7什么是酶？酶是怎样命名和分类的？
酶是生物细胞中自己合成的一种催化剂（生物催化剂），其基本成分是蛋白质。酶的命名有习惯命名法和系统命名法两种。习惯命名法是根据酶的作用性质或他的作用物（即基质）而命名。系统命名法的原则是：每种酶有一个系统名称。系统名称应明确标明酶的基质和催化反应的性质。若有两个基质，则应将两个基质同时列出，中间用冒号将它们隔开。如果基质是水时，可将水略去不写。根据酶促反应性质可分为六大类酶，分别室：水解酶、氧化还原酶、转移酶、同分异构酶、裂解酶和合成酶。
8酶的作用有什么特性？影响酶活性的主要因素有哪些？试讨论之。 酶作用的特性有： 1) 高催化效率 2) 高度专一性 3) 调节性
此外，酶反应条件温和，如常温、常压/接近中性的酸碱度等即可发挥酶的催化能力，高温、高压、强酸或强碱条件反而易使酶活性破坏甚至丧失。
温度和pH值是影响酶活力比较重要的两个因素。要发挥酶最大的催化效率，必须保证酶有它最适宜的温度条件。高温会破坏酶蛋白，而低温又会使酶作用降低或停止。不同的酶具有不同的最适反应pH值。大多数酶的最适pH值在6～7左右。pH影响酶的活力的原因是，酶的基本成分是蛋白质，是具有解离基团的两性电解质。它们的解离与pH有关，解离形式不同，催化性质也就不同。
9细菌是怎样吸收和消化营养物质的？
细菌通过细胞膜的渗透和选择性吸收作用从外界吸收营养物质。由于细胞膜及其半渗透性的存在，各种营养物质并不能自由地透过和进出微生物细胞，它们必须通过特殊地吸收和运输途径才能进入细胞内部参与生化代谢反应。概括地说，营养物质地吸收和运设主要有下述四种途径。
10何谓新陈代谢？试用图示说明合成代谢与分解代谢的相互关系。
新陈代谢简称代谢，是推动一切生命活动的动力源，通常指在活细胞中的各种合成代谢和分解代谢的总和。合成代谢又称同化作用或合成作用，是微生物不断从外界吸收营养物质，合成细胞物质的过程，在此过程中需要吸收能量；分解代谢又称异化作用或分解作用，是微生物将自身或外来的各种复杂有机物分解为简单化合物的过程，在此过程中有能量释放。（图示）
11简述生物氧化过程中，基质脱氢的主要途径。 基质脱氢主要有四种途径。
1) EMP途径 又称糖酵解途径，是绝大多数生物所共有的一条代谢途径。它以1分子葡萄糖为基质，约经过10步反应而产生2分子丙酮酸、2分子NADH+H+和2分子ATP的过程。
2) HMP途径 又称戊糖磷酸途径，己糖--磷酸途径等。其特点是葡萄糖不经过EMP途径和TCA循环而得到彻底氧化，并能产生大量NADPH+H+形式的还原力及多种中间代谢产物。
3) ED途径 这是存在于某些缺乏完整EMP途径的微生物中的一种替代途径。特点是葡萄糖只经过4步反应即可快速获得经由EMP途径需10步反应才能形成的丙酮酸。
4) TCA循环 指由丙酮酸经过一系列循环式反应而彻底氧化、脱羧，形成CO2、H2O和NADH2的过程。
12 细菌呼吸作用有哪几种类型？各有什么特点？
微生物的呼吸作用可分为好氧呼吸、厌氧呼吸和发酵三种。
好氧呼吸是一种最普遍又最重要的生物氧化或产能方式，基质的氧化以分子氧作为最终电子受体。其特点是基质脱氢后，脱下的氢（常以
还原力[H]形式存在）经完整的呼吸链（或称电子传递链）传递，最终被外源氧分子接受，产生水并释放ATP形式的能量。这是一种递氢和受氢都必须在有氧条件下完成的氧化作用，是一种高效产能方式。
厌氧呼吸又称无氧呼吸，指以某些无机氧化物（如SO42-、NO3－、CO2等）作为受氢体（电子受体）的生物氧化。这是一类在无氧条件下进行的、产能效率低的呼吸。其特点是基质按常规途径脱氢后，经部分呼吸链递氢，最终由氧化态无机物或有机物受氢，并完成氧化磷酸化产能反应。
