《微生物学2012课件第八章微生物的生态》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微生物学2012课件第八章微生物的生态（85页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、上节内容回顾,基因重组的定义 转化、转导及结合的区别,第八章 微生物的生态,第一节 微生物在自然界中的分布与菌种资源的开发 第二节 微生物与生物环境间的相互关系 第三节 微生物与自然界物质循环 第四节 微生物与环境保护,第一节 微生物在自然界中的分布与菌种资源的开发,一 微生物在自然界中的分布 二 菌种资源的开发,（一）土壤中的微生物 1土壤的生态条件：营养、水分、空气、酸碱度（大多数为5.58.5 ）、渗透压（0.30.6Mpa）和温度条件都适于微生物的生存,因此土壤是最丰富的“菌种资源库”。,一、微生物在自然界中的分布,2 土壤中微生物的分布情况：（数量类递） 细菌放线菌霉菌酵母菌藻类原生
2、动物 107 106 105 104 103 102个/g,Proportion of different soil microorganisms in soil,3 土壤中微生物的含量与土壤有机质含量直接相关，可以通过测定土壤中微生物量来反映肥力状况。 表层耕作土中微生物含量最高，耕作层厚度2030cm，地表土受阳光直接照射，其中微生物含量较低。 采集土样时一般要刮开表土2 3cm后采样。,我国各主要土壤的含菌量(万/克干土),土类 地点 细菌 放线菌 真菌 暗棕壤 黑龙江呼玛 2,327 612 13 棕壤 辽宁沈阳 1,284 39 36 黄棕壤 江苏南京 1,406 271 6 红壤
3、浙江杭州 1,103 123 4 砖红壤 广东徐闻 507 39 11 磷质石灰土西沙群岛 2,229 1,105 15 黑土 黑龙江哈尔滨 2,111 1,024 19 黑钙土 黑龙江安达 1,074 319 2 棕钙土 宁夏宁武140 11 4 草甸土 黑龙江亚沟 7,863 29 23 嵝土 陕西武功 951 1,032 4 白浆土 吉林皎河 1,598 55 3 滨海盐土 江苏连云港 466 41 0.4,（二）水体中的微生物 1 微生物的来源：来自水体、土壤、空气及动物的排泄物等。,2 不同水体中微生物的种类 自然界江河湖海等各种淡水与咸水水域中都生存着相应的微生物。 水域中微生物的
4、种类和数量与水域的有机物、无机物的种类和含量、光照、酸碱度、渗透压、温度、含氧量和有毒物质的含量有密切关系。 水体微生物分为清水型水生微生物和腐败型水生微生物；,3 饮用水的微生物学标准 细菌菌落总数（CFU）：100个以下细菌为正常，超过500个即不能饮用。可通过平板菌落法检测饮用水细菌是否超标。 总大肠菌群数：采用多管发酵法测定。,在饮用水的微生物安全检测中，普遍采用正常的肠道细菌作为粪便污染指标，而不是直接测定肠道致病菌。总大肠菌群是指一群需氧及兼性厌氧的，在37生长时能使乳糖发酵，在24小时内产酸产气的革兰氏阴性无芽孢杆菌。总大肠菌群含量是指每升水样所含有的总大肠菌群的数目。水样中总大
5、肠菌群的含量，表明水被粪便污染的程度，而且间接表明有肠道致病菌存在的可能性。国标值3个/L。,（三） 空气中的微生物 1 空气微生物的来源：来自土壤、水体及人和动物体的排泄物等，以微粒、尘埃等形式飘逸到空气中而造成的（以细菌、真菌为主）。,2 空气中的环境条件：无营养和水分、紫外线直射，因此空气只是微生物的暂存场所。 3 存在状态：漂浮，短暂停留，以吸附于尘埃微粒上的形式存在。空气中的尘埃颗粒数与微生物数量有直接关系。,4 分布：越接近地面的空气含菌量越高，目前人类检测到微生物存在的最高处为85km的高空。 5 种类：球菌、芽孢杆菌、产色素细菌、真菌孢子,6空气中微生物数量的测定：培养皿沉降法
