考试 3
? 1.根据碳源和能源的不同可将细菌分为哪四类?
? 2.紫硫细菌和绿硫细菌属于哪一类?有何用途?
? 3.无机自养型细菌在环保中有哪些用途?
? 4.有机污水处理中最重要的细菌营养型是哪一种?
? 5.红螺菌属于哪一类细菌?有何用途?
? 6.在液体培养基中添加 %的 可制得固体
培养基?
? 7.废水好氧、厌氧活性污泥生物处理时 BOD5:N:P
分别为多少?
? 3） 半合成
? 半 —— 不纯
优缺点介于前两者之间，因而 使用最广
(三 )根据培养基用途
? 普通型, 选择型, 鉴别型
? 普通 —— 普适
有两种制备思路：
比谁长得快
比谁死得慢
？
肉汤培养基
? 牛肉膏 3g 蛋白胨 5g
? 水 1000mL pH 7.2~7.4
? 1） 选择性培养基
? 选择性 ——？
? 待选的细菌能优势生长
① 投其所好法
? 好 →→→ 营养, 环境因子
? （ 1） 待选细菌 专一性营养源培养法
? 例如筛选纤维素分解菌选用纤维素作为培养基
中的唯一碳源；
比谁长得快
? 理化因素 —— 特殊的温度、
氧气,pH,盐度等环境
条件
? 主要用于筛选极端环境微
生物。 如嗜盐、嗜热、嗜
冷、嗜酸、嗜碱等的细菌，
同时也被用于选择性培养
好氧或厌氧细菌。 嗜冷菌
嗜热菌
（ 2）理化因素控制法
② 投毒法
? 常用物质 为染料、胆汁
酸盐、金属盐类、酸、
碱和抗生素。
? 例,胆汁酸盐 —— 抑制
G+菌
? 含它的培养基能选择性
生长那种细菌？
? G-
? *对化工废水 （难降解
废水或有毒废水）,如
何设计筛选能对其高效
降解的细菌培养基?
? 毒 —— 选择性的抑制剂
? 待选细菌有抗性
比谁死得慢
2）鉴别培养基
? 鉴别 —— 明查分别（细菌种类）
? 提供培养环境外还同时具有类似于
“验钞机”的作用
? 方法？
? — 加入指示剂
? 鉴别 — 不同菌落制造不同的代谢物，显色不一
? 饮用水细菌学化验中常用的 远藤氏培养基 就是
典型 大肠菌群细菌 的鉴别培养基（参考第五章
P86 ）。
三、营养物质的吸收和运输
? —— 细胞膜的选择吸收
分四种
情况
蛋白质小孔
细胞外 细胞膜 细胞内
水、无机盐、气体、甘
油等小分子
1．被动扩散
推动力?推动力 — 浓度梯度
无载体蛋白
不内部能量消耗 YorN?
乞讨
2．促进扩散
? 促进 —— 载体蛋白协助
载体蛋白
细胞外 || 细胞膜 || 细胞内
糖、氨基酸、金属离子等?
推动力 — 浓度梯度
有 载体蛋白
不内部能量消耗 YorN?
推动力?
白领
3．主动运输
? 运输 —— 载体蛋白
? 主动 —— 逆 浓度梯度方向
载 体蛋白
细胞外 | | 细胞膜 | | 细胞内
糖、氨基酸、有机酸
Na+,K+,硫酸根、磷
酸根等?
推动力 — ATP放能
有 载体蛋白
消耗内部能量消耗 YorN?
推动力?
蓝领
细胞膜细胞外 细胞内
酶 1
磷酸烯醇
式丙酮酸
酶 2
热稳
定蛋
白
丙酮酸
葡萄糖
高能磷酸促进扩散 高能磷酸基团转移
磷酸化 — 自由能升
高，能量级别、位
置的升高。
转位
磷酸葡萄糖
4.基团转位
? 基团 —— 被转运的营养物
? 转位 ——？
商业
包装
? 提问,磷酸化的益处？
? （ 一） 活化 参与代谢 ;
? （ 二 ） 防止营养物从细胞内流失 ；
? （ 三 ） 保持营养物在细胞内的低浓度 (不用主动运输耗能 )
糖 (葡萄糖、甘露糖、果糖及糖的衍生物 N— 乙酰葡萄糖
胺 )、嘌呤、嘧啶、脂肪酸
— 磷酸烯醇式丙酮酸 放能
有 载体蛋白
消耗 能量内部能量消耗 YorN?
