1、姓名：報考專業(yè)：準考證號碼：密封線內不要寫題2019年全國碩士研究生招生考試初試自命題試題科目名稱：環(huán)境工程微生物學（A卷B卷）科目代碼：833考試時間：3小時 滿分150分可使用的常用工具：R無 計算器 直尺 圓規(guī)（請在使用工具前打）注意：所有答題內容必須寫在答題紙上，寫在試題或草稿紙上的一律無效；考完后試題隨答題紙交回。一、名詞解釋(共10小題，每小題3分，共30分)1、（3分）真核微生物 2、（3分）基因工程3、（3分）溶原細菌 4、（3分）鑒別培養(yǎng)基5、（3分）好氧呼吸 6、（3分）馴化7、（3分）轉導 8、（3分）反向轉錄9、（3分）基團轉位 10、（3分）捷徑反硝化二、簡答題(共5

2、小題，每小題15分或20分，共80分)1、（15分）敘述革蘭氏染色的機制以及操作步驟。2、（15分）簡述分子遺傳學中心法則，并結合分子遺傳學說明微生物生長過程中蛋白質是如何合成的？3、（15分）簡述如何利用原生動物的演替和個體變化判斷廢水處理效果。4、（15分）結合污水生物處理的效率，說明好氧微生物所需的營養(yǎng)配給和環(huán)境因子。5、（20分）高濃度有機廢水厭氧沼氣（甲烷）發(fā)酵的四階段理論內容是什么？甲烷可通過哪些途徑形成（甲烷的產生機制）？三、論述題(共2題，每題20分，共40分)1、（20分）廢水的微生物脫氮除磷的原理是什么？列舉三個不同的微生物脫氮除磷工藝，并詳細敘述其中一種微生物脫氮除磷工藝

3、。2、（20分）結合你所學的知識，談談基因工程和PCR技術在環(huán)境工程中有何實踐意義。環(huán)境工程微生物學碩士入學考試A卷參考答案一、名詞解釋1、真核微生物：有發(fā)育完好的細胞核，核內有核仁和染色質。有核膜將細胞核和細胞質分開，使兩者有明顯的界線。有高度分化的細胞器，如線粒體、中心體、高爾基體、內質網、溶酶體和葉綠體等。進行有絲分裂。2、基因工程：是指在基因水平上的遺傳工程，又叫基因剪接或核酸體外重組。這是離體的分子水平上的基因重組，是既可近緣雜交又可遠緣雜交的育種新技術。3.溶原細菌：含有溫和噬菌體核酸的宿主細菌被稱作溶原細菌。4.鑒別培養(yǎng)基：幾種細菌由于對培養(yǎng)基中某一成分的分解能力不同，其菌落通過

4、指示劑顯示出不同的顏色而被區(qū)分開，這種起鑒別和區(qū)分不同細菌作用的培養(yǎng)基。5.好氧呼吸：當存在外在的最終電子受體分子氧時，底物可全部被氧化成二氧化碳和水，并產生ATP。這種有外在最終電子受體（O2）存在時對能源的氧化稱為好氧呼吸。6.馴化：在工業(yè)廢水生物處理中，用含有某些污染物的工業(yè)廢水篩選、培養(yǎng)來自處理其他廢水的菌種，使它們適應該種工業(yè)廢水并有高效降解其中污染物能力的方法。7.轉導：通過溫和噬菌體的媒介作用，把供體細胞內特定的基因（DNA片段）攜帶至受體細胞中，使后者獲得前者部分遺傳性狀的現象。8.反向轉錄：只含RNA的病毒其遺傳信息貯存在RNA上，通過反轉錄酶的作用由RNA轉錄為DNA，稱為

5、反向轉錄，從而將遺傳信息傳給后代。9.基團轉位：是一種需要代謝能量的運輸方式。通過基團轉位進入細胞的物質有糖、嘌呤、嘧啶、乙酸等。參與運輸的磷酸轉移酶系統(tǒng)包括非特異性的酶、與糖特異性結合的酶及高能磷酸的載體熱穩(wěn)定蛋白（HPr）。10.捷徑反硝化：即硝化作用產生HNO2后就轉入反硝化階段，可縮短曝氣時間，節(jié)省運行費用。二、簡答題1、機制：通過初染和媒染，在細菌細胞膜或原生質體上染上了不溶于水的結晶紫與碘的大分子復合物。G+細菌由于細胞壁較厚、肽聚糖含量較高和交聯緊密，故用乙醇洗脫時，肽聚糖層網孔會因脫水而明顯收縮，再加上的G+ 細菌細胞壁基本上不含類脂，故乙醇處理不能在壁上溶出縫隙，因此，結晶紫