发酵有两个含义。广义发酵泛指任何利用好氧或厌氧微生物来生产有用代谢产物或食品、饮料等产品的生产方式。狭义发酵指在无氧条件下，基质脱氢后所产生的还原力[H]未经呼吸链传递而直接交给某内源中间代谢产物，以实现基质水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。基质水平磷酸化的特点是基质在氧化过程中脱下的电子不经电子传递链的传递，而是通过酶促反应直接交给基质本身氧化的产物，同时将反应过程中释放的能量交给ADP，合成ATP。此种作用的最终产物是中间体的还原物，不再进行分解，因此，发酵不是彻底的氧化作用，产能效率低。
13根据微生物生活是否需要氧气，微生物可分为哪几类？这样的分类在污水处理中有何重要意义？
根据微生物与氧气的关系，微生物可分为好氧微生物、厌氧微生物和兼性微生物。好氧微生物生活时需要氧气，没有氧气就无法生存。厌氧微生物只有在没有氧气的环境中才能生长，甚至有了氧气对它还有毒害作用。兼性微生物既可在有氧环境中生活，也可在无氧环境中生长，既能营好氧呼吸也能营厌氧呼吸。
好氧呼吸、厌氧呼吸和发酵在污水生物处理中都有应用，如活性污泥法就是应用好氧呼吸的原理处理有机污水，而厌氧消化则是应用发酵和厌氧呼吸的原理来处理高浓度有机污水和剩余污泥。
14 试比较有氧呼吸、厌氧呼吸及发酵的异同。 有氧呼吸、厌氧呼吸以及发酵的比较
呼吸类型 电子受体 参加酶类 主要产物 产生的能量比较 好氧呼吸 O2 细胞色素氧化酶 脱氢酶 脱羧酶
过氧化氢酶等 H2O,CO2,NO3-, SO42-,PO3-4 最多
厌氧呼吸 无机氧化物（如SO42-、NO3－、CO2等） 脱氢酶 脱羧酶 特殊氧化酶
还原酶 CO2,CH4,N,H2S等 中等 发酵 基质氧化后的中间产物 脱氢酶 脱羧酶
还原酶等 CO2,CO,CH4,RCOOH,ROH,NH3,胺化物，H2S,PO43-等 最少
15微生物活动所需的能量是怎样获得的？
微生物的能量来源有呼吸作用和光合作用两个途径。化能营养型微生物主要从营养基质的氧化分解中获得化学能，其中化能异养型微生物通过呼吸作用氧化各种有机物获得能量，化能自养型微生物通过呼吸作用氧化各种无机物获得能量；光能营养型微生物则通过光合磷酸化将光能转变维化学能。
16试扼要讨论细菌生长与温度和氢离子浓度的关系。为什么常以4℃左右的温度作为保存菌种的适宜温度？
高温可以杀死微生物，只要加热超过微生物致死的最高温度，微生物很快就会死亡。温度愈高，死亡愈快。此外，细胞内所含水分愈少，微生物的致死温度愈高。
高温之所以能杀死微生物，主要是因为微生物细胞的基本组成是蛋白质，蛋白质遇热会凝固变性。而启动一切生命活动的生物催化剂--酶，其主要成分也是蛋白质，也具有不耐热性。
湿热比干热容易杀死微生物，原因是蛋白质的含水量越多，加热时愈容易凝固，而且湿热所用的水蒸气的传导力与穿透力都比较强，更容易破坏蛋白质。
微生物在其最低生长温度下代谢活动减弱，处于休眠状态，维持生命而不发育。因此常以4℃左右的温度作为保存菌种的适宜温度。 各种细菌都有它们所适宜的氢离子浓度。在酸性太强或碱性太弱的环境里，它们一般不能生活。大多数细菌适宜于繁殖的pH范围在6～8之间，而pH在4～10之间也能生存。
第七章 微生物的生长和遗传变异 1.微生物是怎样繁殖的？
微生物生长到一定阶段，便以二分裂的方式形成两个子细胞，子细胞又重复以上过程，这就是繁殖。
2.怎样利用微生物的生长曲线来控制污水生物处理的构筑物的运行？
针对微生物的间歇培养，在污水生物处理过程中，为避免缓慢期的出现，可考虑采用处于对数生长期或代谢旺盛的污泥进行接种，另外增加接种量及采用同类型反应器的污泥接种可达到缩短缓慢期的效果。
