第8章微生物课件.ppt

《第8章微生物课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第8章微生物课件.ppt（58页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、第 八 章 微 生 物 生 态,微生物生态学： 研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系。 各种环境中的微生物的种类、分布； 微生物和其它生物的关系； 微生物与物质循环；,生态系统： 在一定的空间内生物的成分和非生物的成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位。,生态学：研究生物与其周围生物和非生物环境之间相 互关系的一门科学。,第一节、自然界中的微生物分布与菌种资源开发,（一）土壤中的微生物 土壤：固体无机物(岩石和矿物质)、有机物、水、空气。微生物的大本营。 土壤微生物：种类多、数量多、代谢潜力巨大，主要的微生物源。 细菌最多，其次为放线菌，真菌、藻类、原

2、生动物,一、微生物在自然界中的分布,1）土壤微生物的数量和分布主要受到营养物、含水量、氧、温度、pH等因子的影响，并随土壤类型的不同而有很大变化。,土壤中的微生物分布特点：,土壤微生物的作用： 生物地球化学活性，即对有机碳、氮、硫、磷和其它有机化合物的矿化作用。,2）土壤微生物的数量和分布受季节影响；,3）微生物的数量也与土层的深度有关。,（二）水体中的微生物,6）水体自身存在自我净化作用：,1、江河水,1）数量和种类与接触的土壤有密切关系；,2）呈垂直分布,3）多是吸附在悬浮在水中的有机物上及水底；,4）多能运动，有些具有很异常的形态（如柄细菌）；,5）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且

3、有很多对健康不利的细菌，因此不宜作为饮用水源；,严重污染的水会通过食物链的生物 放大作用危害人类健康,饮用水的微生物指标： 总菌数： 100个/ml 大肠杆菌： 3 个/L,2、海水 主要包括：藻类、芽孢杆菌属、假单胞菌属、弧菌属、发光细菌。,5）更明显的垂直分层分布（透光区、无光区、深海区、超深渊海区）,1）嗜盐。,2）低温生长，除了在热带海水表面外，在其它海水中发现的细菌多为嗜冷菌。,3）大多数海洋细菌为G细菌，并具有运动能力。,4）耐高压（特别是生活在深海的细菌）。,（三）空气中的微生物,6）与人类的关系：传播动、植物疾病 ，造成食品及发酵生产中的污染,1）无固定的微生物区系，主要以气溶

4、胶形式存在,2）来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动；,3）种类主要为真菌和细菌，一般与其所在环境的微生物种类有关；,4）数量取决于尘埃数量；,5）停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因素有关；,（四）工农业产品上的微生物,1微生物引起的工业产品的霉腐,工业制品：用动植物产品作原料来制造 塑料、建筑涂料等也有很多微生物可以分解、利用 光学仪器上的镜头，建筑泥浆、钢缆、地下管道、金属材料等，各种电讯器材、文物、书画等也可被多种特殊微生物所破坏。,2食品、农副产品上的微生物,不利影响：,由于微生物的生长繁殖而腐烂、变质，不能再食用或使用； 病原微生物进入人体的重要途径，引起传染性疾病； 很

5、多微生物在食品、农产品上生长后会产生对人有害的毒素； 肉毒毒素、黄曲霉素等,可采用多种方法防止微生物对食品等的破坏,利用特定的微生物制备风味食品，如酱制品、 米酒、腌酸菜等；,有利影响：,（五）极端环境下的微生物,1、嗜热微生物 嗜热微生物是一类生活在高温环境中的微生物，如火山口及其周围区域、温泉、工厂高温废水排放区等。,兼性嗜热菌,专性嗜热菌,极端嗜热菌,耐热菌（45-55 ）,超嗜热菌（113 ,嗜热菌的类型：,隐蔽热网菌 （Pyrodictium occultum）,嗜酸热硫化叶菌 （Sulfolobus acidocaldarius）,水生嗜热杆菌 (Thermus aquaticus

