或乙醛酸环。
（ 2）蛋白质的分解
3.2.3 细胞组成物质的合成
3.2.4 代谢调节
（ 1）酶合成的调节
（ 2）酶合成的调节机制 —— 操纵子学说
（ 3）酶活性的调节
3.3 微生物的遗传和变异
微生物个体微小，与环境接触项大而均匀，它们代谢旺盛，繁殖迅速，世代时间短，生活史周转快，环境因素可在短期内多次重复地影响微生物的生长繁殖过程，使个体容易发生变异，
有利于人工或自然选择。另外，微生物以无性繁殖为主或只有无性繁殖，且营养体大多为单倍体．一旦发生变异，能迅速在性状上反映出来。因此，在遗传学中，许多引入注目的进展和发现，都是以微生物作为研究材料而取得的。
3.3.1 菌种的选育
3.3.2 菌种的诱变诱变的一般步骤
4 微生物生态
4.1 微生物在自然界中的分布
4.2 微生物与生物环境之间的关系
4.3 微生物在自然界物质循环中的作用
4.1 微生物在自然界中的分布
4.1.1 土壤中的微生物
4.1.2 水域中的微生物研究土壤微生物的基本方法大多适用于水体微生物，主要问题是：①采集不同断面、不同深度的水样而不污染。采上层水样时，用手握水样瓶的下部．瓶口要对着水流方向；采 5m以内深水时，可用溶解氧采样器；几百米以下的水样需用深水采样器采集。⑦清洁的江河、湖泊、水库水和海洋水，含微生物稀少，水样需浓缩。最简易的方法是把微生物细胞截留在孔径为 0.45μm或
0.22μm的微孔滤膜上，滤膜贴放在用固体培养基制成的平板上培养。
4.1.3 空气和极端环境中的微生物空气中的微生物来自土壤 (尘埃 )、水和动植物。
嗜热微生物 (最适温度高于 45℃ )
嗜冷微生物 (最适温度小于 0℃ )
嗜酸、嗜碱微生物 (pH<2,pH>10)
嗜盐微生物 (NaCl >2%)
嗜压微生物
4.2 微生物与生物环境之间的关系在自然界，各种不同类群的微生物能在多种不同生境中生长繁殖。它们互相之间，它们与其他生物之间彼此联系，相互影响，一般说来，这些关系可归纳为共生、互生、寄生和拮抗四类。
4.2.1 共生两种生物生活在一起，双方相互依存，彼此得益，甚至不能分开独立生活，形态上形成特殊的共生体，生理上形成一定分工。 共生关系在自然界相当普遍，其中有许多不仅对参与者，而且对生态系中其他生物都有重要的生态学意义。
微生物与微生物之间的共生（地衣）
微生物与植物之间的共生（菌根）
微生物与动物之间的共生（纤维素水解菌）
4.2.2 互生两种可单独生活的微生物．在共同生活时，
一方为另一方或相互为对方提供有利条件这种关系称为互生。（厌氧菌和好氧菌）
4.2.3 寄生寄生不同于共生和互生，是一方得益而另一方受害。得益者为寄生物，受害者是寄主 (或称宿主 )。（菌生真菌、冬虫夏草）
4.2.4 拮抗营养竞争与空间竞争抗生素与毒素（分泌抗生素杀死其它细菌）
捕食（原生动物捕食细菌、食藻细菌捕食藻类、真菌捕食原生动物）
4.3 微生物在自然界物质循环中的作用微生物是大自然元素平衡的调节者。
4.3.1 碳循环
4.3.2 氮循环
4.3.3 硫循环
4.3.4 磷循环
5 环境微生物检测
5.1 水体指示微生物检测
5.2 发光菌的微毒检测
5.3 污染物致突变性检测（ Ames实验）
5.4 分子生态毒理学指标应用检测
5.5 PCR技术在环境微生物检测中的应用
5.6 生物传感器技术
PCR技术无细胞分子克隆系统 (Cell— free molecular
cloning)即聚合酶链式反应 (Polymerase Chain
Reaction),简称 PCR,该反应是在体外合成特异性 DNA片段的方法，是对基因克隆、分子杂交和序列分析等分子生物学方法的丰富和发展，它能快速扩增目的基因 DNA或 RNA片段，己广泛地用于基础研究。
生物传感器技术用固定化生物成分或生物体作为敏感元件的传感器称为生物传感器 (biosensor)。 生物传感器并不专指用于生物技术领域的传感器，它的应用领域还包括环境监测、医疗卫生和食品检验等。
酶传感器、微生物传感器、细胞传感器、组织传感器和免疫传感器。
1 概述
2 微生物类群与形态结构
3 微生物的生理生化
4 微生物生态
5 环境微生物检测
6 微生物对污染物的降解与转化（生物修复）
7 环境污染生物处理的一般技术原理
1 概述
1.1 环境微生物工程的由来
1.2 环境微生物工程涉及的学科体系
1.3 环境微生物工程的进展
自然界有丰富的生物资源，微生物是其中重要的一种，微生物在自然界物质循环和能量转化过程中具有巨大的作用，是整个生物圈维持生态平衡不可缺少重要组成部分 ；
环境微生物学,环境微生物学是研究人类生存环境与微生物之间的相互关系与作用规律的科学，它着重研究微生物对人类环境所产生的有益与有害的影响，阐明微生物、污染物与环境三者之间相互关系及作用规律。