6、與碘復合物仍牢牢阻留在其細胞壁內，使其呈現藍紫色。G-細菌因其細胞壁薄、肽聚糖含量低和交聯松散，故遇乙醇后，肽聚糖層網孔不易收縮，加上它的類脂含量高，所以當乙醇將類脂溶解后，在細胞壁上就會出現較大的縫，這樣結晶紫與碘的復合物就極易被溶出細胞壁。因此，通過乙醇脫色，細胞又呈現無色。這時，再經番紅等紅色染料復染，就使G- 細菌獲得了新的顏色紅色，而G+細菌則仍呈藍紫色（實為紫中帶紅）。步驟：在無菌條件下，用接種環(huán)挑取少量細菌于干凈的載玻片上涂布均勻，固定。用草酸銨結晶紫染色1min，水洗去掉浮色。用碘碘化鉀溶液媒染1min，傾去多余溶液。用中性脫色劑如乙醇或丙酮酸脫色，革蘭氏陽性菌不被褪色而呈紫色

7、，革蘭氏陰性菌被褪色而呈無色。用蕃紅染液復染1min，革蘭氏陽性菌仍呈紫色，革蘭氏陰性菌則呈現紅色。革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌即被區(qū)分開。2、需敘述分子遺傳學的中心法則，或給出分子遺傳學的遺傳信息的傳遞方向圖示。然后再給出蛋白質合成過程。DNA的復制：首先，決定某種蛋白質分子結構的相應一段DNA鏈的自我復制。轉錄mRNA：轉錄是雙鏈DNA分開，以它其中一條單鏈（無義鏈）為模板遵循堿基配對的原則轉錄出一條mRNA。新轉錄的mRNA鏈的核苷酸堿基的排列順序與模板DNA鏈的核苷酸堿基的排列順序互補。翻譯：翻譯由tRNA完成，tRNA鏈上有反密碼子與mRNA鏈上對氨基酸順序編碼的核苷酸堿基順序互補，t

8、RNA具有特定識別作用。蛋白質合成：通過兩端識別作用，把特定氨基酸轉送到核糖體上，使不同的氨基酸按照mRNA上的堿基順序連接起來，在多肽合成酶的作用下合成多肽鏈，多肽鏈通過高度折疊形成特定的蛋白質結構，最終產生具有不同生理特性的功能蛋白。3、原生動物和微型后生動物在污水生物處理和水體污染及自凈中起到三個方面作用：指示作用原生動物及微型后生動物在水體中出現的先后次序是：細菌 植物性鞭毛蟲 肉足類 動物性鞭毛蟲 游泳型纖毛蟲、吸管蟲 固著型纖毛蟲 輪蟲。A. 可根據上述原生動物和微型后生動物的演替，根據它們的活動規(guī)律判斷水質和污水處理程度，還可判斷活性污泥培養(yǎng)成熟程度。B. 根據原生動物種類判斷活

9、性污泥和處理水質的好與壞。C. 還可根據原生動物遇惡劣環(huán)境改變個體形態(tài)及其變化過程判斷進水水質變化和運行中出現的問題。凈化作用腐生性營養(yǎng)的鞭毛蟲通過滲透作用吸收污水中溶解性有機物。大多數原生動物是動物性營養(yǎng)，它們吞食有機顆粒和游離細菌及其他微小的生物，對凈化水質起積極作用。促進絮凝和沉淀作用污、廢水生物處理中主要靠細菌起凈化作用和絮凝作用。然而有的細菌需要一定濃度的原生動物存在，由原生動物分泌一定的粘液物協(xié)同和促使細菌發(fā)生絮凝作用。4、應從好氧微生物所需的水、碳源、氮源、磷源、無機鹽類、生長因子等方面進行敘述。好氧微生物需要的合適的營養(yǎng)比為C:N:P=100:5:1。水：水是各種生物細胞必需的

10、。水是良好的溶劑，微生物的新陳代謝過程中的一切生化反應都離不開水的作用。碳源：碳源是合成菌體成分的原料，也是微生物獲取能量的主要來源。整體上看來，微生物可以利用的碳源范圍極廣，從大類上說，可以分為有機碳源和無機碳源兩大類，凡必須利用有機碳源的微生物就是異養(yǎng)微生物，凡能利用無機碳源的微生物就是自養(yǎng)微生物。污水處理中，如缺少碳源，可投加甲醇。氮源：氮源主要是供給合成菌體結構的原料，很少作為能源利用。與碳源相似，微生物作為一個整體來說，能利用的碳源種類十分廣泛。某些微生物（如固氮菌）能利用空氣中分子態(tài)的氮或利用無機氮化物如銨鹽、硝酸鹽合成有機氮化物。多數致病菌則必須供給蛋白胨、氨基酸等有機氮化物才能