推动力?
＊为什么细菌吸收某些营养物（如糖）
要采取不同方式呢？与哪些因素有关？
? 生物化学有关内容 简要回顾
? 各种生物包括细菌细胞内几乎所有生化反应都需要酶的
催化。作为生物催化剂酶具有 高效性、专一性、温和的
催化条件 等优点，同时由于酶的化学本质是蛋白质，因
而也有 容易失活 的缺点。
第二节 酶及其作用
? 酶是生物催化剂，酶制剂已经开始应用于三废治
理（ ＊直接以纯酶进行环境保护的应用现状如何
呢？ ）
? 绝大多数酶是 蛋白质, 根据化学组成可以把酶分为简单酶、
结合酶；根据结构的不同酶可以分为单体酶、聚合酶；根
据存在位置的不同酶又有胞内酶和胞外酶之分，根据催化
反应性质的不同，酶分为水解酶、氧化还原酶、转移酶、
异构化酶、裂解酶、合成酶、激酶等。
? 酶的 催化机理有 机制和 机制, 高效性是底物与
酶之间的极性引力、电子云张力、酸碱催化、共价催化等
的共同合力的结果。
? 酶的活力 大小用酶所催化反应的反应速度来表示，影响酶
促反应速度的因素有,,,,, 等。
? 酶浓度、底物浓度、温度,pH,抑制剂、激活剂等。
? 底物影响酶反应速度的方程表达式 —— 米氏方程
? v—— 反应速度；
? V—— 最大反应速度；
? S—— 底物浓度；
? Km—— 米氏常数
? Km大小反映了酶与底物亲合力的大小 。
mKS
VS
?
??
?若
?v— — 总污染物微生物降解速度；
?V— （ KX)— 最大速度；
?X— 微生物浓度
Ks
Ks－ 微生物与底物亲和的大小
微生物比增长速度
最大比增长速度
＊三个方程？相似
莫氏方程微生物生长速度的方程 劳伦斯方程污染物生物降解速度方程
第三节 细菌的呼吸
? 一、呼吸的本质
? 分解能源物质，产 ATP能
? 植物吸收光, 二氧化碳呼氧的本质？
? 光合作用能量转移, 产 ATP能
? 呼吸 本质 —
? 化能细菌 —— 分解产能
? 光能细菌 —— 光合产能
人吸氧呼二氧化碳的本质？
二、呼吸类型
? 1,按与氧气关系分
? 分为 好氧呼吸和厌氧呼吸
? 提问,高等动物有无 厌氧 呼吸呢？
? 酵解 — 发酵, 但能量太低不足以维持其生存
? 重点介绍 化能细菌 的呼吸
? 有两种分类原则
? 专性 厌氧细菌呼吸完全与氧无关 。
? 没有进化的，到现在也不能生存在氧环境中
? 提问,？
? 氧自由基的毒害
? 生化反应中,O2得到脱氢酶传递的氢反应不仅生成水，
还部分生成强氧化性的 氧自由基,而 厌氧菌没有进化
出抗氧化防御酶体系
? 更进化的细菌乃至高等生物具有 该
酶体系
地球上最原始的细菌为专性厌氧菌。
好氧呼吸
（好氧菌）
厌 氧呼吸
（厌氧菌）
好氧 有机
物 呼吸
好氧 无 机
盐 呼吸
厌 氧 有机
物 呼吸
厌 氧 无 机
盐 呼吸
三羧酸循环
乙醛酸循环
磷酸戊糖途径
(亚 )硝 化
氢 氧化
硫 氧化
铁 氧化
+ 电子呼吸链
+ 电子呼吸链
乙醇 发酵
乳酸 发酵
丁二酸 发酵
丙酸、丁酸 发酵
混合酸 发酵
反硝 化
反硫 化
硫 还原
碳酸盐 还原
铁 还原
+ 电子呼吸链
+ 底物水平磷酸化
氧得电子
无机离子
得电子
ATP
有机物得
电子
1）好氧呼吸
? ① 好氧有机物呼吸
? （ 属于？ 营养型细菌 ）
A— H
有机物
? 这一过程的能量转化效率达到可 40%以上, 远高于厌氧呼
吸, 有机物被彻底氧化为水和二氧化碳 。
三羧酸循环、乙醛酸循