1.1 环境微生物工程的由来
环境微生物工程,在研究环境微生物特性的基础上，将发现的规律进行归纳分析，对其中应用的部分助以技术系统，加以工程化，即形成了环境微生物工程。环境微生物工程中起主体作用的是微生物或其生物制品，应用的范围是目标环境，贯穿其间的是相关技术系统，通过工程技术的实施达到消除污染造福人类的根本目的。
环境微生物工程的起源,环境微生物学起源于 20
世纪 60年代，环境微生物工程几乎与其同期诞生。
60年代前虽然已有利用微生物净化污染的工程实例，但是相关机理和技术系统的研究还很少受到关注。
环境微生物工程的目标,环境微生物工程利用微生物工程（发酵工程）的原理、技术和设备，面对整个生态系统，以生产有用物质和净化环境为目标，包括对污染物的资源化和建立清洁生产工艺。
环境微生物工程由基础研究和工程实施两部分组成，其学科体系涉及技术体系和学科体系两部分。
其中的技术系统必须与微生物的研究、开发和利用相结合，还必然具有环境工程的特征，归纳如下：
（ 1）微生物茵株筛选、驯化、鉴定、结构、功能、
生理生化、遗传变异，以及污染物降解转化途径的检测和实验技术；
（ 2）基因工程、酶工程、发酵工程和细胞工程等高新生物技术；
（ 3）环境污染的检测分析技术；
1.2 环境微生物工程的学科体系
(4) 污染物净化过程的测量、自控与信息传递技术；
(5) 工业化处理工程中水力系统、机械系统、电力
系统,构筑系统、供气系统和监测控制系统的
设计与制图技术；
(6) 生态处理中的生态技术及其他技术；
(7) 应用微生物菌体及其生物制品转化污染物为有
用物质或建立清洁生产工艺的有关技术；
(8) 用于环境微生物工程的经济效益分析、环境效
益分析和社会效益分析的现代信息处理技术。
根据环境微生物的基础研究和应用层次分析，相关工程所涉及的学科范围可概述如下：
（ 1）环境微生物工程的建立和运行均需对有关微生物进行基础研究，涉及到微生物学、细胞学、生理学、生物化学、分子生物学和遗传学等；
（ 2）环境微生物工程中构建新菌株要涉及到基因工程、细胞工程、酶工程和分子遗传学等学科；
（ 3）环境微生物工程中污染物的降解转化及监测评价涉及环境化学、环境生物学、环境地学、环境卫生学、环境毒理学和环境监测与评价等；
（ 4）环境微生物工程中对污染物测量和自动化控制涉及信息科学、电子工程技术、仪器分析和计算机科学等；
（ 5）应用发酵工程技术使污染物净化和资源化或建立清洁生产工艺的环境微生物工程要涉及工业微生物学和化工机械学等；
（ 6）在自然环境中建立环境微生物修复工程要涉及土壤学、水力学、气象学和生态学等；
（ 7）对环境微生物工程进行预算和评价要涉及经济学、法律学、环境规划管理和系统工程等。
环境微生物工程清除污染及实现废物资源化或建立清洁生产工艺已取得了显著的成就，主要体现在以下几个方面：
（ 1）土著微生物的开发利用,自然界存在着大量的微生物资源，从中筛选并经驯化可以获得去污高效菌株或微生物类群，直接用于环境微生物工程。
例如，常规废水生物处理工程设施中的微生物类群，
往往是直接从自然环境中获取的微生物，经过驯化之后，形成理想的群落结构和优势种群。
1.3 环境微生物工程的进展垃圾渗滤液、印染废水、农药生产废水和尾矿废水等特种废水的处理菌株，塑料降解、石油污染清除和垃圾堆肥高效微生物菌群均可以从自然界直接筛选驯化获得。这类污染物的降解一般需要多种菌株的参与，单一菌株难以完成有机污染物特别是人工合成污染物降解的复杂过程。
污染环境中的微生物往往是环境微生物工程获取菌株的重要场所，从农药污染的水体或土壤中筛选驯化菌种用以处理农药生产废水，从石油污染的水体或土壤中筛选驯化菌种用以清除石油污染等都是较为快速获取菌种的途径。
（ 2）构建遗传工程菌用于环境微生物工程,从自然界筛选驯化获得的土著菌有时不能满足治理工程的需要。土著菌细胞内可能含有降解特定污染物的生物酶基因编码，但是它的繁殖速度和处理污染物的效率及适应能力可能达不到人类的要求。如果将其有关的基因转入繁殖速度快适应能力强的受体菌细胞内，则可能构建出兼具多种优势的新型工程菌。基因工程菌用于环境微生物工程的成功事例有清除石油污染的基因工程菌、降解化学农药的基因工程菌、降解塑料的基因工程茵和降解木质素的基因工程菌等等。
（ 3）微生物制剂和污染现场修复工程,将发酵装臵安故在野外处理现场，源源不断地提供菌体，
用于治理目标水和土壤环境，使环境微生物目标菌株在净化环境中始终占据优势，这是室内与室外环境微生物工程相结合的一种方式。但是，大量的野外环境微生物工程并无发酵耀相随。环境微生物以菌体的固体或液体的形式，或以微生物的其他生物制品的形式投放于目标环境之中，达到清除污染的目的。