6、),嗜热机制： 类脂的含量 重要代谢产物的 迅速再合成 大分子的热稳定性 蛋白质合成系统的热稳定性,2、嗜冷微生物 嗜冷菌：最适生长温度低于15 耐冷微生物：能在0 以下生长，最适生长温度为20-40 主要分布于极地、深海、高山、冰窖和冷藏库,3、嗜酸微生物 只能生活在低pH（4）的条件下 耐酸微生物：也可在中性环境中生长。,4、嗜碱微生物：专性生活在pH10-11的碱性条件下,5、嗜盐微生物：在高盐浓度下才能生长,6、嗜压微生物：在高静水压环境生长（500-1035大气压）,7、抗辐射微生物,极端环境微生物研究的意义： (1)开发利用新的微生物资源，包括特异性的基因资源； (2)为微生物生理

7、、遗传和分类乃至生命科学及相关学科许多领域，如：功能基因组学、生物电子器材等的研究提供新的课题和材料； (3)为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。,1、人体的正常菌群 生活在健康动物各部位、数量大、种类较稳定、一般能发挥有益作用的微生物种群，称正常菌群。,(六）生物体内外的正常菌群,（4）降解食物残渣；,正常菌群的生理作用：,（1）生物拮抗作用；,（2）刺激免疫应答；,（3）合成维生素，如核黄素、生物素、叶酸、吡哆醇等；,（1）由于机体的防卫功能减弱,引起自身感染。 （2）由于正常菌群寄居部位的改变，发生了定位转移，也可引起疾病。 例如大肠杆菌进入腹腔或泌尿道，可引起腹膜炎、泌尿道感染。,

8、条件致病菌,人体的正常微生物菌群某些微生物一旦进入非正常聚居部位，或生态结构发生改变而引起人类疾病。,菌群失调 在正常情况下，人体和正常菌群之间以及正常菌群中各细菌之间，保持一定的生态平衡，如果生态平衡失调，以至机体某一部位的正常菌群中各细菌的比例关系发生数量和质量上的变化，称为菌群失调。,菌群失调的常见诱因： 主要是使用抗生素、同位素、激素、患有慢性消耗性疾病时肠道、呼吸道、泌尿生殖道的功能失常也是重要原因。,2、无菌动物和悉生生物 无菌动物：是指不能检出任何活的微生物和寄生虫的动物 悉生生物：指整个个体不携带或只携带已知微生物的生物,3、根际微生物和附生微生物 根际微生物：生活在植物根系周

9、围土壤中的微生物， 为正常菌群，多为G- 细菌 附生微生物：生活在植物地上部分表面的微生物 如植物叶面的微生物,第二节 微生物与生物环境之间的关系,固氮菌:利用纤维素分解菌产生的有机酸作为碳源和能源而大量繁殖，并进行固氮；使纤维素分解菌也避免因为自身代谢产物积累过多而中毒； 纤维素分解菌:利用固氮菌提供氮素营养。,一、互生 定义：两种生物可以独立生活，也可以形成相互的联合，对一方有利，或双方都有利。,1、微生物间的互生关系 固氮菌和纤维素分解菌，两者互生关系较为典型。,3、微生物与高等植物之间的互生关系 根际微生物与高等植物间也为互生关系。,2、微生物与人及动物间的互生关系 人及动物与其正常菌

10、群即是互生关系。,植物根在生长过程中，向周围土壤中分泌各种有机物质，并有些脱落物，都为微生物提供所需的营养物质，植物发达的根系改善了土壤结构，水分和空气条件，有利于微生物的生长。,二、共生 定义：两种微生物紧密地生活在一起，彼此依赖，相互为对方创造有利的生存条件。,特点：在生理上相互分工，互换代谢活动的产物；在组织上形成了新的结构，一旦彼此分离，各自就不能很好地生活。,（一）微生物间的共生-地衣 地衣组成：真菌（子囊菌，担子菌）、单细胞藻类（绿藻，蓝藻）,地衣的结构：形成有固定形态的叶状结构，真菌无规则地缠绕藻类细胞，或二者组成一定的层次排列。,地衣的代谢：地衣中的真菌和藻类已形成特殊形态的整

