微生物學(xué) 蛋白質(zhì)化學(xué)

1、第八章 微生物的生態(tài)生態(tài)學(xué)是一門研究生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)間相互作用規(guī)律的科學(xué)。微生物生態(tài)學(xué)是生態(tài)學(xué)的一個(gè)分支，主要研究微生物群體與其周圍生物和非生物環(huán)境條件間相互作用的規(guī)律。 研究微生物的分布規(guī)律發(fā)掘豐富的菌種資源，推動(dòng)進(jìn)化、分類的研究和開發(fā)應(yīng)用； 研究微生物與它種生物的關(guān)系開發(fā)新的微生物農(nóng)藥、微生物肥料、微生態(tài)制劑； 研究微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用探礦、冶金、治理環(huán)境污染、開發(fā)生物能源等。 研究微生物生態(tài)規(guī)律的意義 第一節(jié) 微生物的分布與菌種資源開發(fā)一、微生物在自然界的分布（一）土壤中的微生物土壤是微生物的天然培養(yǎng)基，因?yàn)樗邆淞烁鞣N微生物生長發(fā)育所需要的營養(yǎng)、水分、空氣、酸堿度、滲透壓和

2、溫度等條件，因此是微生物生存的大本營，是人類最豐富的菌種資源庫。土壤微生物的含量各種微生物含量比呈10倍系列遞減細(xì)菌（108）放線菌（107）霉菌（106）酵母菌（105）藻類（104）原生動(dòng)物（103）（二）水體中的微生物1.不同水體中微生物的種類（1）淡水型水體的微生物 江、河、湖和水庫地球上水的總貯量有13.6億km3，但淡水量只占其中2.7%，且絕大部分以雪山、冰原等形式存在根據(jù)淡水中有機(jī)物含量的多少1）清水型水生微生物微生物種類：光自氧微生物、化能自氧微生物和少量異氧微生物2）腐敗型水生微生物微生物種類：腸道桿菌、芽孢桿菌、弧菌和螺菌等根據(jù)光線、溶氧和溫度等的差異微生物呈垂直分布淺水

3、區(qū)：藍(lán)細(xì)菌、光合藻類和好氧性微生物深水區(qū)：兼性厭氧菌和厭氧光合細(xì)菌湖底區(qū)：專性厭氧菌生長（2）海水型水體的微生物海洋是地球上最大的水體，占地球總水量的97.5%，含鹽量為3%左右；微生物種類：芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、弧菌屬和發(fā)光細(xì)菌等；海洋微生物的垂直分布明顯2. 水體的自凈作用包括物理性的沉淀、擴(kuò)散、稀釋作用；化學(xué)性的氧化作用；生物學(xué)和生物化學(xué)的作用；1）1mL自來水中的細(xì)菌總數(shù)不可超過100個(gè)（37C，培養(yǎng)24h）；2）以大腸菌群為指標(biāo)包括大腸桿菌、產(chǎn)氣腸桿菌、檸檬酸桿菌屬、和肺炎克氏桿菌等 一些革蘭氏陰性、無芽孢、能發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣的兼性厭氧桿菌。3）1L自來水中的大腸菌群數(shù)不能超過3個(gè)

4、（ 37C，培養(yǎng)48h ）4）大腸菌群的測定 濾膜培養(yǎng)法在EMB 培養(yǎng)基上進(jìn)行3. 飲用水的微生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)（三）空氣中的微生物空氣中不含微生物生長繁殖所需要的營養(yǎng)物、水分等條件，不宜于微生物的生存；空氣中的微生物是以塵埃、微粒形式由氣流帶來的；是病害的傳播、發(fā)酵工業(yè)的污染和食品霉腐的重要根源防治措施減少菌源、塵埃源空氣過濾空氣滅菌（UV照射、甲醛熏蒸）（四）工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品上的微生物1. 工業(yè)產(chǎn)品的霉腐各種材料的工業(yè)產(chǎn)品如鋼纜、地下管道、電訊器材以及文物、標(biāo)本等都可被微生物所損害；微生物引起的破壞包括：霉變(midew)霉菌引起的劣化腐朽（decay）主要是擔(dān)子菌類產(chǎn)生的酶將纖維素和 木質(zhì)素分解，引起

5、木材或木制品的腐朽腐爛（腐敗，rot）含水量較高的產(chǎn)品由細(xì)菌生長繁 殖引起腐蝕（corrosion）由硫酸鹽還原菌、鐵細(xì)菌或硫細(xì)菌引起2. 食品上的微生物食品上的微生物種類多，常引起食品變質(zhì)、霉腐，甚至產(chǎn)生各種毒素防治措施在加工和包裝過程中嚴(yán)格消滅在食品中添加少量無害的防腐劑苯甲酸、山梨酸、脫氫醋酸、維生素K3、丙酸、二甲基延胡索酸和乳酸鏈球菌素等合理的保藏方法低溫、干燥、缺氧等冷鏈操作（四）工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品上的微生物3.農(nóng)產(chǎn)品上的微生物農(nóng)產(chǎn)品上的微生物引起的霉腐危害極大每年全球因霉變而損失的糧食為總產(chǎn)量的2%左右微生物種類以Aspergillus、 Penicillium 和fusarium等的真