生物修复 (Bioremediation)是近几年兴起的生物治理技术，它最初的主要目标是利用微生物清除土壤和水体（包括地下水）中的污染。由于高新生物技术系统的利用和对其他传统技术的改革与创新，使得生物修复发展成一项颇具生命力的产业。环境微生物在生物修复工程中占据中心位臵。因为生物修复面对的是自然环境，所以其他因素，包括植物、动物和理化等因素对生物修复的影响也不可忽视。
（ 4）污染物资源化及建立清洁生产工艺的环境微生物工程,污染物资源化成熟的例证有应用酵母和光合细菌净化高浓度有机无毒废水生产单细胞蛋白等，在高效净化废水的同时生产饲料和饵料。利用皮纤维素生产燃料乙醇、利用有机废物生产甲烷、利用木材废弃物所含半纤维素生产木糖及木糖醇，已成为废物能源化的有效途径。在经济发达国家，废物能源化已建立产业并纳入国家生物能源资源开发的长远战赂目标之中。
生物制浆造纸工艺是环境微生物工程在清洁生产工艺中一个最新的例证。生物制浆是利用环境微生物菌体或其酶制剂降解原料中的木质素，释放出其中的纤维素和半纤维素用于造纸制浆。由此改变了化学制浆、机械制浆和化学机械制浆废水中大量木质素污染状况。从自然界筛选出的菌株中含有降解木质素酶类的基因编码，将这类基因转入高效表达的受体菌细胞内的基因工程已获得成功。生物制浆的清洁工艺在美国已获得突破。
它既能回避传统工艺所造成的严重污染现象，又能提高纸张的质量，还可以降低生产成本。
（ 5）基础研究,环境微生物工程是环境微生学基础及应用基础研究、生物技术和其他工程技术相结合产物。环境微生物工程开发是以基础研究为先导的。研究微生物降解转化污染物的机理已深入到基因 DNA的分子水平，从基因 DNA组成结构的变化追朔到相关的生理生化学的变化及其代谢功能的变化已成为环境生物基础研究的热点。
从环境微生物中分离鉴定出降解特定污染物的基因，并应用该基因构建高效降解污染物的基因工程茵已成为环境微生物工程中高新技术的前沿课题目标之一。
利用环境微生物分子遗传学指标和生理生化指标作为生物标记物 (Biomarker)去指示环境污染状况，已成为环境污染生物监测的重要技术手段。
研究微生物降解污染物反应动力学及其数学模型和相关参数，发现清除污染物与相关因素之间的定量关系已成为环境微生物工程的设计依据。相关的计算机软件开发，试剂盒的应用，遥感技术的配合和多种传感器及生物反应器的问世等各种基础研究和应用基础研究的成果，均有力地推动了环境微生物工程不断达到更高更新的层次。
2 微生物类群与形态结构
2.1 微生物的分类
2.2 原核微生物
2.3 真核微生物
2.4 非细胞型微生物微生物一词并非生物分类学上的专门名词，
而是对所有个体微小 (<0.1mm),结构简单的低等生物的统称。我们观察微生物，需借助显微镜使之放大几百倍、几千倍，甚至几万倍才能视见其形体。
微生物大多是单细胞的，有些是简单的多细胞型，
有的甚至没有细胞结构。按微生物的个体结构，可归为原核细胞型、真核细胞型和非细胞型三大类。
为认识种类繁多的微生物，了解它们之间的亲缘关系，并为微生物资源的开发、利用控制和改进提供理论依据，需要掌握有关微生物分类的知识。
2.1 微生物的分类
2.1.1 微生物的分类单位与命名
生物最基本的分类单位是种 (species),其上是属
(genus),科 (family),目 (order),纲 (classe)和门
(phyllum)等。门、纲、目、科、属名的字首字母要大写，除属名外不印成斜体字。属、种名印刷用斜体字或底下划线。如酿酒酵母在分类系统中的归属情况为：
门：真菌门 Eumycophyta
纲：子裹菌纲 Ascomycetes
亚纲：原子囊菌亚纲 Prtoascomycetes
目：内孢霉目 Endomycetales
科：内孢霉科 Endomycetaceae
亚科：酵母亚科 Sacchromycetoideae
属：酵母属 Sacchromyces
种：酿酒酵母 S,cerevisiae
Hansen
微生物的命名，与其他生物一样，采用国际上通用的双名法，学名通常由一个属名加一个种的加词构成。出现在分类学文献中的学名，往往还加上首次定名人 (外加括导 )、现名定名人和现名定名年份，
但在一般使用时，这几个部分总是省赂的。即：
例如，由 Ehrenberg于 1838年定名为 Vibrio subtilis
(枯草弧菌 )的细菌，到 1872年,Coln发现弧状不是该菌的特征，它的特征是杆状具芽孢，故特它转到芽抱杆菌属，称为枯草芽孢杆菌 (简称枯草杆菌 )，
其学名为 Bacillus subtilis（ Ehrenberg） Cohn 1872。
有时．从自然界分离到的某一微生物纯种，与典型种的特征不完全符合，而不相符的这一特性又是稳定的，则将这种微生物称为典型种的变种
(variety,简称 var.)。 在实验室里获得的变异型则称为亚种 (subspecies,简称 subsp.)。