11、生長。污水處理中，如缺少氮源，可投加尿素。磷源：污水處理中，如缺少磷源，可投加磷酸二氫鉀。無機鹽類：無機鹽主要可為微生物提供除碳、氮以外的各種重要元素。微生物需要的無機鹽類很多，主要有P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe等，其主要功能為構成菌體成分；調節(jié)滲透壓；作為某些酶的成分，并能激活酶的活性等。生長因子：有些微生物雖然供給它適合的碳源氮源和無機鹽類，仍不能生長，還要供給一定量的所謂“生長因子”。其種類很多，主要是B族維生素的化合物等。生長因子可以從酵母浸出液、血液或血清中獲得。5、四階段的發(fā)酵理論：第一階段：是水解和發(fā)酵性細菌群將復雜有機物如：纖維素、淀粉等水解為單糖后，在酵解為丙酮酸；將蛋

12、白質水解為氨基酸，脫氨基成有機酸和氨；脂類水解為各種低級脂肪酸和醇。第二階段：是產氫和產乙酸細菌群把第一階段的產物進一步分解為乙酸和氫氣。第三階段：第三階段的微生物是兩組生理不同的專性厭氧的產甲烷菌群。一組是將氫氣和二氧化碳合成甲烷或一氧化碳和氫氣合成甲烷；另一組是將乙酸脫羧生成甲烷和二氧化碳，或利用甲酸、甲醇、及甲基胺裂解為甲烷。第四階段：為同型產乙酸階段，是同型產乙酸細菌將H2和CO2轉化為乙酸的過程。產甲烷菌產生甲烷的機制： 由酸和醇的甲基形成甲烷。CH3COOHCH4+CO24CH3OH3CH4+CO2+2H2O由醇的氧化使二氧化碳還原形成甲烷及有機酸。2CH3CH2OH+CO2CH4

13、+2CH3COOH2C3H7CH2OH+CO2CH4+2C3H7COOH脂肪酸有時用水作還原劑或供氫體產生甲烷。2C3H7COOH+CO2+2H2OCH4+4CH3COOH利用氫使二氧化碳還原形成甲烷。4H2+CO2CH4+2H2O在氫和水存在時，巴氏甲烷八疊球菌與甲酸甲烷桿菌能將一氧化碳還原形成甲烷。3H2+COCH4+H2O2H2O+4COCH4+3CO2三、論述題1、脫氮原理：脫氮首先利用設施內好氧段，由亞硝化細菌和硝化細菌的硝化作用，將NH3轉化為NO3-N。再利用缺氧段經反硝化細菌將NO3-N反硝化還原為氮氣，溢出水面釋放到大氣，氮氣參與自然界物質循環(huán)。除磷原理：根據聚磷菌在好氧時不

14、僅能大量吸收磷酸鹽合成自身核酸和ATP，而且能逆濃度梯度過量吸磷合成貯能的多聚磷酸鹽顆粒于體內，供其內源呼吸用。聚磷菌在厭氧時又能釋放磷酸鹽于體外。故可創(chuàng)造厭氧、缺氧和好氧環(huán)境，讓聚磷菌先在含磷污、廢水中厭氧放磷，然后在好氧條件下充分地過量吸磷，爾后通過排泥從污水中除去部分磷。A/O、A2/O、UCT工藝都可以同時脫氮除磷。例如對于A2/O工藝，在厭氧段，聚磷菌釋放磷；在缺氧段，聚磷菌釋放磷，反硝化菌脫氮，將NO3-N反硝化還原為氮氣；在好氧段，聚磷菌吸磷，亞硝化細菌和硝化細菌的硝化作用，將NH3轉化為NO3-N。在一種廢水中同時除磷和脫氮，就要合理調整泥齡和水力停留時間，兼顧硝化細菌、反硝化細菌和除磷菌的生理要求，使它們和諧地生長繁殖。2、基因工程是指在基因水平上的遺傳工程，又叫基因剪接或核酸體外重組。操作分五步，A.先從供體細胞中選擇獲取帶有目的基因的DNA片段；B.將目的DNA的片段和質粒在體外重組；C.將重組體轉入受體細胞；D.重組體克隆的篩選與鑒定；E.外源基因表達產物的分離與提純。在環(huán)境保護方面，利用基因工程獲得了分解多種有毒物質的新型菌種。例如將降解氯化芳香化合物的基因和降解甲基芳香化合物的基因分別切割下來組合在一起構建成工程菌，使它同時具有降解上述兩種物質的功能。美國已將降解2, 4二氯苯氧乙酸的基因片段組建到質粒上，將質粒轉移到快速生長的受體菌體內構建成高效降解