微生物生態(tài)學(xué)

1、第九章 微生物生態(tài)學(xué)第一節(jié) 自然界中的微生物一、 土壤中的微生物土壤微生物種類多、數(shù)量多，是微生物的大本營。二、水體中的微生物飲用水的微生物指標(biāo)：總菌數(shù)： < 100個(gè)/ml大腸桿菌：< 3 個(gè)/L水體的污染富營養(yǎng)化和“水花”、“赤潮”2. 海水微生物1）嗜鹽，2）低溫生長，除了在熱帶海水表面外，在其它海水中發(fā)現(xiàn)的 細(xì)菌多為嗜冷菌3）大多數(shù)海洋細(xì)菌為革蘭氏陰性細(xì)菌，并具有運(yùn)動(dòng)能力；4）耐高壓（特別是生活在深海的細(xì)菌）三、 空氣中的微生物微生物學(xué)的基本技術(shù)：無菌操作技術(shù)四、 生物體內(nèi)外的正常菌群1. 人體的正常微生物區(qū)系正常菌群通過排阻、抑制外來致病菌；能合成許多人體必需的維生素、氨

2、基酸；條件致病菌：人體的正常微生物菌群一旦進(jìn)入非正常聚居部位， 或生態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而引起人類疾病的微生物?？赏ㄟ^口服某些活的微生物制劑來治療由于正常菌群失調(diào)而導(dǎo)致的腹瀉。 含蠟狀芽孢桿菌（B.cereus）的“促菌生”， 含地衣芽孢桿菌的“整腸生”、 枯草芽孢桿菌和腸球菌的“媽咪愛”、 它們都是通過芽孢桿菌的生長，為腸道重新創(chuàng)造良好的厭氧環(huán)境，促使腸道內(nèi)正常的厭氧菌的生長繁殖。2. 無菌動(dòng)物與悉生動(dòng)物五、 工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品上的微生物1. 開發(fā)并推廣使用可被微生物降解的產(chǎn)品，或利用微生物的降解特性。生物可降解塑料2. 開發(fā)、利用纖維素（苧麻脫膠3. 食品、農(nóng)副產(chǎn)品六、 極端環(huán)境下的微生物嗜熱微生物(t

3、hermophilles)嗜酸微生物(acidophiles嗜堿微生物(alkslinophiles嗜鹽微生物(halophile)嗜壓微生物(barophiles)研究意義： 開發(fā)利用新的微生物資源，包括特異性的基因資源； 為微生物生理、遺傳和分類乃至生命科學(xué)及相關(guān)學(xué)科許多領(lǐng)域，如：功能基因組學(xué)、生物電子器材等的研究提供新的課題和材料； 為生物進(jìn)化、生命起源的研究提供新的材料。第二節(jié) 微生物菌種資源的開發(fā)從自然界分離篩選新菌種的步驟（4步）：采集菌樣富集培養(yǎng)純種分離性能測(cè)定活的非可培養(yǎng)狀態(tài)：（viable but nonculturable state , VBNC state）細(xì)菌處于不良

4、環(huán)境條件下時(shí)產(chǎn)生的一種特殊的生存方式或休眠狀態(tài)。第二節(jié) 微生物生態(tài)學(xué)的研究方法第三節(jié) 微生物活性的測(cè)定方法第四節(jié) 微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用一、 碳素循環(huán)微生物的作用： CO2的固定（光合作用） CO2的再生（分解作用）微生物是自然界有機(jī)物最重要的分解者地球上90%以上有機(jī)物的礦化都是由細(xì)菌和真菌完成的二、 氮素循環(huán)微生物的作用:自然界氮素循環(huán)的核心生物 只有微生物能參與N循環(huán)的所有過程，并在每個(gè)過程中都起主要作用。思考題從含菌樣品中或從自然界篩選菌種，一般要經(jīng)過哪些環(huán)節(jié)，掌握純種分離的方法和純種驗(yàn)證的方法。 為什么生物整治在清理石油溢出或其它有害廢物時(shí)比傳統(tǒng)的方法更有效?菌種衰退的表現(xiàn)、

5、原因與防止措施。菌種保藏的原理與常用的保藏方法。ATCC 和CCCCM采用的菌種保藏法。第二十五授課單元一、教學(xué)目的 使學(xué)生了解微生物在自然界中的分布規(guī)律、微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用、微生物間的相互關(guān)系以及開發(fā)利用微生物資源和環(huán)境保護(hù)方面的微生物學(xué)原理和應(yīng)用。并以茅臺(tái)酒為例闡述微生物生態(tài)與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系。二、教學(xué)內(nèi)容 第五節(jié) 微生物之間的關(guān)系第六節(jié) 微生物與環(huán)境治理第七節(jié) 瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng)第八節(jié) 產(chǎn)甲烷作用和互養(yǎng)共棲三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及處理方法重點(diǎn): 1. 微生物之間的相互關(guān)系互生、共生、寄生和拮抗的概念。2. 微生物對(duì)污染物的處理尤其是污水處理的微生物學(xué)原理，介紹活性污泥和BOD的概念