环、磷酸戊糖途径
辅酶（氧化态）
FAD,NAD（ P） H+
CO2
辅酶（还原态）
FADH2,NAD（ P） H+H+ O2
H2O
呼吸链
②好氧无机盐呼吸
? （ 属于？ 营养型细菌 ）
氢氧化
H2
产物？H2O
（亚）硝化
产物？
NH3
NO2-
NO3-
硫 氧化
S或 S2-
产物？SO42-
铁 氧化
产物？
Fe2+
Fe3+
ATP CO2
同化经呼吸链
像一部机器
氢汽车
? 提问：等量电子
释放 ATP产生速
度比异养菌慢，
为什么？
辅酶 Q 细胞色素 C 细胞色素 C
NADH 还原酶 辅酶 Q 还原酶 氧化酶 O 2
ATP ATP ATP
同样以呼吸链产能！
氢细菌,(亚 )硝化细菌、硫细菌、铁细菌
2+H
2 NH 3 S2- NO
－ 2Fe
跨越产能酶
2）厌氧呼吸
? ① 厌氧有机物呼吸 （ 分子内无氧呼吸 ）
? 属？ 菌
? 又称 （ 酵解 ） 发酵, 生物化学中曾接触过葡萄糖的乙醇发酵和乳
酸发酵, 细菌的各种发酵具有类似的机理 。
? 提问：该无氧呼吸 为什么称分子内？
同一物质 （如葡萄糖） 分解产物再结合
? 提问,为什么这类细菌普遍生长缓慢？
? 分解不彻底 （ 能量转化率只有 2%） 产能效率很低
? ＊同样以葡萄糖为原料,乳酸发酵、丙酸发酵、
丁酸发酵、丁二酸发酵与乙醇发酵产物不同，
原因何在？
乳酸发酵
A — H
2
辅酶 （氧化态） NO
2
-
(N O, N
2
O, N
2
) S
2-
F e
2+
有机物 N A D ( P )
+
, F A D S O
3
2-
(S
2
O
3
2-
,H
2
S ) C H
4
、
脱氢酶 还原酶 A T P
CO
2
辅酶 （还原态） NO
3
-
, S O
4
2-
,S
0
,CO
2
,Fe
3+
②厌氧无机盐呼吸 （分子外无氧呼吸）
? 分子外？
有机物脱氢
硫还原 铁还原硝酸盐还 原 —
反硝化
硫酸盐还原 碳酸盐还原
什么营养型的细菌？
化能异养
？？？？？
无机离子代替氧 与有机物
（ 1）硝酸盐呼吸 （ 反硝化 ）
? 反硝化菌,地衣芽孢菌属, 铜绿假单胞菌, 脱氮球菌, 脱
氮硫杆菌等 。
? 若硝酸盐是作为 氮源, 产物为自身的蛋白质等含氮化合物,
这是否属于反硝化？
? 否,反硝化 产物为 N2释放, 称为 异化硝酸盐还原,上述 为
同化 硝酸盐还原 。
? 自然界氮循环的关键环节 ！
?＊ 有何环保用途？
现状如何？
氮
循
环
（ 2）硫酸盐呼吸 （ 硫酸盐还原）
? 严格地说是 异化硫酸盐还
原, 产物 H2S（ 光能自养菌的
食物 ） 。
? 只有一种, 称 硫酸盐还
原菌 （ SRB－ sulfur-
reducing bacteria)
? 有弧形, 球形, 杆状, 叶状, 线条
状等不同的外形, 其中以 脱硫弧菌
最为常见 。 既有兼性厌氧的也有严
格厌氧的 。 他们广泛分布在土壤,
海水, 污水, 淤泥, 温泉, 油井,
以及动物和人体肠道中 。
? 提问,如何判断硫酸盐还原菌的行踪？
? 有 臭鸡蛋气味 的 硫化氢, 或在周围环境有铁离子存在
时出现 黑色的 FeS沉淀出现 。
? 提问,从硫酸盐还原菌的生存特点, 判断一下
其利弊？
?利 —— 厌氧污水中有机物及重金属污染处理
?弊 —— H2S恶臭、腐蚀性和生物毒性
? 1.根据碳源和能源的不同可将细菌分为哪四类?
