微生物與人類關(guān)系微生物的生態(tài)

微生物與人類關(guān)系微生物的生態(tài)第一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日（一）土壤中的微生物1.土壤是微生物生長(zhǎng)和棲息的良好基地在土壤中正常分布著形形色色的微生物群,這些在土壤中生活的微生物類群稱為土壤微生物.(1)水分.微生物生命活動(dòng)需要大量的水.(2)pH值.土壤大多是中性偏堿，適宜于大多數(shù)微生物生長(zhǎng).第二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日(4)溫度.土壤的保溫性，為微生物的生長(zhǎng)提供了有利的條件。(3)氧氣.(5)固形物.土壤中含有大量固有有機(jī)物和礦物元素，是微生物的營(yíng)養(yǎng)庫(kù)。以上說明土壤是微生物的合適生境，是微生物的大本營(yíng)，人類最豐富的“菌種資源庫(kù)”。第三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日土壤微生物的數(shù)量和分布主要受到營(yíng)養(yǎng)物、含水量、氧、溫度、pH等因子的影響，并隨土壤類型的不同而有很大變化。土壤微生物的數(shù)量和分布受季節(jié)影響；微生物的數(shù)量也與土層的深度有關(guān)，一般土壤表層微生物最多，隨著土層的加深，微生物的數(shù)量逐步減少。土壤中的微生物以細(xì)菌最多，其次位放線菌和霉菌。2.土壤中的微生物分布特點(diǎn)第四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日(1)參與自然界的物質(zhì)循環(huán).(2)分解動(dòng)植物的尸體、排泄物及化學(xué)污染物等。(3)固定大氣中的氮?dú)?促進(jìn)植物的生長(zhǎng).(4)土壤中有不少微生物常被用來生產(chǎn)各種抗生素等藥物.土壤中存在的大多數(shù)微生物對(duì)人類是有益的.

但是土壤中少數(shù)的病原菌,則是造成各種傳染病的病因.第五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日1.不同水體中微生物的種類(1)淡水中的微生物

①清水型水生微生物

②腐敗型水生微生物

(2)海洋微生物

（二）水體中的微生物第六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)量和種類與接觸的土壤有密切關(guān)系；分布上更多的是吸附在懸浮在水中的有機(jī)物上及水底；淡水中的微生物是可以運(yùn)動(dòng)的，而且某些淡水中的細(xì)菌例如柄細(xì)菌具有很異常的形態(tài)，這些異常形態(tài)使得菌體的表面積與體積之比增加，從而使這些微生物能有效地吸收有限的營(yíng)養(yǎng)物；靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多對(duì)健康不利的細(xì)菌，因此不宜作為飲用水源；水體自身存在自我凈化作用2.水中微生物的分布特點(diǎn)：第七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日4.水中的微生物與水體的自凈作用好氧菌的降解作用原生動(dòng)物等的吞噬作用藻類對(duì)無機(jī)物的利用指被污染的水借天然的理化因素及生物因素的綜合作用,而達(dá)到凈化的過程.第八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日三、空氣中的微生物1、大氣是微生物的暫存空間

空氣環(huán)境的特點(diǎn)：無營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、無足夠的水分，這種環(huán)境不適合微生物的生長(zhǎng)繁殖。大氣中沒有固定的微生物種類。但由于微生物能產(chǎn)生各種休眠體以適應(yīng)不良環(huán)境，有些微生物可以在大氣中存在一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間而不至死亡。第九頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2、大氣中的微生物來源土壤、水體和其他微生物源。進(jìn)入大氣的土壤塵粒，水面吹來的小水滴，污水處理廠曝氣產(chǎn)生的氣溶膠，人和動(dòng)物體表的干燥脫落物，呼吸道呼出的氣體都是大氣微生物的來源。主要種類是霉菌和細(xì)菌，霉菌常見種類是曲霉、木霉、青霉、毛霉、白地霉和色串孢(Torulasp)等。細(xì)菌有球菌、桿菌和一些病原菌。第十頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日極端環(huán)境下微生物的研究有三個(gè)方面的重要意義開發(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。第十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日1.嗜熱微生物嗜熱微生物生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境：高溫環(huán)境，如熱泉(溫度高達(dá)100℃)，高強(qiáng)度太陽輻射的土壤，巖石表面(高達(dá)70℃)，各種堆肥、廄肥、干草、鋸屑及煤渣堆，此外還有家庭及工業(yè)上使用的溫度比較高的熱水及冷卻水。細(xì)菌是嗜熱微生物中最耐熱的。第十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日嗜熱微生物的特點(diǎn)嗜熱微生物生物大分子蛋白質(zhì)、核酸、類脂的熱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)以及存在的熱穩(wěn)定性因子是它們嗜熱的生理基礎(chǔ)。新的研究還表明專性嗜熱菌株的質(zhì)粒攜帶與熱抗性相關(guān)的遺傳信息。應(yīng)用：耐熱DNA聚合酶用于多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）。