变种或亚种的学名按“三名法”构成，即：
例如，有一种芽孢杆菌，能产生黑色素，其余特征与典型的枯草杆菌完全符合，该菌学名为 Bacllus
substilis Var,niger (枯草芽孢杆菌黑色变种 )。
同种不同来源的微生物纯培养，称为菌株 (strain)。
菌株的名称都放在学名 (即属名和种的加词 )的后面，
可用字母、符号、编号等自行决定。例如 B.subtilis
AS 1.398 和 B,subtilis BF 7.658是枯草杆菌的两个菌株，前者可生产蛋白酶，后者可生产 α— 淀粉酶。
2.1.2 微生物的分类依据
（ 1）形态特征
①个体形态：
镜检细胞形状、大小、排列，革兰氏染色反应，运动性，鞭毛位臵、数目，芽孢有无、形状和部位，荚膜，细胞内含物；放线茵和真菌的苗丝结构、孢子囊或孢子穗的形状和结构，孢子的形状、大小、颜色及表面特征等。
②培养特征：
a,在固体培养基平板上的菌落 (colony)和斜面上的菌苔 (1awn)性状 (形状、光泽、透明度、颜色、质地等 )；
b.半固体培养基中穿刺接种培养的生长情况；
c,在液体培养基中混浊程度，液面有无菌膜、
菌环，管底有无絮状沉淀，培养液颜色等。
③生理生化特征
a,能量代谢 —— 利用光能还是化学能；
b,对 O2的要求 —— 专性好氧、微需氧、兼性厌氧及专性厌氧等；
c,营养和代谢特性 所需碳源、氮源的种类，
有无特殊营养需要，存在的酶种类等。
④血清学反应用已知菌种、型或菌株制成抗血清，然后根据它们与待鉴定微生物是否发生特异性的血清学反应，来确定未知菌种、型或菌株。
⑤噬菌反应噬茵体的寄生有专一性，在有敏感菌的平板上产生噬茵斑，噬茵斑的形状和大小可作为鉴定的依据；在液体培养基中，噬菌体的侵染使培养液由混浊变为澄清。
⑥细胞壁成分革兰氏阳性细菌细胞壁含肪聚糖多，脂类少。
革兰阴性细菌与之相反。链霉菌属的细胞壁含丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸和 2,6— 二氨基庚二酸，
而含有阿拉伯糖是诺卡氏菌属的特征。霉菌细胞壁则主要含几丁质。
⑦红外吸收光谱利用红外吸收光谱技术测定微生物细胞的化学成分，了解微生物的化学性质，作为分类依据之一。
⑧ GC含量生物遗传的物质基础是核酸，核酸组成上的异同反映生物之间的亲缘关系。就一种生物的
DNA来说，它的碱基排列顺序是固定的。测定四种碱基中乌膘呤 (G)和胞密啶 (C)所占的摩尔百分比，就可了解各种微生物 DNA分子同源性程度。
⑨ DNA杂合率要判断微生物之间的亲缘关系，须比较它们的 DNA的碱基顺序，最常用的方法是 DNA杂合法。
其基本原理是 DNA解链的可逆性和碱基配对的专一性。
⑩ 核糖体核糖核酸 (rRNA)相关度及其它在 DNA相关度低的菌株之间,rRNA同源性能显示它们的亲缘关系。 rRNA— DNA分子杂交试验可测定 rRNA的相关度，揭示 rRNA的同源性。
RNA的碱基顺序是由 DNA转录来的，故完全具有相对应的关系。提取并分离细菌内
32P标记的 16SrRNA,以核糖核酸酶消化，可获得各种寡核苷酸，测定这些寡糖苷酸上的碱基顺序，可作为细菌分类学的一种标记。
分离被测细菌的 30S和 50S核糖体蛋白亚单位，比较其中所含核糖体蛋白的种类及其含量，
可将被鉴定的菌株分为若干类群，并绘制系统发生图。 此外，脂类分析、核磁共振 (NMR)
谱、细胞色素类型以及辅酶 Q的种类 (所含异戊间二烯侧链的长度 )等也被用于微生物分类。
2.1.3 微生物的分类系统这里仅简述原核微生物和真核微生物的分纲体系。
（ 1）原核生物界 (Procaryotae)
① 光能营养原核生物门
a,蓝绿光合细菌纲 (蓝细菌类 )
b,红色光合细菌纲
c,绿色光合细菌纲
② 化能营养原核生物门
a,细菌纲
b,立克次氏体纲
c,柔膜体纲
d,古细菌纲
（ 2）真核微生物 (Eucaryotic Microbes)
真核微生物主要包括 各类真菌、粘菌、藻类、
原生动物和后生动物 等。真菌划分的基本原则是以形态特征为主，生理生化、细胞化学和生态等特征为辅。丝状真菌主要根据其孢子产生的方法和孢子本身的特征，以及培养特征来划分各级的分类单位。
真菌可分以下四纲：
a,藻状菌纲,菌丝体无分隔，合多个核 ;
b,子囊菌纲,有性阶段形成子裹孢子 ;
c,担子菌纲,菌丝体有分隔，有性阶段形成担孢子 ;
d,半知菌纲,包括一切只发现无性世代而未发现有性阶段的真菌。
粘菌也可分以下四纲：
a,网粘菌纲,自细胞两端各自伸出长的粘丝并接连形成粘质的网络 —— 假原质团 ;
b,集胞粘菌纲,分泌集胞粘菌素，形成假原质团 ;
c,粘菌纲,形成原质团，腐生性自由生活 ;