? 2.紫硫细菌和绿硫细菌属于哪一类?有何用途?
? 3.无机自养型细菌在环保中有哪些用途?
? 4.有机污水处理中最重要的细菌营养型是哪一种?
? 5.红螺菌属于哪一类细菌?有何用途?
? 6.在液体培养基中添加 %的 可制得固体
培养基?
? 7.废水好氧、厌氧活性污泥生物处理时 BOD5:N:P
分别为多少?
? 3） 半合成
? 半 —— 不纯
优缺点介于前两者之间，因而 使用最广
(三 )根据培养基用途
? 普通型, 选择型, 鉴别型
? 普通 —— 普适
有两种制备思路：
比谁长得快
比谁死得慢
？
肉汤培养基
? 牛肉膏 3g 蛋白胨 5g
? 水 1000mL pH 7.2~7.4
? 1） 选择性培养基
? 选择性 ——？
? 待选的细菌能优势生长
① 投其所好法
? 好 →→→ 营养, 环境因子
? （ 1） 待选细菌 专一性营养源培养法
? 例如筛选纤维素分解菌选用纤维素作为培养基
中的唯一碳源；
比谁长得快
? 理化因素 —— 特殊的温度、
氧气,pH,盐度等环境
条件
? 主要用于筛选极端环境微
生物。 如嗜盐、嗜热、嗜
冷、嗜酸、嗜碱等的细菌，
同时也被用于选择性培养
好氧或厌氧细菌。 嗜冷菌
嗜热菌
（ 2）理化因素控制法
② 投毒法
? 常用物质 为染料、胆汁
酸盐、金属盐类、酸、
碱和抗生素。
? 例,胆汁酸盐 —— 抑制
G+菌
? 含它的培养基能选择性
生长那种细菌？
? G-
? *对化工废水 （难降解
废水或有毒废水）,如
何设计筛选能对其高效
降解的细菌培养基?
? 毒 —— 选择性的抑制剂
? 待选细菌有抗性
比谁死得慢
2）鉴别培养基
? 鉴别 —— 明查分别（细菌种类）
? 提供培养环境外还同时具有类似于
“验钞机”的作用
? 方法？
? — 加入指示剂
? 鉴别 — 不同菌落制造不同的代谢物，显色不一
? 饮用水细菌学化验中常用的 远藤氏培养基 就是
典型 大肠菌群细菌 的鉴别培养基（参考第五章
P86 ）。
三、营养物质的吸收和运输
? —— 细胞膜的选择吸收
分四种
情况
蛋白质小孔
细胞外 细胞膜 细胞内
水、无机盐、气体、甘
油等小分子
1．被动扩散
推动力?推动力 — 浓度梯度
无载体蛋白
不内部能量消耗 YorN?
乞讨
2．促进扩散
? 促进 —— 载体蛋白协助
载体蛋白
细胞外 || 细胞膜 || 细胞内
糖、氨基酸、金属离子等?
推动力 — 浓度梯度
有 载体蛋白
不内部能量消耗 YorN?
推动力?
白领
3．主动运输
? 运输 —— 载体蛋白
? 主动 —— 逆 浓度梯度方向
载 体蛋白
细胞外 | | 细胞膜 | | 细胞内
糖、氨基酸、有机酸
Na+,K+,硫酸根、磷
酸根等?
推动力 — ATP放能
有 载体蛋白
消耗内部能量消耗 YorN?
推动力?
蓝领
细胞膜细胞外 细胞内
酶 1
磷酸烯醇
式丙酮酸
酶 2
热稳
定蛋
白
丙酮酸
葡萄糖
高能磷酸促进扩散 高能磷酸基团转移
磷酸化 — 自由能升
高，能量级别、位
置的升高。
转位
磷酸葡萄糖
4.基团转位
? 基团 —— 被转运的营养物
? 转位 ——？
商业
包装
? 提问,磷酸化的益处？
? （ 一） 活化 参与代谢 ;
? （ 二 ） 防止营养物从细胞内流失 ；
? （ 三 ） 保持营养物在细胞内的低浓度 (不用主动运输耗能 )
糖 (葡萄糖、甘露糖、果糖及糖的衍生物 N— 乙酰葡萄糖
胺 )、嘌呤、嘧啶、脂肪酸
— 磷酸烯醇式丙酮酸 放能
有 载体蛋白
消耗 能量内部能量消耗 YorN?
