微生物学教学课件-第11章-微生物生态

第11章微生物生态环境中的微生物0

1高至地球大气层，深至地球的黑暗深处，微生物无处不在（1）微生物生态系统3研究物生态微生定义实践意义微生物群落及其非生物环境的动态综合体开发新的微生物资源各种环境因子对微生物区系的作用研究生物的进化微生物区系对外界环境的反作用评价环境条件的变化具有一定结构和功能的开放系统确定生态系统的运作模式（2）土壤微生物4提供了良好的碳源、氮源和能源矿质元素、水分、酸碱度、渗透压适中环境条件适宜70-90%细菌；放线菌和真菌次之；藻类和原生动物较少元素循环扮演重要角色，构成土壤肥力土壤的营养状况、温度、深度、水分和pH等影响其分布微生物天然培养基最丰富的“菌种资源库”土壤是由岩石及多种复杂相互作用而长期发展的产物（3）水体微生物5微生物栖息的第二大天然场所污染物输入，藻类大量繁殖，腐生菌较多微生物种类与季节、水体深度有很大关系淡水环境海洋营养水平低，盐度高、有机物含量少、温度低、深海静水压力大等特点海洋微生物多是需盐、嗜冷和耐高渗透压的微生物海洋环境（4）空气中的微生物6营养物质和水分缺乏，还有强烈的紫外线的照射非良好场所来源：土壤、水体、各种腐烂的有机物以及人和动植物体上的微生物由于人类生产活动或自然环境因素进入到大气中。存在形式：以气溶胶的形式存在。空气中的微生物主要是非病原性腐生菌，但在一些公共场所中，如医院，空气中的微生物还有病原菌。（5）极端环境微生物7嗜热菌45℃以上，分布于草堆、厩肥、温泉、煤堆、火山地、地热区土壤及海底火山附近等处应用：发酵；废物处理；耐热酶嗜冷菌15℃以下，分布在南北极地区、冰窖、高山、深海和土壤深处等的低温环境中细胞膜含有大量不饱和脂肪酸应用：酶制剂嗜酸菌pH5以下，分布在酸性矿水、硫磺池、酸性热泉和酸性土壤等处能产生硫酸应用：细菌冶金特殊脂类，使膜变硬（5）极端环境微生物8嗜碱菌pH9以上，分布于碱性湖泊和高碳酸盐土壤依靠着细胞质膜蛋白的调控作用。部分嗜碱菌能够分泌水解酶，如蛋白酶和脂肪酶。嗜盐菌盐浓度＞0.5mol/L，分布在自然含盐环境和人工含盐环境，如盐湖、晒盐场多为古细菌，它的紫膜具有质子泵和排盐的作用。可用于制造生物能电池和海水淡化装置。嗜压菌无法生活在常压，分布在深海底部和深油井等特殊环境蛋白质主要表现为具有紧密的疏水核心。研究比较困难，需要特殊加压设备。抗辐射微生物对辐射仅有抗性或耐受性

具有多种防御机制，能使它免受放射线的损伤，或能在损伤后加以修复。拥有多个基因组拷贝，能够经受住寒冷、真空、干旱和辐射考验。

被用于处理核废料的污染。（6）植物内生菌9中性内生微生物：对宿主无明显有害或有益作用有益内生微生物：可以给宿主植物提供有益的作用内生病原微生物：可能造成植物损失或死亡分类生物防治：微生物农药、增产菌或作为潜在的生防载体菌生物联合修复：重金属富集、有机物去除，降低农作物产品的污染物残留应用（7）肠道微生物10消化吸收的重要场所维持正常免疫防御功能宏基因组、鸟枪测序法等研究治疗肠道微生物失调动物肠道中存在的数量庞大的微生物，这群微生物依靠动物的肠道生活，同时帮助寄主完成多种生理生化功能。人体代谢的重要参与者治疗糖尿病的突破口微生物分子生态学0

2研究微生物与微生物、微生物与其他生物、微生物与环境之间相互关系的分支学科（1）微生物分子生态学方法12一、核酸杂交技术点渍杂交技术简单易行，结果准确，适用范围广测定目的基因在某种特定组织或培养环境中的表达强度荧光原位杂交技术结合了分子生物学的快速检测鉴定和显微技术的形态分析优势对复杂的环境样品中难培养和未培养的微生物进行菌种鉴定、数量及细胞形态等进行分析与其他技术联合使用可以获得微生物的更多信息（1）微生物分子生态学方法13二、DNA指纹技术三、高通量测序技术扩增的rDNA限制酶切分析技术随机扩增多态性DNA技术研究微生物群落动态变化应用现代基因组学的技术直接研究自然状态下的微生物的有机群落MPSSPolonySequencing变性梯度凝胶电泳和温度梯度凝胶电泳454焦磷酸测序……微生物之间的相互关系0