d,根肿病茵纲,形成原质团，专性寄生。亦有将之归于真菌类。
2.2 原核微生物
2.2.1 细菌和放线菌
2.2.2 其它原核微生物
2.2.1 细菌和放线菌细菌 (bacteria)和放线菌 (actinomycetes)都是单细胞原核生物。细菌细胞微小而透明，用显微镜也很难看清楚。通常用适当染料染色，增加标本与背景间折光率的差异，以便观察。不能染色的活体细胞，则可用相差显微镜进行观察。放线茵是一类呈菌丝状生长的原核生物，它们在细胞结构等许多方面与细菌类似。可以说，放线菌是一类具有丝状分枝细胞的细菌。
在污染物的生化处理中，细菌的作用非常重要。例如，假单胞菌属具有代谢多种化合物的能力，有些菌株可利用 100多种化合物，故而对污染物有相当高的降解活性；棒杆菌属是裂解杂环化合物和碳氢化合物链的主要菌种；节杆菌属可氧化烃类化合物、淄体化合物等。产碱杆菌属参与淡水、海水和陆地环境中物质的分解和矿化。
放线菌如诺卡氏菌属等可攻击许多种复杂的难降解有机化合物，包括芳香族化合物、石蜡以至木质素。它们分解有机物，生成各种代谢产物，再在其他微生物作用下使之矿质化。
（ 1）细菌细胞的形态与排列
①球菌 (图 2－ 1A)
单球菌 双球菌、
链球菌 链球菌八叠球菌 葡萄球菌
②杆菌（图 2－ 1B）
细胞呈杆状或圆柱状，其形态较球菌复杂。
菌体直或稍弯，稍短或细长。末端钝圆、尖、
膨大或平截状。杆菌细胞常沿一个平面分裂，
菌体单个分散存在，或以短链状、长链状、栅栏状、八字形、丝状等方式排列。
③螺旋菌（图 2－ 1C）
细胞呈螺旋形，若菌体只有一个弯曲，其程度不足一团，则称为弧菌。
（ 2）细菌的大小细菌的大小可用显微镜测微尺测量，也可通过投影或照相制成图片后按放大倍数测算。测量细菌大小常以微米为单位。球菌直径一般为 0.5-
2μm,杆菌宽 0.5-1 μm,长 1-8 μm,螺旋菌宽 0.5-
5 μm,其长度 (菌体两端间的距离 )为 5-50 μm 。
菌体大小与茵龄和培养条件等有关。幼龄菌较长，
老龄茵较短，但菌体宽度相对恒定。培养基渗透压增大，则细胞变小。
（ 2）细菌细胞的结构 鞭毛细胞壁细胞质膜细胞核物质贮藏物颗粒细胞质液胞荚膜菌毛某些细菌生长到一定时期、细胞质浓缩凝集，逐步形成一个圆形
、椭圆形或圆柱形的抗逆性休眠体，称为芽袍或内生芽孢,
图 2－ 6 各种芽孢的形状和位置
（ 3）细菌的繁殖裂殖是细菌最普遍、最主要的繁殖方式。球菌的分裂方式与其细胞之排列密切相关。杆菌和螺旋菌在分裂前先延长菌体，然后垂直于长轴分裂。分裂后两个子细胞大小基本相等，称为同型分裂。若分裂后两个子细胞大小不等，则称为异型分裂，此种情况偶而出现于陈旧培养基中。
少数细菌进行出芽繁殖。还有少数细菌能进行有性结合，通过性菌毛传递遗传物质，但频率很低。
（ 4）细菌的培养特征
①在固体培养基上
②在半固体培养基上穿刺接种于试管半固体培养基中的细菌培养特征见图 2－ 9。
③液体培养基上穿刺接种于试管半固体培养基中的细菌培养特征见图 2－ 10。
（ 5）放线菌的形态和结构与普通杆菌差不多。在营养生长阶段，菌丝内无隔，为单细胞。细胞内有为数众多的核质体。放线菌的菌丝按形态和功能分为基内菌丝、气生菌和袍子丝三类。
基内菌丝又称一级菌丝，生长于培养基内，生理功能为吸收和排泄代谢废物。基内菌丝无色或产生各种小同的色素，色素水溶性或脂溶性，水溶性色素使培养基和菌丝一样呈色。
气生菌丝或称二级菌丝，由基内菌丝向空间伸长而成，比基内菌丝粗，直形或弯曲状分枝，有的产生色素。
孢子丝也称繁殖菌丝，由成熟的气生菌丝分化而成，各种孢子丝形态见图 2－ 11。孢子丝通过横割分裂，产生单个、双个或成串的分生孢子。孢子球形、椭圆形、杆状、瓜子状等，表面光滑或带刺和毛，呈各种不同颜色，因种而异。
（ 6）放线菌的繁殖放线菌主要由孢子丝通过横割分裂方式形成分生抱子进行繁殖。放线菌也可借菌丝断裂的片段形成新的菌体，此种繁殖方式常见于液体培养基中。
（ 7）放线菌的培养特征放线菌在固体培养基上的菌落一般圆形，光平或有许多褶皱。因其紧密、坚实，用针不易挑取。
长孢子后，菌落表面呈粉末状。放线菌菌落的底
(基内菌丝 )和面 (气生菌丝、孢子丝 )常呈不同颜色。
在液体培养基内静臵培养放线茵，会在容器内壁液面处形成斑状或膜状培养物，或沉陷于底部而不使培养基混浊。
（ 8）放线菌的代表属
①链霉菌属 (Streptomyces)
此属放线菌种类繁多，各种链霉菌有不同形态的孢子丝，是分类鉴定的重要指标。由放线菌产生的抗生素，其中 90％是由链霉菌属产生的。
如常用的链霉震、土露素，抗结核的卡那霉柬，
抗真菌的制霉菌素等，都是链霉菌的次生代谢产物。有的链霉菌能产生一种以上的抗生素。灰色链霉菌是生产维生素 DI 2的菌种。链霉茵属具有巨大的经济价值和医学意义。