推动力?
＊为什么细菌吸收某些营养物（如糖）
要采取不同方式呢？与哪些因素有关？
? 生物化学有关内容 简要回顾
? 各种生物包括细菌细胞内几乎所有生化反应都需要酶的
催化。作为生物催化剂酶具有 高效性、专一性、温和的
催化条件 等优点，同时由于酶的化学本质是蛋白质，因
而也有 容易失活 的缺点。
第二节 酶及其作用
? 酶是生物催化剂，酶制剂已经开始应用于三废治
理（ ＊直接以纯酶进行环境保护的应用现状如何
呢？ ）
? 绝大多数酶是 蛋白质, 根据化学组成可以把酶分为简单酶、
结合酶；根据结构的不同酶可以分为单体酶、聚合酶；根
据存在位置的不同酶又有胞内酶和胞外酶之分，根据催化
反应性质的不同，酶分为水解酶、氧化还原酶、转移酶、
异构化酶、裂解酶、合成酶、激酶等。
? 酶的 催化机理有 机制和 机制, 高效性是底物与
酶之间的极性引力、电子云张力、酸碱催化、共价催化等
的共同合力的结果。
? 酶的活力 大小用酶所催化反应的反应速度来表示，影响酶
促反应速度的因素有,,,,, 等。
? 酶浓度、底物浓度、温度,pH,抑制剂、激活剂等。
? 底物影响酶反应速度的方程表达式 —— 米氏方程
? v—— 反应速度；
? V—— 最大反应速度；
? S—— 底物浓度；
? Km—— 米氏常数
? Km大小反映了酶与底物亲合力的大小 。
mKS
VS
?
??
?若
?v— — 总污染物微生物降解速度；
?V— （ KX)— 最大速度；
?X— 微生物浓度
Ks
Ks－ 微生物与底物亲和的大小
微生物比增长速度
最大比增长速度
＊三个方程？相似
莫氏方程微生物生长速度的方程 劳伦斯方程污染物生物降解速度方程
第三节 细菌的呼吸
? 一、呼吸的本质
? 分解能源物质，产 ATP能
? 植物吸收光, 二氧化碳呼氧的本质？
? 光合作用能量转移, 产 ATP能
? 呼吸 本质 —
? 化能细菌 —— 分解产能
? 光能细菌 —— 光合产能
人吸氧呼二氧化碳的本质？
二、呼吸类型
? 1,按与氧气关系分
? 分为 好氧呼吸和厌氧呼吸
? 提问,高等动物有无 厌氧 呼吸呢？
? 酵解 — 发酵, 但能量太低不足以维持其生存
? 重点介绍 化能细菌 的呼吸
? 有两种分类原则
? 专性 厌氧细菌呼吸完全与氧无关 。
? 没有进化的，到现在也不能生存在氧环境中
? 提问,？
? 氧自由基的毒害
? 生化反应中,O2得到脱氢酶传递的氢反应不仅生成水，
还部分生成强氧化性的 氧自由基,而 厌氧菌没有进化
出抗氧化防御酶体系
? 更进化的细菌乃至高等生物具有 该
酶体系
地球上最原始的细菌为专性厌氧菌。
好氧呼吸
（好氧菌）
厌 氧呼吸
（厌氧菌）
好氧 有机
物 呼吸
好氧 无 机
盐 呼吸
厌 氧 有机
物 呼吸
厌 氧 无 机
盐 呼吸
三羧酸循环
乙醛酸循环
磷酸戊糖途径
(亚 )硝 化
氢 氧化
硫 氧化
铁 氧化
+ 电子呼吸链
+ 电子呼吸链
乙醇 发酵
乳酸 发酵
丁二酸 发酵
丙酸、丁酸 发酵
混合酸 发酵
反硝 化
反硫 化
硫 还原
碳酸盐 还原
铁 还原
+ 电子呼吸链
+ 底物水平磷酸化
氧得电子
无机离子
得电子
ATP
有机物得
电子
1）好氧呼吸
? ① 好氧有机物呼吸
? （ 属于？ 营养型细菌 ）
A— H
有机物
? 这一过程的能量转化效率达到可 40%以上, 远高于厌氧呼
吸, 有机物被彻底氧化为水和二氧化碳 。
