第九章微生物的生态课件.ppt
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1、 第九章第九章 微生物的生态微生物的生态生态学:生态学:研究生物及其环境条件间相互作用规律的科学研究生物及其环境条件间相互作用规律的科学。根据生态学的研究对象和采用的研究方法不同根据生态学的研究对象和采用的研究方法不同,生态学的生态学的分类不同。分类不同。微生物生态学:微生物生态学:在一定意义上也可以称为环境微生物学,是研究微生物在一定意义上也可以称为环境微生物学,是研究微生物群体与其环境系统之间相互作用及其功能表达规律的科学群体与其环境系统之间相互作用及其功能表达规律的科学。微生物生态学研究的主要三个目的:微生物生态学研究的主要三个目的:阐明自然界中微生物的生物多样性和微生物群落中不阐明自然
2、界中微生物的生物多样性和微生物群落中不同群体之间相互作用的关系;同群体之间相互作用的关系;测定自然界中微生物的活动并监测它们对生态系统的测定自然界中微生物的活动并监测它们对生态系统的影响;影响;充分挖掘特殊生态环境中有益微生物,使其更好地为充分挖掘特殊生态环境中有益微生物,使其更好地为人类服务。人类服务。微生物生态系统:微生物生态系统:微生物与其周围的环境(包括动植物)组成的具有一定微生物与其周围的环境(包括动植物)组成的具有一定结构和功能的开放系统。在自然界的任何生境中,微生物之结构和功能的开放系统。在自然界的任何生境中,微生物之间、微生物与其它生物之间、微生物与环境之间彼此影响、间、微生物
3、与其它生物之间、微生物与环境之间彼此影响、相互依存构成一个稳定的系统关系相互依存构成一个稳定的系统关系。一、一、土壤中的微生物土壤中的微生物 土壤是微生物生长繁殖的天然培养基土壤是微生物生长繁殖的天然培养基,是人类最丰富的,是人类最丰富的“菌种资源库菌种资源库”。不同类型的土壤、同一类型土壤的不同深度或不同水平不同类型的土壤、同一类型土壤的不同深度或不同水平位置,微生物种类和数量变化很大。位置,微生物种类和数量变化很大。第一节第一节 自然界中的微生物自然界中的微生物 由于表土层土壤比较干燥,且接受大量紫外线照射,所以微生物主要分布在营养条件良好、氧气含量比较丰富的浅土层 二、水体中的微生物二、
4、水体中的微生物1.淡水微生物淡水微生物1)数量和种类与接触的土壤有密切关系;数量和种类与接触的土壤有密切关系;2)吸附于悬浮在水中的有机物上及水底;吸附于悬浮在水中的有机物上及水底;3)多能)多能运动,有些具有很异常的形态(例如运动,有些具有很异常的形态(例如柄细菌柄细菌););4)靠近城市或城市下游水中的微生物多,并且有很多对健康靠近城市或城市下游水中的微生物多,并且有很多对健康 不利的细菌,因此不宜作为饮用水源;不利的细菌,因此不宜作为饮用水源;5)水体自身存在自我净化作用:)水体自身存在自我净化作用:a)致病菌一般对营养要求苛刻,因此在一般的水中只能存活致病菌一般对营养要求苛刻,因此在一
5、般的水中只能存活23天;天;b)水表微生物会受辐射等作用而被杀灭;水表微生物会受辐射等作用而被杀灭;c)原生动物等的吞噬作用;原生动物等的吞噬作用;d)由固形物吸附再沉积到水底;由固形物吸附再沉积到水底;水中的病原微生物会对水质产生重要影响水中的病原微生物会对水质产生重要影响饮用水的微生物指标:饮用水的微生物指标:总菌数:总菌数:100 100个个/mlml大肠杆菌:大肠杆菌:3 3 个个/L L在光线充足的沿岸带、湖水带分布着大量光合藻类和好氧微生物(假单胞菌、嗜纤维菌、柄细菌、生丝微菌等)深水带,光线少、溶解氧低,可见紫色和绿色硫细菌及其他兼性厌氧菌。湖底区分布着大量厌氧微生物,主要有脱硫