6、，并以茅臺(tái)酒為例闡述微生物生態(tài)與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系。難點(diǎn):互生、共生、寄生和拮抗的概念, 通過舉例加以說明. 如互生, 固氮菌與分解纖維的微生物共同生長在一起是土壤微生物互生關(guān)系的典型例子, 固氮菌需要不含氮的有機(jī)物作為碳源和能源, 但不能直接利用土壤中大量存在的纖維素物質(zhì). 而分解纖維素的微生物雖然能分解纖維素, 但分解后有大量有機(jī)酸類物質(zhì)積累. 對(duì)自己生長繁殖不利, 當(dāng)兩者生活在一起時(shí), 固氮菌可以利用分解纖維素的微生物所生成的有機(jī)酸類物質(zhì)作為良好的碳源和能源而大量生長繁殖, 并進(jìn)行了固氮作用; 而分解纖維素的微生物也不至于因自己累積代謝產(chǎn)物而中毒.相反, 由于固氮菌固定大氣中的氮?dú)? 而改變

7、土壤中的氮素循環(huán)而得以發(fā)展, 從而增加了對(duì)纖維素的分解能力. 由于兩者的互生關(guān)系, 增加了土壤的肥力.地衣是某些擔(dān)子菌的真菌和單細(xì)胞綠藻或藍(lán)藻共生形成的一種植物體. 真菌是行異養(yǎng)生活的, 它從共生的綠藻或藍(lán)藻得到有機(jī)養(yǎng)料, 同時(shí)能在十分貧瘠的環(huán)境條件下吸收無機(jī)養(yǎng)料供共生綠藻或藍(lán)藻利用. 共生的綠藻或藍(lán)藻從共生的真菌得到水分和無機(jī)養(yǎng)料, 進(jìn)行光合作用所合成的有機(jī)物質(zhì)即滿足自己的需要, 也滿足了共生真菌的要求, 且藍(lán)藻能固氮, 供給真菌的氮和營養(yǎng). 因此地衣能夠在極其惡劣的環(huán)境下生長. 非特異性拮抗關(guān)系可以乳酸細(xì)菌產(chǎn)生乳酸或醋細(xì)菌產(chǎn)生乙醇對(duì)其它微生物的抑制為例, 這種抑制無唯一性, 在一種條件下,

8、 不耐酸的細(xì)胞可被產(chǎn)酸的細(xì)菌所抑制. 寄生的一個(gè)典型例子是細(xì)菌與噬菌體.四、板書設(shè)計(jì)第五節(jié) 微生物與生物環(huán)境間的相互關(guān)系微生物間及微生物與其它生物間的關(guān)系（5種）：1. 互生：可分可合，合比分好；2. 共生：難分難解，合二為一；3. 寄生：以小吃大，內(nèi)部攻擊；4. 拮抗：產(chǎn)生毒物，傷害對(duì)方；5. 捕食：以大吃小，仗勢(shì)欺人； 實(shí)例：茅臺(tái)酒與微生物：79種，微生物的種類和數(shù)量直接決定茅臺(tái)酒的質(zhì)量。第六節(jié) 微生物與環(huán)境保護(hù)一、污水的微生物處理方法物理法 化學(xué)法 生物法（效率高，費(fèi)用低，簡(jiǎn)單方便）BOD5(biological oxygen demand) ，“五日生化需氧量”：水中有機(jī)物含量的間接指

9、標(biāo)。一般指在特定時(shí)間（5天）和溫度（20 ）下，微生物氧化1L污水中所含的有機(jī)物所消耗的水中溶解氧毫克數(shù)（單位：mg/L） COD(chemical oxygen demand) ， “化學(xué)需氧量”：水中有機(jī)物含量簡(jiǎn)便的間接指標(biāo)。 指使用強(qiáng)氧化劑使1L污水中所含的有機(jī)物迅速進(jìn)行化學(xué)氧化時(shí)所消耗的氧量（常用氧化劑：KMnO4或使用K2Cr2O7測(cè)得數(shù)值稱為CODcr ）。 2. 污水處理的主要裝置從能量角度分類：p272 節(jié)能型 氧化塘法 灑水濾床法好氧處理 推流式曝氣法 活性污泥法 完全混合曝氣法 耗能型 生物轉(zhuǎn)盤法 生物膜法 塔式濾池法厭氧處理 產(chǎn)能型： 厭氧消化法（即沼氣發(fā)酵）活性污泥法（

10、又稱“曝氣法”）利用含有好氧微生物的活性污泥，在通氣條件下，使污水得到凈化的生物學(xué)方法?；钚晕勰啵?activated sludge）： 指由菌膠團(tuán)形成細(xì)菌、原生動(dòng)物和其它微生物群聚集在一起形成的凝絮團(tuán)，在污水處理中具有很強(qiáng)的吸附、分解有機(jī)物和毒物的能力。（活性污泥中細(xì)菌占9095%，常見的有生枝動(dòng)膠菌、假單胞菌屬、無色桿菌屬、黃桿菌屬、節(jié)桿菌屬等）凈化過程包括兩種作用： 生化作用，污水中的有機(jī)物被微生物分解； 物理吸附、化學(xué)分解等作用；這種方法對(duì)生活污水的BOD5去除率可達(dá)95%（2）生物膜法活性污泥與生物膜中的微生物基本相同。菌膠團(tuán)是活性污泥和生物膜的主體第七節(jié) 瘤胃微生物與生態(tài)系統(tǒng)第八節(jié) 產(chǎn)甲烷作用與互養(yǎng)共棲沼氣發(fā)酵的三大功能： 飼料 能源 肥料三階段復(fù)雜有機(jī)物