②诺卡氏菌属 (Nocardia)
又称原放线菌属 (Proactinomyces),在培养基上形成典型的菌丝体。其特点是在培养 15h-4d内，
菌丝产生横隔膜，分枝的茵丝突然全部断裂成杆状、球状或带杈的杆状体。
此属的不少种能产抗生素，能同化各种碳水化合物，有的能利用碳氢化合物、纤维素等，可用于石油脱蜡、烃类发酵以及污水处理。因此，
诺卡氏苗对医学和环境保护都有重要意义。
③放线菌属 (Actinomyces)
此属只有基内菌丝，其上有横隔．可断裂成
,V”形或,Y”形体。无气生茵丝，也不形成孢子。放线菌届多为致病菌，如牛型放线菌引起牛领肿病，衣氏放线菌引起人的后颚骨肿瘤和肺部感染。
2.2.2 其它原核生物
（ 1）蓝细菌 (Cyanobacteria)
细菌是一类含有叶绿亲 a,具有放氧性光合作用的原核生物，过去一直被称为蓝藻或蓝绿藻。
蓝细菌的形态多样：球状或杆状单细胞，单细胞连成丝状或集成一团。蓝细菌细胞从直径 0.5-
60μm。 许多蓝细菌能向细胞外分泌类似细菌荚膜样的胶粘物质，形成外膜或鞘，使细胞群或丝状体结合在一起。
蓝细菌的细胞壁与革兰氏阴性细菌的相似，外层为脂多糖层，内层为肽聚糖层。蓝细菌的光合色素有叶绿素 a,藻胆素和类胡萝卜素，藻胆素包括藻兰素和藻红素。藻兰素与叶绿家 a一起，使蓝细菌呈绿色。产藻红素的蓝细菌则呈红色或橙色。许多蓝细菌的细胞质中有气泡，使细胞浮在上层水内并保证细胞的浮力，调节细胞距离水面的深浅，以利于吸收适当的光线进行光合作用。
蓝细菌在固体表面滑行运动。未发现蓝细菌有鞭毛,蓝细菌以分裂方式进行繁殖，少数蓝细菌可形成孢子。袍子壁厚，能抵抗不良环境。
（ 2）立克次氏体 (Rickettsia)
立克次氏体是一类介于细菌与病毒之间，较接近于细菌的、专性活细胞内寄生的原核微生物，
现归属于细菌。是斑疹伤寒的病原体,
（ 2）立克次氏体 (Rickettsia)
立克次氏体是一类介于细菌与病毒之间，较接近于细菌的、专性活细胞内寄生的原核微生物，
现归属于细菌。是斑疹伤寒的病原体,
（ 3）支原体 (Mycoplasma)
支原体是介于细菌与立克次氏体之间的原核生物，又有些性状介于立克次氏体与病毒之间。
在伯杰氏分类系统中,它们被归于柔膜菌纲。 支原体是目前已知的可独立生长和生活的最简单的生命形式，也是最小的细胞型生物直径一般为
0.2-0.25 μm,能通过细菌滤器。
（ 4）衣原体 (Chlamydia)
是介于立克次氏体与病毒之间的一类原核微生物，可通过细茵滤器，细胞结构与细菌相似。
有独立的物质代谢能力，但缺乏能量代谢系统，
必需依赖宿主获得 ATP,故谓“能量寄生物”。
（ 5）螺旋体螺旋体是介于细菌与原生动物 (原虫 )之间的单细胞原核生物。菌体细长、柔软、弯曲如螺旋状。有细菌的基本结构细胞壁、细脑膜、细胞质及核区。
（ 6）粘细菌（ Myxobacteria)
粘细菌又称子实粘细菌，其生活史包括营养细胞阶段和休眠体 (子实体 )阶段。营养细胞杆状，
包埋在粘液层中．菌体柔软，除缺乏坚硬的细胞壁外，与 G－ 细菌无甚差别。在固体表面或气 —
液界面滑动。以二横裂方式繁殖。粘细菌严格好氧。有机化能营养，能产生典型的可水解大分子入蛋白质、核酸、脂肪酸、酯类及各种多糖的酶．许多酶能溶解其他一些原核和真核微生物，
有些种能水解纤维素。
粘细菌可分成两个生理类群：
①溶菌群 —— 需培养在含有活的或死的细菌、真菌的琼脂培养基上；
②溶纤维群 —— 营养需要简单，可生长在含一种碳水化合物 (纤维素或单糖 )的无机培养基上。
大多数已知的粘细菌存在于土壤、腐败的植物性物质、活树的皮及动物粪便上。有些粘细菌具有分解纤维系、琼脂、几丁质等复杂基质的能力，因而受到环境微生物工作者的重视。
2.3 真核微生物
2.3.1 酵母菌
2.3.2 霉菌
2.3.3 粘菌
2.3.1 酵母菌
酵母菌 (yeast)是一类单细胞的真核微生物的通俗名称，在分类上届于子囊菌纲、担子菌纲或半知菌纲。它们主要分布在含糖较高的偏酸性环境中，
油田和炼油厂附近的土层中则往往生长着能利用烃类的酵母菌。在酿造、食品、医药和石油工业等方面，酵母菌都占有重要地位。
（ 1）酵母菌的形态结构酵母茵的细胞形态与细菌类似，但比细菌细胞大得多，为 1 μm— 5× 5μm — 30μm 。 一般呈卵圆形、圆柱形或球状。有的酵母茵细胞与其子细胞连接成一串．相连面积极狭小、细胞串呈藕节状的谓假菌丝；相连细胞问的横隔面积与细胞横截面一致的竹节状细胞串则称真菌丝。酵母茵的结构具有真核生物的特征，有真核．还有其他具膜结构的细胞器，如线粒体，内质网膜等。老熟细胞中常含有较大的液泡。
（ 2）酵母菌的繁殖方式无性繁殖有性繁殖
（ 3）酵母菌的代表菌属
①酵母属 (Saccharomyces)