6、、液体阻留法。 7 空气中微生物的杀灭与去除：紫外线照射、甲醛熏蒸、药物喷雾、过滤除菌等，常用的过滤介质有棉花、纱布、石棉滤板、活性炭或超细玻璃纤维过滤纸等。,（四） 工农业产品中微生物 1 工业产品的霉腐 霉变：指由霉菌引起的劣化； 腐朽：泛指在好氧条件下，微生物酶解木质素和纤维素等物质使材料的力学性质严重下降的现象； 腐烂：含水量较高的产品经细菌生长、繁殖后所引起的变软、发臭性的劣化； 腐蚀：主要指由硫酸盐还原细菌、铁细菌或硫细菌引起的金属材料的侵蚀、破坏性劣化。,2 食品上的微生物，产生毒素影响食品质量。加入苯甲酸、山梨酸及脱氢醋酸等化学防腐剂或乳酸链球菌素来抑制腐败微生物的生长。 食品
7、安全主要检测食品中细菌总数和总大肠菌群数等指标 3农产品上的微生物会产生毒素，尤其是黄曲霉毒素影响其质量或是致癌。,（五） 极端环境下的微生物 1、嗜热菌：细胞内酶、蛋白有较高的热稳定性。细胞膜上具有高熔点的脂肪酸。 tRNA周转率大，GC含量高 Taq酶：主要应用于PCR技术中，来源于嗜热微生物； 多存在于草堆、厩肥、温泉、堆肥、火山地、地热区等200300（40以下不生长，7080、7095最适合）,2、嗜冷微生物（南北极 -600）细胞膜中不饱和脂肪酸含量高，世代周期长 3、嗜酸菌：只能在pH 4以下生存，属于化能自养菌，如硫细菌，被广泛应用于微生物冶金、生物脱硫。 4、嗜碱菌：专性生活
8、在pH10-11的碱性条件下，多为古老的细菌。嗜碱性微生物产生大量的碱性酶，包括蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、纤维素酶等，广泛应用于洗涤剂和其他用途。,5、嗜盐菌：必须生活在12-30 NaCl中的称为极端嗜盐菌，细胞内含盐量大；浓缩钾离子，排斥钠离子。酶耐盐，视紫红质起氢泵作用及排盐作用 6、嗜压菌：深海中；生长周期长，4个月的延滞期，1个月的对数期，稳定期一年,（六）生物体内外的正常菌群 1 人体的正常微生物区系 正常菌群：生活在健康动物各部位，数量大、种类较稳定且一般是有益无害的微生物，称为正常菌群。 正常菌群与人体的关系：一般能维持平衡，菌群内部的各种微生物之间也是相互制约而维持相对稳定。,
9、正常菌群是相对的、可变的、有条件的： 机体防御机能减弱时，一部分正常菌群会成为病原微生物； 正常菌群在非正常部位时也可引起疾病； 由于外界因素的影响，破坏了各种微生物之间的相互制约关系，正常菌群也会引起疾病（菌群失调症）。,2 无菌动物与悉生生物 无菌动物（germ-free animal）：体内外检查不到任何正常菌群的动物 悉生生物（gnotobiotics）：已经人为接种某已知纯种微生物的无菌动物,3 根际微生物与附生微生物,根际微生物（rhizosphere microorganism）：植物根系经常向周围土壤分泌各种外渗物质，故根际有大量微生物活动。种类组成受植物的种类和植物发育阶段影
10、响。,附生微生物（epibiotic microbe）：指生活在植物体表面，主要借其外渗物质或分泌物质为营养的微生物。叶面微生物是主要的附生微生物。,二 菌种资源的开发 （一）采集菌样：了解目标菌分布情况、首选样品是土壤。 （二） 富集培养：利用加富培养基的原理，将土样加入到加有某些特殊营养物的培养液中，使样品中少量的能分解利用该营养物的微生物大量繁殖，以提高其在群体中的比例，使之便于分离。,（三）纯种分离：利用选择性或鉴别性培养基，采用稀释分离法; （四）性能测定：采用液体培养，分析发酵液成分。,第二节 微生物与生物环境间的相互关系,互生关系 共生关系 寄生关系 拮抗关系 捕食关系,一 互生
11、关系,指两种可以单独生活的生物，当它们生活在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方或偏利于一方的一种生活方式 （一）微生物间的互生关系 自生固氮菌与纤维素分解细菌 氧化乙酸脱硫单胞菌与一种绿硫细菌,（二）人体肠道正常菌群：（含一定寄生关系） 作用：排阻，抑制外来致病菌；提供若干维生素；产生若干酶类，一定程度的固氮作用（新几内亚人）；产生气体和粪臭物质,（三）混菌培养与生产实践 许多是纯菌株所不能合成而只有混合菌株才能完成的反应。混菌培养比纯菌培养作用更快、更有效和更简便。 如产甲烷杆菌与产乙酸菌。,二 共生关系,两种生物共居在一起，相互协作、相依为命，不能分开的一种相互关系 （一） 微生物间的