11、体了，在生理上相互依存，真菌营异养生活，藻类制造养料，真菌提供水分、无机盐供藻类光合作用。,（二）微生物与植物间的共生体 1、根瘤：豆科植物与固氮菌共生、非豆科植物与放线菌共生,2、菌根菌和植物 菌根：有些真菌能够在一些植物的根上发育，菌丝体着生根的表面或侵入根内，形成两种生物的共生体菌根。,菌根作用：帮助植物吸收水分和养料； 调节植物代谢； 增强植物抗病能力,菌根的种类： （1）外生菌根：主要分布于木本的乔、灌木；可形成菌套；或哈蒂氏网,（2）内生菌根： 菌丝体存在于根皮层薄壁细胞之间，并且进入细胞内部，而在根系较少，因此具内生菌根的植物，一般都保留着根毛。最常见和最重要的是泡囊-丛枝状菌根

12、,（三）微生物与动物共生 1、微生物与昆虫的共生：,内共生：昆虫与其细胞内的共生性细菌 这些细胞内的共生性细菌能为宿主提供B族维生素，使昆虫能以缺乏维生素的植物为生。,外共生：例如白蚁与其肠道内的微生物之间的共生 食木质的白蚁自身并不能分解纤维素，必须依赖肠道内共生的原生动物和细菌通过厌氧发酵过程来分解纤维素。,2、瘤胃微生物 牛羊等反刍动物，草是主要饲料，但它们本身没有分解纤维素的能力，而是靠瘤胃微生物帮助分解，使纤维素变成能被牛羊吸收的糖类。,三、寄生 定义：一种生物侵入另一种生物体内吸取自己所需要的营养物质进行生长繁殖，在一定的条件下对后者造成损害或死亡的现象,类型： 专性寄生（寄生物离

13、开寄主不能生活） 兼性寄生（寄生物可离开寄主营腐生生活）,（一）微生物间的寄生关系 1、噬菌细菌：一种细菌可以寄生在另一种细菌体内，如蛭弧 菌能寄生在大肠杆菌等许多-菌体内。 2、真菌间：一种真菌寄生在另一种真菌,（二）微生物对植物的寄生 微生物对植物的寄生很普遍，这是植物发生病害的重要原因，能引起植物病害的微生物称为植物病原微生物。,（三）微生物对人与动物的寄生 微生物在人体和动物体内寄生引起人与动物的传染病，这些微生物称为动物病原微生物。 冬虫夏草真菌寄生于昆虫,类型： 1、非特异拮抗关系：如乳酸菌能产生乳酸，能抑制腐败菌的生长，酸菜泡菜不易烂就因如此。,四、拮抗 一种微生物生命活动中，通

14、过产生某些代谢产物或改变环境条件，能抑制其它微生物的生长繁殖，或毒害杀死其它微生物的现象。,2、特异拮抗关系：一种微生物在生命活动中，能产生某种或某类特殊代谢产物，具有选择性地抑制或杀死其它种微生物。如青霉素产生与病原菌之间关系。,五、捕食 定义：一种大型的生物直接捕捉、吞食其他小型生物来满足生存需要的现象,类型： 1、原生动物：捕食水体和土壤中的细菌，放线菌，真菌的孢子及单细胞藻类为食 2、捕食性真菌：捕食线虫,自然界的物质循环：由无机物转化成有机物，再由有机物转化成无机物。,无机物,有机物,光合作用,分解作用,生产者：从无机物合成有机物，如植物、微生物 消费者：利用有机物进行生活，如动物

15、分解者：分解有机物成无机物，如微生物,第三节 微生物与自然界物质循环,微生物在生态系统中的地位,1、有机物的主要分解者；,分解生物圈内存在的动物和植物残体等复杂有机物质，并最后将其转化成最简单的无机物，再供初级生产者使用。,2、物质循环中的重要成员；,微生物参与所有的物质循环，大部分元素及其化合物都受到微 生物的作用。在一些物质的循环中，微生物是主要的成员，起 主要作用；而一些过程只有微生物才能进行，起独特作用；而 有的是循环中的关键过程，起关键作用。,3、生态系统中的初级生产者；,光能营养和化能营养微生物具有初级生产者所具有的二个明显特征，即可直接利用太阳能、无机物的化学能作为能量来源，另一