第十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2.嗜冷微生物

嗜冷微生物能在較低的溫度下生長(zhǎng)，可以分為專性和兼性兩類，前者的最高生長(zhǎng)溫度不超過20℃，可以在0℃或低于0℃條件下生長(zhǎng)；后者可在低溫下生長(zhǎng)，但也可以在20℃以上生長(zhǎng)。第十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日嗜冷微生物的主要生境：南北極地區(qū)、深海、寒冷水體、冷凍土壤、陰冷洞穴、保藏食品的低溫環(huán)境。嗜冷微生物的種類：針絲藻、粘球藻、假單胞菌等。從深海中分離出來的細(xì)菌既嗜冷，也耐受高壓。第十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日嗜冷微生物適應(yīng)環(huán)境的生化機(jī)理是因?yàn)榧?xì)胞膜脂組成中有大量的不飽和、低熔點(diǎn)脂肪酸。嗜冷微生物低溫條件下生長(zhǎng)的特性可以使低溫保藏的食品腐敗，甚至產(chǎn)生細(xì)菌毒素。研究開發(fā)嗜冷微生物的最適反應(yīng)溫度低的酶，在工業(yè)和日常生活中都有應(yīng)用價(jià)值。如從嗜冷微生物中獲得低溫蛋白酶用于洗滌劑，不僅能節(jié)約能源，而且效果很好。第十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日3.嗜酸微生物

生長(zhǎng)最適pH在3-4以下，中性條件不能生長(zhǎng)的微生物稱為嗜酸微生物；能在高酸條件下生長(zhǎng)，但最適pH接近中性的微生物稱為耐酸微生物極端的酸性環(huán)境包括各種酸礦水、酸熱泉、火山湖、地?zé)崛?。第十七?yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日嗜酸微生物生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境：溫和的酸性(pH3-5.5)自然環(huán)境較為普遍，如某些湖泊、泥碳土和酸性的沼澤。極端的酸性環(huán)境包括各種酸礦水、酸熱泉、火山湖、地?zé)崛?。嗜酸微生物的種類:

硫氧化菌、硫桿菌。嗜酸嗜熱細(xì)菌，如嗜酸熱硫化葉菌等。嗜酸微生物的胞內(nèi)pH從不超出中性大約2個(gè)pH單位，其胞內(nèi)物質(zhì)及酶大多數(shù)接近中性。第十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日嗜酸微生物適應(yīng)環(huán)境的生化機(jī)理:

嗜酸微生物能在酸性條件下生長(zhǎng)繁殖，需要維持胞內(nèi)外的pH梯度，現(xiàn)在一般認(rèn)為它們的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜具有排斥H+，對(duì)H+離子不滲透或把H+從胞內(nèi)排出的機(jī)制。而嗜酸微生物的外被要高H+來維持其結(jié)構(gòu)。

嗜酸菌被廣泛用于微生物冶金、生物脫硫。

第十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日4.嗜堿微生物

一般把最適生長(zhǎng)pH在9以上的微生物稱為嗜堿微生物，中性條件不能生長(zhǎng)的為專性嗜堿微生物，中性條件甚至酸性條件都能生長(zhǎng)的稱為耐堿微生物或堿營(yíng)養(yǎng)微生物。

第二十頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日嗜堿微生物生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境:

地球上堿性最強(qiáng)的自然環(huán)境是碳酸鹽湖及碳酸鹽荒漠，極端堿性湖[如肯尼亞的瑪格達(dá)湖，埃及的wadynatrun湖是地球上最穩(wěn)定的堿性環(huán)境，那里pH達(dá)10.5-11.0]。我國(guó)的堿性環(huán)境有青海湖等。碳酸鹽是這些環(huán)境堿性的主要來源。人為堿性環(huán)境是石灰水、堿性污水。

第二十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日嗜堿微生物的種類:

嗜堿微生物有兩個(gè)主要的生理類群：鹽嗜堿微生物和非鹽嗜堿微生物。前者的生長(zhǎng)需要堿性和高鹽度(達(dá)33%NaCl十Na2CO3)。代表性種屬有外硫紅螺菌、甲烷嗜鹽菌、嗜鹽堿桿菌、嗜鹽堿球菌等。第二十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日嗜堿微生物生長(zhǎng)最適PH在9以上，但胞內(nèi)pH都接近中性。細(xì)胞外被是胞內(nèi)中性環(huán)境和胞外堿性環(huán)境的分隔，是嗜堿微生物嗜堿性的重要基礎(chǔ)。其控制機(jī)制是具有排出OH-的功能。

嗜堿微生物產(chǎn)生大量的堿性酶，包括蛋白酶(活性pH10.5-12)、淀粉酶(活性pH4.5-11)、果膠酶(活性PHl0.0)、支鏈淀粉酶(活性pH9.0)、纖維素酶(活性pH6-11)、木聚糖酶(活性pH5.5-10)。這些堿性酶被廣泛用于洗滌劑或作其他用途。嗜堿微生物適應(yīng)環(huán)境的生化機(jī)理:第二十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日5.嗜鹽微生物

嗜鹽微生物生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境:

含有高濃度鹽的自然環(huán)境主要是鹽湖，如青海湖(中國(guó))、大鹽湖(美國(guó))、死海(黎巴嫩)和里海(俄羅斯)，此外還有鹽場(chǎng)、鹽礦和用鹽腌制的食品。海水中含有約3.5%的氯化鈉，是一般的含鹽環(huán)境。根據(jù)對(duì)鹽的不同需要，嗜鹽微生物可以分為弱嗜鹽微生物、中度嗜鹽微生物、極端嗜鹽微生物。嗜鹽細(xì)菌具有許多生理特性，其中紫膜引人注目。

第二十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日6.嗜壓微生物

需要高壓才能良好生長(zhǎng)的微生物稱為嗜壓微生物。最適生長(zhǎng)壓力為正常壓力，但能耐受高壓的微生物被稱為耐壓微生物。嗜壓微生物生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境:海洋深處和海底沉積物平均水壓超過4.05×107Pa(400個(gè)大氣壓)。深海底部:嗜壓菌，油井深部約(400大氣壓):耐壓的硫酸鹽還原菌。第二十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日五、不可培養(yǎng)的微生物對(duì)微生物的經(jīng)典研究方法，是基于對(duì)微生物的分離培養(yǎng)。但是自然環(huán)境復(fù)雜，微生物種類繁多，大多數(shù)微生物在目前的條件下不能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行人工培養(yǎng)。有人認(rèn)為在土壤中生活的微生物僅有1%可用目前的方法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行培養(yǎng)。因此，已為人們所認(rèn)識(shí)的微生物僅占自然界中存在的很小一部分，通常認(rèn)為僅10%。那些采用常規(guī)微生物培養(yǎng)技術(shù)不能得到純培養(yǎng)的微生物，稱為不可培養(yǎng)的微生物。第二十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)微生物在生態(tài)鏈中的作用在一定的空間內(nèi)，生物的成分和非生物的成分通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)互相作用、互相依存而構(gòu)成的一個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位。生物成分按其在生態(tài)系統(tǒng)中的作用，可劃分為三大類群：生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者。第二十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日微生物是最早出現(xiàn)的生物體，并進(jìn)化成后來的動(dòng)、植物。藻類的產(chǎn)氧作用，改變大氣圈中的化學(xué)組成，為后來動(dòng)、植物出現(xiàn)打下基礎(chǔ)。微生物和動(dòng)物、植物一樣也是由物質(zhì)組成和由能量維持的生命有機(jī)體。在土壤、水體中有大量的微生物生物量，貯存著大量的物質(zhì)和能量。5.微生物在地球生物演化中的作用；4.微生物是物質(zhì)和能量的貯存者；第二十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日有利關(guān)系：互生共生：互惠共生和偏利共生

有害關(guān)系：拮抗（偏害共生）寄生捕食競(jìng)爭(zhēng)第二十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日一、互生

二種可以單獨(dú)生活的生物，當(dāng)它們生活在一起時(shí)，通過各自的代謝活動(dòng)而有利于對(duì)方，或偏利于一方的一種生活方式，但二者不形成共生組織(生命整體)的關(guān)系。

“可分可合，合比分好”

微生物間的互生關(guān)系:纖維素分解細(xì)菌←→固氮菌

人體腸道正常菌群第三十頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日二、共生二種生物共居在一起，相互分工協(xié)作、相依為命，甚至形成在生理上表現(xiàn)出一定的分工，在組織和形態(tài)上產(chǎn)生了新的結(jié)構(gòu)的特殊的共生體。共生一般有二種情況：互惠共生（二者均得利）和偏利共生（一方得利，但另一方并不受害）

第三十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日1.微生物間的共生關(guān)系地衣——藻類或藍(lán)細(xì)菌和真菌的共生體

生理上的共生：其中藍(lán)細(xì)菌和綠藻進(jìn)行光合作用，為真菌提供有機(jī)養(yǎng)料，而真菌則以其產(chǎn)生的有機(jī)酸分解巖石為藻類提供礦質(zhì)元素。

結(jié)構(gòu)上的共生：形成有固定形態(tài)的葉狀結(jié)構(gòu)。細(xì)菌與原生動(dòng)物間的共生關(guān)系：細(xì)菌棲息于原生動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)，獲得營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)環(huán)境；原生動(dòng)物通過共生菌獲得生長(zhǎng)所需要的維生素及其它生長(zhǎng)因子。第三十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2.微生物和植物間的共生關(guān)系

根瘤——根瘤菌與豆科植物間的共生體。根瘤菌固定大氣中的氣態(tài)氮為植物提供氮素養(yǎng)料；豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生長(zhǎng)，同時(shí)，還為根瘤菌提供保護(hù)和穩(wěn)定的生長(zhǎng)條件。菌根：土壤真菌與植物根形成的共生結(jié)構(gòu)。具有改善植物營(yíng)養(yǎng)、調(diào)節(jié)植物代謝和增強(qiáng)植物抗病能力等功能。第三十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日3.微生物與動(dòng)物的共生關(guān)系

與昆蟲的共生關(guān)系外共生：例如白蟻與其腸道內(nèi)的微生物之間的共生。內(nèi)共