6、弧菌、甲烷菌、梭菌等。水体的污染水体的污染富营养化和富营养化和“水花水花”、“赤潮赤潮”水体大量的有机物或无机物,特别是磷酸盐和无机氮化合物水体大量的有机物或无机物,特别是磷酸盐和无机氮化合物水的富营养化水的富营养化藻类等过量生长,产生大量的有机物藻类等过量生长,产生大量的有机物异养微生物氧化这些有机物,耗尽水中的氧,异养微生物氧化这些有机物,耗尽水中的氧,使厌氧菌开始大量生长和代谢使厌氧菌开始大量生长和代谢分解含硫化合物,产生分解含硫化合物,产生H2S,从而导致水有难闻的气味,从而导致水有难闻的气味,鱼和好氧微生物大量死亡,水体出现大量沉淀物和异常颜色鱼和好氧微生物大量死亡,水体出现大量沉淀
7、物和异常颜色严严重重污污染染的的水水会会通通过过食食物物链链的的生生物物放放大大作作用用危危害害人人类类健健康康2.海水微生物海水微生物1)嗜盐嗜盐,真正的海洋细菌在缺少氯化钠的情况下是不能生长的;,真正的海洋细菌在缺少氯化钠的情况下是不能生长的;2)低温生长低温生长,除了在热带海水表面外,在其它海水中发现的,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;细菌多为嗜冷菌;4)耐高压耐高压(特别是生活在深海的细菌)。(特别是生活在深海的细菌)。3)大多数海洋细菌为)大多数海洋细菌为革兰氏阴性细菌革兰氏阴性细菌,并具有运动能力;,并具有运动能力;四、四、生物体内外的正常菌群生物体内外的
8、正常菌群1.人体的正常微生物区系人体的正常微生物区系 正常人体的皮肤、黏膜及肠道等部位,存在正常人体的皮肤、黏膜及肠道等部位,存在大量的大量的、种类稳定种类稳定的微生物,称为人体的微生物,称为人体正常菌群正常菌群。正常情况下,正常情况下,正常菌群与人体间是一种正常菌群与人体间是一种互生关系互生关系 正常菌群与人体保持平衡状态,菌群内部的各种微生物之间正常菌群与人体保持平衡状态,菌群内部的各种微生物之间相互制约,相对稳定。相互制约,相对稳定。皮肤表面皮肤表面:微球菌、链球菌、葡萄球菌和霉菌微球菌、链球菌、葡萄球菌和霉菌;肠道肠道:大肠杆菌、产气杆菌、变形杆菌、粪链球菌、产气荚膜梭菌、乳酸杆菌大肠
9、杆菌、产气杆菌、变形杆菌、粪链球菌、产气荚膜梭菌、乳酸杆菌 (厌氧菌占绝大多数(厌氧菌占绝大多数)正常菌群通过肠道获取营养;正常菌群通过肠道获取营养;正常菌群通过排阻、抑制外来致病菌;正常菌群通过排阻、抑制外来致病菌;能合成许多人体必需的维生素、氨基酸;能合成许多人体必需的维生素、氨基酸;可通过口服某些活的微生物制剂可通过口服某些活的微生物制剂来治疗由于正常菌群失调而导致的腹泻。来治疗由于正常菌群失调而导致的腹泻。含蜡状芽孢杆菌(含蜡状芽孢杆菌(B.cereusB.cereus)的的“促菌生促菌生”,含地衣芽孢杆菌的含地衣芽孢杆菌的“整肠生整肠生”、枯草芽孢杆菌和肠球菌的枯草芽孢杆菌和肠球菌的
10、“妈咪爱妈咪爱”、它们都是通过芽孢杆菌的生长,为肠道重新创造良好的厌氧它们都是通过芽孢杆菌的生长,为肠道重新创造良好的厌氧环境,促使肠道内正常的厌氧菌的生长繁殖。环境,促使肠道内正常的厌氧菌的生长繁殖。含双歧杆菌和乳酸菌的含双歧杆菌和乳酸菌的“金三歧金三歧”、“培菲康培菲康”、“丽珠肠丽珠肠乐乐”是通过乳酸菌产生乳酸来降低肠道是通过乳酸菌产生乳酸来降低肠道pH而抑制腐败菌的生长。而抑制腐败菌的生长。这类活的微生物制剂又称为这类活的微生物制剂又称为微生态制剂微生态制剂微生态制剂一般用于恢复肠道内的正常生态环境,微生态制剂一般用于恢复肠道内的正常生态环境,若肠道功能正常,一般不需要服用!若肠道功能