16、方面其积累下来的能量又可以在食物链、食物网中流动。,4、物质和能量的贮存者；,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生物量，贮存着大量 的物质和能量。,5、地球生物演化中的作用；,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、植物出现 打下基础。,微生物在自然界物质循环中的作用 1、碳素循环 2、氮素循环 3、硫素循环 4、磷素循环,（一）微生物在碳素循环中的作用 既参与固定CO光合作用，又参与再生CO的分解作用。,2、分解作用：陆地和水域的有氧条件中，通过好氧微生物分解被彻底氧化为C

17、O ；在无氧条件中，通过厌氧微生物发酵被不完全氧化成有机酸、甲烷、氢和CO 。 分解有机碳化物的微生物：主要有细菌、真菌和放线菌。,1、光合作用：藻类，蓝细菌和光合细菌通过光合作用，将大气和水体中的合成为有机碳化物。 有氧区域以蓝细菌和藻类占优势；而在无氧区域则以光合细菌占优势。,（二）微生物在氮素循环中的作用,氮素循环包括：固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用。,1、固氮作用：分子态氮被还原成氨和其他氮化物的过程。 自然界氮的固定，有两种方式，一是非生物固氮；二是生物固氮；,2、氨化作用 微生物分解有机氮化物产生氨的过程。 很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物，氨化作用产生

18、的氨，一部分供微生物，植物同化，一部分被转变成硝酸盐。,、反硝化作用 微生物还原硝酸盐，释放出分子态氮和的过程。 反硝化作用细菌。,3、硝化作用 微生物将氧化成硝酸盐的过程。 整个过程由两类细菌分两个阶段进行。第一阶段是被氧化为亚硝酸盐，靠亚硝酸细菌完成，第二阶段是亚硝酸盐被氧化为硝酸盐，靠硝酸盐细菌完成。,（三）微生物在硫素循环中的作用,硫素循环可划分为分解作用、同化作用、无机硫的氧 化作用和无机硫的还原作用。,有机硫化物,硫酸盐,元素,分解作用,分解作用,同化作用,同化作用,无机硫的氧化作用,无机硫的氧化作用,无机硫的还原作用,1、分解作用： 动、植物和微生物尸体中的有机硫化物，被微生物降

19、解成无机物（硫酸盐、等）的过程。 2、同化作用 微生物利用硫酸盐和，组成本身细胞物质的过程。细菌、放线菌、真菌中都有能利用硫酸盐作为硫源的种类。仅少数微生物同化。,3、无机硫的氧化作用 微生物氧化硫化氢、元素或e等生成硫酸盐的过程。 主要是硫细菌。 4、无机硫的还原作用 在厌氧条件下微生物将硫酸盐还原成的过程。 硫酸盐还原细菌。（脱硫弧菌属、脱硫肠状菌属）,有机硫化物,硫酸盐,元素,分解作用,分解作用,同化作用,同化作用,无机硫的氧化作用,无机硫的氧化作用,无机硫的还原作用,（四）、磷素循环 磷素循环主要包括无机磷的溶解、无机磷的同化、有机磷的矿化,第四节 微生物与环境保护,一、水体的污染与环

20、境的微生物治理,富营养化：水体中氮、磷等元素含量过高而引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖,赤潮：咸水水体中的富营养化的结果,活性污泥（P273）： 指由一种活细菌、原生动物和其它微生物群聚集在一起组成的凝絮团，在污水处理中有很强的吸附、分解有机物或毒物的能力。,曝气池,几个名词（P271） 生化需氧量(BOD):水中有机物含量的一个间接指标.一般指1升污水或待测样品中所含的的一部分易氧化的有机物,当微生物对其氧化分解时,所消耗的水中溶解氧的毫克数(mg/L). 化学需氧量(COD):1升污水中所含有机物在强氧化剂将它氧化后,所消耗氧的毫克数(mg/L),二、沼气发酵（P275） 产甲烷细菌在厌氧的条件下，利用H2还原CO2等碳源营养物质，产生细胞物质、能量和代谢废物-CH4的过程。,三、利用微生物检测环境污染（P281） 发光细菌：是一类G-、长有极生鞭毛的杆菌或弧菌，兼性厌氧，在有氧条件下能发出475-405nm的荧光。,思考题： 1、举例微生物与其它生物之间的几种相互关系。 2、微生物在自然界物质循环中的作用？ 3、极端环境中的微生物主要包括哪些类型？你认为它们有哪些开发价值和研究意义,