3共栖、共生、竞争、拮抗、寄生和捕食3微生物之间的相互关系15可分可合，合比分好（1）共栖关系互相依赖，各自获利（2）共生关系致它于死地（3）寄生关系偏利共栖关系：好氧微生物与厌氧微生物共栖；微藻和菌的共栖互利共栖关系：纤维分解微生物和固氮细菌的共栖；热纤梭菌在环境中常和一些非降解纤维素的细菌共栖外寄生：不直接接触，依靠其胞外酶溶解敏感菌群，使敏感菌群释放出营养物质供其生长繁殖内寄生：进入宿主体内，病毒寄生于细菌、放线菌和蛭弧菌，蛭弧菌寄生于细菌，真菌寄生于真菌、藻类等互惠共生生物体：真菌与相应藻类或蓝细菌形成的稳定的胞外共生群落3微生物之间的相互关系16(4)拮抗现象a、微生物的代谢活动改变了环境条件，而使环境不适宜于其他微生物类群的生长和代谢；b、微生物产生某些能抑制、甚至杀死其他微生物类群的代谢产物(5)捕食关系a、表面接触性捕食b、寄生性捕食或直接侵袭c、群体进攻(6)竞争关系强者生存，弱者淘汰营养竞争生存空间竞争环境条件改变，改变竞争结果微生物在生态系统中的地位与作用0

4主要作为分解者而在生态系统中起重要作用4微生物在生态系统中的地位与作用www.islide.cc「让PPT设计简单起来！」18生物与环境之间是通过食物链的能量流、物质流和信息流而保持联系，从而构成一个统一的系统。生态系统的能量流动，通常是沿着生产者→消费者→分解者进行单方向流动在能量流动过程中，存在“浪费”现象“浪费”部分以热能的方式返回环境（1）能量流中地位：分解者初级生产者主要分解者物质循环中的重要成员物质和能量的储存者（2）食物链中地位（3）微生物与生物地球化学循环19保持生态系统中的物质和能量流动处于平衡状态；对于动物和植物群体的生长和生存是必不可少的；消除环境污染物；决定了生态系统中的生产力。重要的意义CO2的固定和CO2的再生一、碳素循环（3）微生物与生物地球化学循环20二、氮素循环固氮作用、氨化作用、同化作用、硝化作用、反硝化作用以及厌氧氨氧化（3）微生物与生物地球化学循环21三、硫素循环脱硫作用硫化作用同化作用反硫化作用四、磷素循环五、铁素循环铁的氧化和沉积铁的还原和溶解铁的吸收六、其他元素循环硅循环：可溶性硅与不溶性硅化合物之间的转化微生物与环境保护0

5微生物处理：绿色而节能1微生物对污水的处理23一、好氧生物处理——活性污泥法

活性污泥是指由菌胶团形成菌、原生动物、有机和无机胶体及悬浮物组成的絮状体，是一种特殊的、复杂的生态系统，在多种酶的作用下进行着复杂的生化反应。在污水处理过程中，它具有很强的吸附、氧化和分解有机物的能力。在静止状态时，又具有良好的沉降性能。

活性污泥中的微生物主要是细菌，占微生物总数的90%-95%。1微生物对污水的处理24一、好氧生物处理——生物膜法

生物膜是微生物高度密集的生物体，在膜的表面、中部和一定深度的内部生长繁殖着大量的各种类型的微生物，并形成有机污染物-细菌-原生动物（后生动物）的食物链。生物膜的更新：初生、生长及老化剥落，脱落后再形成新的膜。工艺：生物滤池（普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、曝气生物滤池）、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床、移动床生物膜反应器。1微生物对污水的处理25二、厌氧生物处理在无氧条件下，依靠兼性菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生化降解的过程。厌氧消化过程的“三阶段理论”：水解、发酵阶段；产氢产乙酸阶段；产甲烷阶段。1微生物对污水的处理26三、

氧化塘适宜处理生活污水以及、制革、造纸、石油化工、乙烯、焦化和农药等部门的工业废水，还可养藻、养鱼、养鸭、鹅等。利用自然生态系统大面积、敞开式净化污水的一种处理池塘，通过细菌和藻类的共生关系来分解有机污染物的一种废水处理法2微生物对废气的处理27大气污染物有氮氧化合物、二氧化硫、PM10、PM2.5、黑碳（BC）、有机碳（OC）、NH3和挥发性有机物（VOCs）微生物净化气态污染物的装置有：生物过滤、生物滴滤、生物洗涤附着在多孔、潮湿介质上的活性微生物以废气中有机组分作为其生命活动的能源或养分，转化为简单的无机物(CO2、H2O)或细胞组成物质。283微生物对固体有机废弃物的处理好氧堆肥法厌氧发酵法4微生物对农药及塑料的降解人工合成的产物的生物降解是一个缓慢的过程筛选特殊菌5微生物对重金属的污染处理生物吸附生物转化复习思考题291．什么是微生物生态学？2．为什么说土壤是微生物的天然培养基？在土壤中，哪个区域微生物含量比较高？3．宏基因组学在微生物生态学研究中的优势有哪些？4．海底热液喷口发现了哪些有意思的微生物，请举例说明它们的特别之处？5．我国饮用水标准中规定，自来水中细菌总数不得高于多少？大肠菌群数不得超过多少？6．为什么说微生物无处不在？7．你知道哪些极端微生物？试分析该极端微生物与环境的关系？