如果维持微生物在生长率上升阶段（对数期）生长，则此时微生物繁殖很快，活力很强，处理污水的能力必然较高；但处理效果并不一定最好，因为微生物活力强大就不易凝聚和沉淀，并且要使微生物生长在对数期，则需有充分的食料，即污水中的有机物必须有较高的浓度，在这种情形下，相对地说，处理过的污水所含有机物浓度就要较高，所以利用此阶段进行污水的生物处理实际上难以得到较好的出水。 稳定期的微生物生长速率下降，细胞内开始积累贮藏物和异染颗粒、肝糖等，芽孢微生物也在此阶段形成芽孢，处于稳定期的污泥代谢活性和絮凝沉降性能均较好，传统活性污泥法普遍运行在这一范围。 衰老期阶段只出现在某些特殊的水处理场合，如延时曝气及污泥消化。
3.生物膜的主要成分是什么？
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。生物膜中水份含量可高达97％。除了水和微生物外，生物膜还可含有微生物分泌的大分子多聚物（主要是多聚糖）、吸附的营养物质和代谢产物及微生物裂解产物等。
4.请说明生物膜的形成过程和相应的特征。
生物膜的形成是一种动态的演变过程，首先是微生物黏附于表面，然后在表面形成微生物菌落，不同类型的菌落由细胞外多聚物包裹，生物膜成熟。
在黏附阶段，一些特殊基因的转录是活跃的，如铜绿假单胞菌algC、algD、algU、LacZ等基因，因为这些基因是细胞外多聚糖合成所必需的。
在形成微生物菌落阶段，胞外多糖（EPS）合成增加，微生物对抗生素的抗性有所提高。
在生物膜成熟阶段，随着微生物的生长繁殖，生物膜逐渐变厚，形成成熟的生物膜。生物膜的组织结构呈不均质性。
5.试区别遗传与变异性。
所谓微生物的遗传性是指在一定的环境条件下，微生物的形态、结构、代谢、繁殖和对异物的敏感等形状相对稳定，并能代代相传，子代与亲代之间表现出相似性的现象。任何一种生物的亲代和子代以及个体之间，在形态结构和生理机能方面都有所差异，这一现象叫做变异。遗传和变异是生物最基本的属性，遗传保证了种的存在和延续；而变异则推动了种的进化和发展。两者相辅相成，相互依存，遗传中有变异，变异中有遗传，遗传是相对的，变异是绝对的，有些变异了的形态或性状，又会以相对稳定的形式遗传下去，但是并非一切变异都具有遗传性。
6.怎样利用微生物的变异，进行工业废水的生物处理？
定向培育即通过有计划、有目的地控制微生物地生长条件，使微生物遗传性向人类需要的方向发展。在污水生物处理中，这种定向培育过程称为驯化。在工业废水生物处理中，常利用微生物对营养要求、温度、pH值以及耐毒能力的变异，改善处理方法。另外利用生活污水活性污泥接种，加速培养工业废水活性污泥的方法，也利用了微生物的变异特性。
7.试以大肠杆菌降解乳糖来说明操纵子学说。
大肠杆菌中降解乳糖的酶由3个蛋白质Z、Y和A所组成，受结构基因z、y及a控制，当培养基中不存在乳糖时，调节基因I的阻遏蛋白与操纵基因结合，结构基因就不能表达出来，当培养基中除乳糖外无其他碳源时，乳糖是诱导物，与调节基因I的阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白丧失与操纵基因结合的能力，此时操纵基因\开动\，结构基因z、y及a合成蛋白质Z、Y和A，从而形成分解乳糖的酶，培养基中乳糖就被大肠杆菌分解利用，当乳糖全部被利用后，阻遏蛋白就与操纵基因结合，操纵基因\关闭\，酶的合成停止。（P143）
8.简述蛋白质合成过程三种RNA的功能。
信使RNA：是以DNA的一条单链为模板，在RNA聚合酶的催化下，按碱基互补原则合成的。由于传达了DNA遗传信息，故称信使RNA。
转移RNA：存在于细胞质中，在蛋白质合成过程中起转移氨基酸的作用。
核糖体RNA：主要成分是核糖体核酸（rRNA）和蛋白质。一个核糖体包含有大小两个亚基，它是蛋白质合成的主要场所。
9.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。
10.试述质粒与\超级微生物\。
选择一株既可降解16烷以上的烷烃，又可生活在污水环境中的铜绿假单胞菌PAO作为各种各种质粒的受体细胞（含质粒A），分别将能降解芳烃（质粒B）、萜烃（质粒C）和多环芳烃（质粒D）的质粒，用遗传工程方法人工转入受体细胞，此时该铜绿假单胞菌便成为带有多种质粒的\超级微生物\。