12、共生关系： 真菌和藻类共生形成地衣；草履虫与小球藻；厌氧生物处理中的S-菌株和M.O.H（布氏甲烷杆菌）。,（二）微生物与植物间的共生关系 根瘤菌与豆科植物间的共生关系； 兰科、杜鹃科与菌根菌；,（三）微生物与动物间的共生关系 蟑螂、白蚁与其消化道中的某些原生动物； 反刍动物与其瘤胃微生物,三 寄生关系,一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内或体表，从中取得营养和进行生产繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。 （一）微生物间的寄生关系：噬菌体与细菌；蛭弧菌与寄生细菌,（二）微生物与动、植物间的寄生关系 真菌中的白粉菌属等致病菌及烟草花叶病毒等植物病毒与植物； 动物病原微生物与动物；,四
13、拮抗关系,某种生物产生的某种代谢物可抑制他种生物的生长发育甚至杀死它们的一种相互关系。 因某种微生物的生长而引起的其他条件改变（如缺氧、pH改变）抑制他种生物的现象。 乳酸菌：改变pH，抑制不耐酸细菌的生长 产生抗生素的微生物与其他菌株,五 捕食关系 一种较大型的生物直接捕捉、吞食另一种小型生物以满足其营养要求的相互关系 原生动物与细菌、真菌等,上节回顾,土壤微生物的种群特征及分布特征 空气微生物的检测方法和杀灭方法 正常菌群、附生微生物的定义 资源微生物的筛选过程 互生、共生、寄生的含义,第三节 微生物与自然界物质循环,一 微生物在物质循环中的地位 二 碳素循环 三 氮素循环 四 硫素循环与
14、细菌沥滤,生物进化中，分为单极生态系统、双极生态系统、三极生态系统 单极生态系统：厌氧的异养生物利用海洋中的有机物，主要为分解作用。 双极生态系统：蓝细菌放氧型光合作用；自养与异养共存； 三极生态系统：真核植物、蓝细菌生产者和动物消费者（自养）及细菌、真菌所构成的分解者。,一 微生物在物质循环中的地位,二 碳素循环,微生物的作用就是把有机物中的碳元素尽快矿化和释放，从而使生物界处于一种良好的碳平衡环境。 90的二氧化碳是靠微生物的分解作用而形成的。复杂的有机化合物（纤维素、半纤维素、淀粉、果胶等）由土壤中的一些特殊的微生物来分解。 如：真菌木质素； 真菌、放线菌、细菌及原生动物纤维素； 真菌、
15、放线菌半纤维素,Carbon cycle,醇+有机酸 H2+CO2,碳、氢、氧元素在自然界中的循环,有氧条件下 无氧条件下 光合作用 ”发酵作用 呼吸作用,CO2+H2O O2+ “ CH2O”,CH4 甲烷产生作用 化石燃料,三 氮素循环,含氮素的化合物：铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐、有机含氮物、氮气。,1、生物固氮 2、硝化作用 定义：土壤或水体中的氨态氮经化能自养菌的氧化而成为硝酸态氮的过程。 过程：两阶段（1）由亚硝化细菌参与，铵亚硝酸；（2）由硝化细菌参与，亚硝酸硝酸。,微生物参与的氮素转化有,3、硝酸盐同化作用：NO3-NH4氨基酸蛋白 4、氨化作用：有机物中的氮（蛋白质、尿素）NH3
16、5、铵盐同化作用：NH4氨基酸、蛋白及其他 6、异化性硝酸盐还原作用：NO3-作为呼吸链的末端受体，从而被还原为NO2-,7、反硝化作用（脱氮作用） NO3-NO2-N2 （使土壤中的氮元素损失） 定义：由硝酸盐还原成NO2并进一步还原成N2的过程（广义）。狭义的反硝化作用仅指由亚硝酸还原成N2的过程。 条件：厌氧（淹水的土壤或死水塘中） 8、亚硝酸氨化作用 NO2-羟胺NH3,四 硫素循环与金属沥滤,1、同化性硫酸盐还原作用：SO42-还原态的硫（S、H2S）蛋白质 2、脱硫作用： 厌氧条件：蛋白质或硫矿H2S 好氧条件：H2SS或H2SO4 SH2SO4 3、异化性硫酸盐还原作用：H2SO4H2S 4、异化性硫还原作用：SH2S,细菌冶金（黄铜矿）,细菌沥滤：又称细菌浸出或细菌冶金。 利用化能自养的硫化细菌对矿物中的硫或硫化物的氧化作用，让其不断制造和再生酸性浸矿剂