三羧酸循环、乙醛酸循
环、磷酸戊糖途径
辅酶（氧化态）
FAD,NAD（ P） H+
CO2
辅酶（还原态）
FADH2,NAD（ P） H+H+ O2
H2O
呼吸链
②好氧无机盐呼吸
? （ 属于？ 营养型细菌 ）
氢氧化
H2
产物？H2O
（亚）硝化
产物？
NH3
NO2-
NO3-
硫 氧化
S或 S2-
产物？SO42-
铁 氧化
产物？
Fe2+
Fe3+
ATP CO2
同化经呼吸链
像一部机器
氢汽车
? 提问：等量电子
释放 ATP产生速
度比异养菌慢，
为什么？
辅酶 Q 细胞色素 C 细胞色素 C
NADH 还原酶 辅酶 Q 还原酶 氧化酶 O 2
ATP ATP ATP
同样以呼吸链产能！
氢细菌,(亚 )硝化细菌、硫细菌、铁细菌
2+H
2 NH 3 S2- NO
－ 2Fe
跨越产能酶
2）厌氧呼吸
? ① 厌氧有机物呼吸 （ 分子内无氧呼吸 ）
? 属？ 菌
? 又称 （ 酵解 ） 发酵, 生物化学中曾接触过葡萄糖的乙醇发酵和乳
酸发酵, 细菌的各种发酵具有类似的机理 。
? 提问：该无氧呼吸 为什么称分子内？
同一物质 （如葡萄糖） 分解产物再结合
? 提问,为什么这类细菌普遍生长缓慢？
? 分解不彻底 （ 能量转化率只有 2%） 产能效率很低
? ＊同样以葡萄糖为原料,乳酸发酵、丙酸发酵、
丁酸发酵、丁二酸发酵与乙醇发酵产物不同，
原因何在？
乳酸发酵
A — H
2
辅酶 （氧化态） NO
2
-
(N O, N
2
O, N
2
) S
2-
F e
2+
有机物 N A D ( P )
+
, F A D S O
3
2-
(S
2
O
3
2-
,H
2
S ) C H
4
、
脱氢酶 还原酶 A T P
CO
2
辅酶 （还原态） NO
3
-
, S O
4
2-
,S
0
,CO
2
,Fe
3+
②厌氧无机盐呼吸 （分子外无氧呼吸）
? 分子外？
有机物脱氢
硫还原 铁还原硝酸盐还 原 —
反硝化
硫酸盐还原 碳酸盐还原
什么营养型的细菌？
化能异养
？？？？？
无机离子代替氧 与有机物
（ 1）硝酸盐呼吸 （ 反硝化 ）
? 反硝化菌,地衣芽孢菌属, 铜绿假单胞菌, 脱氮球菌, 脱
氮硫杆菌等 。
? 若硝酸盐是作为 氮源, 产物为自身的蛋白质等含氮化合物,
这是否属于反硝化？
? 否,反硝化 产物为 N2释放, 称为 异化硝酸盐还原,上述 为
同化 硝酸盐还原 。
? 自然界氮循环的关键环节 ！
?＊ 有何环保用途？
现状如何？
氮
循
环
（ 2）硫酸盐呼吸 （ 硫酸盐还原）
? 严格地说是 异化硫酸盐还
原, 产物 H2S（ 光能自养菌的
食物 ） 。
? 只有一种, 称 硫酸盐还
原菌 （ SRB－ sulfur-
reducing bacteria)
? 有弧形, 球形, 杆状, 叶状, 线条
状等不同的外形, 其中以 脱硫弧菌
最为常见 。 既有兼性厌氧的也有严
格厌氧的 。 他们广泛分布在土壤,
海水, 污水, 淤泥, 温泉, 油井,
以及动物和人体肠道中 。
? 提问,如何判断硫酸盐还原菌的行踪？
? 有 臭鸡蛋气味 的 硫化氢, 或在周围环境有铁离子存在
时出现 黑色的 FeS沉淀出现 。
? 提问,从硫酸盐还原菌的生存特点, 判断一下
其利弊？
?利 —— 厌氧污水中有机物及重金属污染处理
?弊 —— H2S恶臭、腐蚀性和生物毒性