11.什么叫基因突变，可分为几类？
由于某些原因，引起生物体内的DNA链上的碱基的缺失、置换或插入，改变了基因内部原有的碱基排列顺序（基因型的改变），引起表现型突然发生了可遗传的变化。当后代突然表现出和亲代显然不同的可遗传的表现型时，这样的变异称为基因突变。 根据突变发生过程是否受人为诱变剂影响可分为自发突变和诱发突变两种。
凡是在没有特设的诱变条件下，由外界环境的自然作用如辐射或微生物体内的生理和生化变化而发生的基因突变称为自发突变。 人为地利用物理化学因素，引起细胞DNA分子中碱基对发生变化叫诱变。
12.什么叫遗传工程？在污水生物处理中如何利用？
遗传工程是按照人们预先设计地生物蓝图，通过对遗传物质地直接操纵，进行改组、重建，实现对遗传性状定向改造地技术。它包括细胞水平和基因水平两个水平的研究。
在污水生物处理中，可利用遗传工程，将微生物中所含的具有降解各种难降解物质的质粒剪切后，连接到受体细胞中，使之用以处理污水中难降解的物质。
第八章 微生物的生态 1.什么是生态系统？
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。
2.生态系统的主要特性是什么？ 生态系统的主要特性包括以下几点： （1） 生态系统的物质循环 （2） 生态系统的能量流 （3） 生态系统的信息传递 （4） 生态系统的调节能力 （5） 生态系统中的生态演替
3.微生物在生态系统中的作用有哪些？ 微生物在生态系统中的主要作用在于： （1） 有机物的主要分解者
微生物是有机物的主要分解者。它们能够分解生物圈内的动物、植物和微生物残骸等复杂有机物质，并最后将其转化成最简单的无机物，再供初级生产者利用。 （2） 物质循环中的重要成员
微生物再自然界中参与了碳、氮、磷、氧、硫、铁和氢等物质的转化和循环作用，大部分元素及化核武的循环过程都受到微生物的作用。
（3） 生态系统中的初级生产者
光能自养和化能自养微生物是生态系统的初级生产者，它们具有初级生产者所具有的两个明显特征，即可直接利用太阳能、无机物的化学能作为能量来源，另一方面其积累下来的能量又可以在食物链、食物网中流动。 （4） 物质和能量的蓄存者
微生物和动物、植物一样也是由物质组成和由能量维持的生命有机体。在土壤、水体中有大量的微生物，蓄存着大量的物质和能量。 （5） 地球生物演化中的先锋物种
微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动、植物。藻类的产氧作用，改变大气圈中的化学组成，为后来动、植物的出现打下基础。
4.试比较空气、水、土壤中微生物分布的特征。
空气中微生物的地域分布差异很大，城市上空中的微生物密度大大高于农村，无植被地表上空中的微生物密度高于有植被覆盖的地表上空，陆地上空高于海洋上空。室内空气又高于室外空气。
在水体中，特别是低营养浓度水体中，微生物倾向于生长在固体表面和颗粒物上。在较深水体（如湖泊）中具有垂直层次分布的特点。 在土壤中，有机质含量丰富的黑土、草甸土、磷质石灰土、某些森林土或其他植被茂盛的土壤中微生物数量较多，而西北干旱地区的栗钙土、盐碱土及华中、华南地区的红壤土、砖红壤土中微生物数量较少。在不同深层土壤中，微生物数量按表层向里的次序减少，种类也因土壤的深度和层位而异，且分布极不均匀。
5.研究极端环境有什么重要意义？
能在极端环境中生存的微生物是极端环境微生物。这些微生物对极端环境的适应适长期自然选择的结果，也是自然界生物进化的重要动因之一。极端环境微生物细胞内的蛋白质、核酸、脂肪等分子结构、细胞膜的结构与功能、酶的特性、代谢途径等许多方面，都有区别于其他普通环境微生物的特点。研究这些特点，可以指导普通环境下的生产。