以出芽方式进行天性繁殖，子细胞与母细胞分离。能形成子囊孢子。为发酵工业的重要菌种。
②假丝酵母属（ Candida）
以出芽方式进行无性繁殖，形成假菌丝。不产生子囊孢子。此属有的种能利用碳氢化合物生产蛋白质；有的可利用烃类，用于石油脱蜡及生产柠檬酸、脂肪酸等；有的种能致病。
2.3.2 霉菌
霉菌 (mold,mou1d)是丝状真菌的通俗名称，霉菌分布极广，土壤、水域、空气、动植物体内外 ……,到处都有它们的踪迹，对人类起着有益或有害的作用。在自然界，霉菌作为分解者，使淀粉、纤维素等复杂的大分子化合物变成葡萄糖等一般微生物都能利用的物质，从而保证了生态系统中物质得以不断循环。霉菌对降解和转化复杂结构的碳氢化合物和长链碳氢化合物有较大的潜力，不过，霉菌代谢这些碳氢化合物通常是不彻底的，需由细菌接着作用，代谢物才完全矿化。
（ 1）霉菌的形态结构霉菌菌体均由分枝或不分枝的菌丝构成，
许多菌丝交织在一起，称为菌丝体。菌丝直径 2-
10ym,比一般杆菌和放线菌菌丝宽几倍到几十倍。
霉菌菌丝细胞均由细胞壁、细胞膜、细胞质、
细胞核、线粒体、核糖体及内含物组成。幼龄时，
细胞质充满整个细胞；老龄细胞出现大的液泡。
（ 2）霉菌的繁殖无性孢子有性孢子菌丝断裂
（ 3）霉菌的培养特征霉菌的培养特征与放线菌的相似，但明显大而疏松，呈绒毛状、絮状或蛛网状。在固体培养基上，霉菌菌落表面呈现不同结构和色泽特征。
在液体培养基中，霉菌往往长在液面，培养基并不呈现混浊。
（ 3）霉菌的代表菌属
①毛霉属 (Mucor)
菌丝无隔。由菌丝体生出孢囊柄，一般单生，
分枝较少或不分枝。孢子囊球形。对淄族化合物有转化作用。
②根霉属 (Rhizopus)
与毛霉属类似，由丝也无隔，但有匍匐枝，
匍匐枝末端存假根，假根处的匍匐枝上着生成群的孢囊梗，孢子囊球形或近球形。根霉的淀粉酶活力很强，是淀粉质原料酿酒的重要菌种。根霉还可用于生产有机酸、转化淄族化合物等。
（ 3）霉菌的代表菌属
①毛霉属 (Mucor)
菌丝无隔。由菌丝体生出孢囊柄，一般单生，
分枝较少或不分枝。孢子囊球形。对淄族化合物有转化作用。
②根霉属 (Rhizopus)
与毛霉属类似，由丝也无隔，但有匍匐枝，
匍匐枝末端存假根，假根处的匍匐枝上着生成群的孢囊梗，孢子囊球形或近球形。根霉的淀粉酶活力很强，是淀粉质原料酿酒的重要菌种。根霉还可用于生产有机酸、转化淄族化合物等。
③曲霉属
④青霉属
⑤木霉属
⑥镰孢霉属
2.3.3 粘菌
粘菌 (slime mold)是一类有趣的真核微生物，它们既像真菌，又似原生动物，有的学者曾称之为枯菌虫 (mycetozoa)。 在分类上，粘菌隶用于真菌界。它们的经济价值尚待研究开发。
粘菌的营养阶段为自由生、无细胞壁、多核的变形虫状原生质所组成的原质团。处于营养阶段的原质团，具负趋光性，在黑暗潮湿的环境中，以细菌、酵母菌和其他有机颗粒为食,
2.4 非细胞性微生物
病毒
病毒是一类超显微的非细胞型生物，每一种病毒只含有一种核酸；它们只能在活细胞内营专性寄生，靠其宿主代谢系统的协助来复制核酸、合成蛋白质等组分，
然后再进行装配而得以增殖；在离体条件下，它们模以无生命的化学大分子状态长期存在并保持其侵染活性。
亚病毒
类病毒家病毒一样，严格专性寄生，只在宿主细胞内才表现出生命特征 —— 核酸分子的自我复制，使宿主致病，死亡。但类病毒比病毒更小，更简单。
3 微生物的生理生化
3.1 微生物的营养与生长
3.2 微生物的代谢
3.3 微生物的遗传和变异
3.1 微生物的营养与生长
3.1.1 微生物营养类型和培养基
3.1.2 微生物生长率
3.1.3 微生物分离
3.1.4 环境因素对微生物生长的影响
3.1.1 微生物营养类型和培养基
（ 1）微生物营养类型按能源分,有光能营养型和化能营养型两大类；按主要碳源分，有自养型和异养型两大类。
综合能源相碳源两大因素，可将微生物分为光能自养型、光能异养型、化能自养型和化能异养型四个基本营养类型。
（ 2）微生物培养基固体培养基、液体培养基和半固体培养基天然培养基、合成培养基和半合成培养基基础培养基、增殖培养基、鉴别培养基和选择培养基
3.1.2 微生物的生长规律
3.1.3 微生物的分离
（ 1）微生物的培养方式分批培养、连续培养、半连续培养、补料分批培养、同步培养
（ 1）微生物的纯培养分离稀释法、平板画划线法、单细胞挑菌法、
利用选择培养基分离及其它分离方法
3.1.4 环境因素对微生物生长的影响
（ 1）温度
（ 2）酸碱度各种微生物有其最适 pH值和一定的 pH范围。
强酸强碱对一般微生物有致死作用。通常，酵母茵和霉菌适宜 pH4－ 6的环境，放线茵适宜 pH为
7.5-8，细菌则为 6.5— 7.5。嗜酸菌，如氧化硫硫杆最适 pH2— 3.5.