11、正常,一般不需要服用!2.无菌动物与悉生动物无菌动物与悉生动物无菌动物:无菌动物:在其体内外不存在任何正常菌群的动物。在其体内外不存在任何正常菌群的动物。悉生生物:悉生生物:人为地接种上某种或某些已知纯种微生物人为地接种上某种或某些已知纯种微生物 的无菌动物(或植物)。的无菌动物(或植物)。用于科学研究:用于科学研究:干扰因素少,操作易控制,既可进行定性分析,也可进行定量分析,干扰因素少,操作易控制,既可进行定性分析,也可进行定量分析,实验结果准确、可靠,对于了解微生物与宿主之间复杂的关系及其实验结果准确、可靠,对于了解微生物与宿主之间复杂的关系及其机理具有十分重要的作用。机理具有十分重要的作
12、用。微生物在各类工业产品上的生长所造成的产品微生物在各类工业产品上的生长所造成的产品的霉腐给人类造成了巨大的损失的霉腐给人类造成了巨大的损失!而另一方面,也想开发并推广使用可被微生物而另一方面,也想开发并推广使用可被微生物降解的产品,或利用微生物的降解特性。降解的产品,或利用微生物的降解特性。-生物可降解塑料生物可降解塑料-开发、利用纤维素开发、利用纤维素(能源、饲料)(能源、饲料)-苎麻脱胶苎麻脱胶2.食品、农副产品食品、农副产品 很多微生物在食品、农产品上生长后会产生对人有害的很多微生物在食品、农产品上生长后会产生对人有害的毒素毒素;肉毒毒素、肉毒毒素、黄曲霉素等黄曲霉素等不利影响:不利影
13、响:由于微生物的生长繁殖而由于微生物的生长繁殖而腐烂、变质腐烂、变质,不能再食用或使用;,不能再食用或使用;病原微生物进入人体的重要途径,引起病原微生物进入人体的重要途径,引起传染性疾病传染性疾病;有利影响:有利影响:利用特定的微生物制备风味食品,如酱制品、米酒、腌酸菜等;利用特定的微生物制备风味食品,如酱制品、米酒、腌酸菜等;可采用多种方法防止微生物对食品等的破坏可采用多种方法防止微生物对食品等的破坏五、五、极端环境下的微生物极端环境下的微生物 嗜热微生物嗜热微生物(thermophilles)嗜冷微生物嗜冷微生物(psychrophiles)嗜酸微生物嗜酸微生物(acidophiles)嗜
14、碱微生物嗜碱微生物(alkslinophiles)嗜盐微生物嗜盐微生物(halophile)嗜压微生物嗜压微生物(barophiles)第二节第二节 微生物生态学的研究方法微生物生态学的研究方法一、微生物生态研究中的传统方法一、微生物生态研究中的传统方法l1样品的采集、富集培养和微生物纯培养分离样品的采集、富集培养和微生物纯培养分离 l土壤和污泥样品采集土壤和污泥样品采集l水体样品的采集水体样品的采集 l空气样品的采集空气样品的采集 l生物体上微生物样品的采集生物体上微生物样品的采集 l采集样品的处理采集样品的处理(数量测定数量测定,或富集培养或富集培养,纯种分离纯种分离)2最大或然值法最大或
15、然值法l将样品用无菌生理盐水进行系列稀释,取一定稀将样品用无菌生理盐水进行系列稀释,取一定稀释度的稀释液接种于液体培养基中,培养一定时释度的稀释液接种于液体培养基中,培养一定时间后,观察各稀释度的生长情况,以统计学的方间后,观察各稀释度的生长情况,以统计学的方法求出样品中微生物的数量法求出样品中微生物的数量 3活菌计数法活菌计数法 l即平板活菌计数即平板活菌计数.该法测定的是样品中所含的限该法测定的是样品中所含的限时可培养的活的微生物数量,对于那些不可培养时可培养的活的微生物数量,对于那些不可培养的微生物,将不可能统计在内。的微生物,将不可能统计在内。l对于非培养态微生物的多样性和分布的研究,
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