（ 3）氧化还原电位
（ 4）水或活度和渗透压
（ 5）辐射
（ 6）超声波
（ 7）化学试剂
3.2 微生物代谢
3.2.1 微生物的主要产能方式
3.2.2 营养物质的分解
3.2.3 细胞物质的合成
3.2.4 代谢调节
3.2.1 微生物的主要产能方式
（ 1）氧化有机物发酵：
呼吸：
（ 2）氧化无机物
（ 3）化能合成作用
3.2.2 营养物质的分解
（ 1）糖类的分解
①单糖的分解代谢
a,双磷酸己糖降解途径 (EMP途径 )
b.单磷酸己糖裂解途径 (HMP途径 )
c.脱氧酮糖酸途径 (ED途径 )
d.磷酸酮糖裂解途径 (PK途径 )
e,三羧酸循环 (TCA循环 )
f.乙醛酸循环 (TCA循环 )
②多糖的分解
a,淀粉的分解
α-淀粉酶 ;β-淀粉酶 ;葡萄糖淀粉酶 ;极限淀粉酶等,
b,纤维素和半纤维素的分解纤维素酶 ;噬纤维素菌 ;纤维单胞菌 ;真菌和放线菌等,
c.几丁质的分解
（ 2）脂肪的分解
微生物分解脂肪主要靠脂酶催化。脂酶是胞外酶或胞内酶，所以无论细胞内外的脂肪都能被分解和利用。在一般条件下脂肪分解缓慢。其分解的初始产物为甘油和脂肪酸。甘油经糖酵解和三羧酸循环迅速地降解，并产生各种中间产物和能量。
脂肪酸通过 p— 氧化，形成乙酰 CoA,后者可进入 TCA环或乙醛酸环。
（ 2）蛋白质的分解
3.2.3 细胞组成物质的合成
3.2.4 代谢调节
（ 1）酶合成的调节
（ 2）酶合成的调节机制 —— 操纵子学说
（ 3）酶活性的调节
3.3 微生物的遗传和变异
微生物个体微小，与环境接触项大而均匀，它们代谢旺盛，繁殖迅速，世代时间短，生活史周转快，环境因素可在短期内多次重复地影响微生物的生长繁殖过程，使个体容易发生变异，
有利于人工或自然选择。另外，微生物以无性繁殖为主或只有无性繁殖，且营养体大多为单倍体．一旦发生变异，能迅速在性状上反映出来。因此，在遗传学中，许多引入注目的进展和发现，都是以微生物作为研究材料而取得的。
3.3.1 菌种的选育
3.3.2 菌种的诱变诱变的一般步骤
4 微生物生态
4.1 微生物在自然界中的分布
4.2 微生物与生物环境之间的关系
4.3 微生物在自然界物质循环中的作用
4.1 微生物在自然界中的分布
4.1.1 土壤中的微生物
4.1.2 水域中的微生物研究土壤微生物的基本方法大多适用于水体微生物，主要问题是：①采集不同断面、不同深度的水样而不污染。采上层水样时，用手握水样瓶的下部．瓶口要对着水流方向；采 5m以内深水时，可用溶解氧采样器；几百米以下的水样需用深水采样器采集。⑦清洁的江河、湖泊、水库水和海洋水，含微生物稀少，水样需浓缩。最简易的方法是把微生物细胞截留在孔径为 0.45μm或
0.22μm的微孔滤膜上，滤膜贴放在用固体培养基制成的平板上培养。
4.1.3 空气和极端环境中的微生物空气中的微生物来自土壤 (尘埃 )、水和动植物。
嗜热微生物 (最适温度高于 45℃ )
嗜冷微生物 (最适温度小于 0℃ )
嗜酸、嗜碱微生物 (pH<2,pH>10)
嗜盐微生物 (NaCl >2%)
嗜压微生物
4.2 微生物与生物环境之间的关系在自然界，各种不同类群的微生物能在多种不同生境中生长繁殖。它们互相之间，它们与其他生物之间彼此联系，相互影响，一般说来，这些关系可归纳为共生、互生、寄生和拮抗四类。
4.2.1 共生两种生物生活在一起，双方相互依存，彼此得益，甚至不能分开独立生活，形态上形成特殊的共生体，生理上形成一定分工。 共生关系在自然界相当普遍，其中有许多不仅对参与者，而且对生态系中其他生物都有重要的生态学意义。
微生物与微生物之间的共生（地衣）
微生物与植物之间的共生（菌根）
微生物与动物之间的共生（纤维素水解菌）
4.2.2 互生两种可单独生活的微生物．在共同生活时，
一方为另一方或相互为对方提供有利条件这种关系称为互生。（厌氧菌和好氧菌）
4.2.3 寄生寄生不同于共生和互生，是一方得益而另一方受害。得益者为寄生物，受害者是寄主 (或称宿主 )。（菌生真菌、冬虫夏草）
4.2.4 拮抗营养竞争与空间竞争抗生素与毒素（分泌抗生素杀死其它细菌）
捕食（原生动物捕食细菌、食藻细菌捕食藻类、真菌捕食原生动物）
4.3 微生物在自然界物质循环中的作用微生物是大自然元素平衡的调节者。
4.3.1 碳循环
4.3.2 氮循环
4.3.3 硫循环
4.3.4 磷循环
5 环境微生物检测
5.1 水体指示微生物检测
5.2 发光菌的微毒检测
5.3 污染物致突变性检测（ Ames实验）
5.4 分子生态毒理学指标应用检测
5.5 PCR技术在环境微生物检测中的应用
5.6 生物传感器技术
PCR技术无细胞分子克隆系统 (Cell— free molecular
cloning)即聚合酶链式反应 (Polymerase Chain
Reaction),简称 PCR,该反应是在体外合成特异性 DNA片段的方法，是对基因克隆、分子杂交和序列分析等分子生物学方法的丰富和发展，它能快速扩增目的基因 DNA或 RNA片段，己广泛地用于基础研究。
生物传感器技术用固定化生物成分或生物体作为敏感元件的传感器称为生物传感器 (biosensor)。 生物传感器并不专指用于生物技术领域的传感器，它的应用领域还包括环境监测、医疗卫生和食品检验等。
酶传感器、微生物传感器、细胞传感器、组织传感器和免疫传感器。