6、菌為主，其中有些可產(chǎn)生致癌的真菌毒素黃曲霉毒素（AFT）單端孢烯族毒素T2（五）極端環(huán)境下的微生物指高溫、低溫、高酸、高堿、高壓、高滲、高毒、高鹽、高輻射和干旱等環(huán)境（四）工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品上的微生物（六）生物體內(nèi)外的正常菌群1.人體的正常菌群1）正常菌群生活在健康動(dòng)物各部位、數(shù)量大、種類較穩(wěn)定、一般能發(fā)揮有益作用的微生物種群。正常情況下人體與正常菌群之間處于微生態(tài)平衡狀態(tài)人體的五大微生態(tài)系統(tǒng)消化道：如腸道的正常菌群為Bacteroides spp. 、Bifidobacterium spp. 和Lactobacillus spp.等呼吸道泌尿生殖道口腔皮膚作用：排阻、抑制；提供營養(yǎng)；產(chǎn)消化酶；分解有

7、毒物；固氮、產(chǎn)有機(jī)酸，降低腸道pH和促進(jìn)其蠕動(dòng)等2）正常菌群的失調(diào)失調(diào)的原因宿主的防御功能減弱正常菌群生長部位改變長期服用抗生素失調(diào)的結(jié)果正常菌群的某些菌趁機(jī)轉(zhuǎn)移或大量繁殖致病菌這類特殊的致病菌叫條件致病菌由它們引起的感染叫內(nèi)源感染3）正常菌群的恢復(fù)微生態(tài)制劑益生菌劑指一類分離自正常菌群，以高含量活菌為主，一般以口服或粘膜途徑投入，有助于改善宿主特定部位微生態(tài)平衡并兼有若干其他有益生理活性的生物制劑。益生菌的種類：雙歧桿菌類、乳桿菌類和腸球菌類2.無菌動(dòng)物與悉生動(dòng)物無菌動(dòng)物凡在其體內(nèi)外不存在任何正常菌群的動(dòng)物免疫功能十分低下悉生生物人為地接種上某種或某些已知純種微生物的無菌動(dòng)物或植物3.根際微

8、生物和附生微生物根際微生物生活在根系鄰近土壤一般對(duì)植物發(fā)揮有益作用多數(shù)為革蘭氏陰性細(xì)菌：假單胞菌屬、土壤桿菌屬等附生微生物主要為葉面微生物：乳酸菌、酵母菌等有益或有害二、菌種資源的開發(fā)1.微生物菌種資源庫生物的總數(shù)約200多萬種（動(dòng)物150萬、植物50萬）專家估計(jì)微生物的總數(shù)約為50萬-600萬種至今已研究和記載過的不到5%，約20萬種，包括：3500種細(xì)菌4000種病毒90000種真菌100000種藻類和原生動(dòng)物2.微生物菌種的主要來源土壤海洋動(dòng)、植物體上正常微生物區(qū)系各種極端環(huán)境3.微生物篩選第二節(jié) 微生物與生物環(huán)境間的關(guān)系兩種生物間的關(guān)系：1.雙方受益（+ +）共生、互利共棲、互養(yǎng)共棲和

9、協(xié)同共棲等2.一方受益而另一方無損（+ 0）互生、偏利共棲和衛(wèi)星狀共棲等3.一方受益而另一方受損（+ -）寄生、捕食和拮抗等4.一方無損而另一方受損（0 -）偏害共棲5.雙方互不影響（0 0）無關(guān)共棲6.雙方受損（- -）競爭共棲一、互生定義兩種單獨(dú)生活的生物，當(dāng)它們?cè)谝黄饡r(shí)，通過各自的代謝活動(dòng)而有利于對(duì)方，或偏利于一方的生活方式。是一種“可分可合，合比分好”的松散關(guān)系舉例好氧性自生固氮菌與纖維素分解菌人體腸道中的正常菌群與人發(fā)酵工業(yè)中的混菌培養(yǎng)二、共生定義指兩種生物共居在一起，相互分工合作、相依為命，甚至達(dá)到難分難解、合二為一的極其緊密的相互關(guān)系舉例真菌與綠藻共生真菌與藍(lán)細(xì)菌共生根瘤菌與豆科

10、植物非豆科植物與放線菌的共生白蟻與其腸液中的細(xì)菌和原生動(dòng)物反芻動(dòng)物（牛、羊、鹿和駱駝等）與瘤胃中的微生物三、寄生定義指一種小型生物生活在另一種較大型生物的體內(nèi)或體表，從中奪取營養(yǎng)并進(jìn)行生長繁殖，同時(shí)使后者蒙受損害甚至被殺死的一種相互關(guān)系舉例噬菌體與其宿主菌蛭弧菌與大腸桿菌真菌和病毒與植物病原微生物與人體蘇云金桿菌與昆蟲細(xì)菌殺蟲劑球孢白僵菌與昆蟲真菌殺蟲劑病毒與昆蟲病毒殺蟲劑冬蟲夏草菌（中華蟲真菌）與蝙蝠蛾名貴中藥冬蟲夏草蝙蝠蛾產(chǎn)卵于土中幼蟲 冬蟲夏草菌侵入幼蟲體內(nèi) 不斷繁殖 天氣轉(zhuǎn)暖 幼蟲頭部長出子座 膨大成橢圓形；四、拮抗定義指由某種生物所產(chǎn)生的特定代謝產(chǎn)物可抑制它種生物的生長發(fā)育甚至殺死它們的一種相互關(guān)系舉例好氧菌和兼性厭氧菌與乳酸菌食品泡菜放線菌與細(xì)菌抗生素五、捕食定義指一種大型的生物直接捕捉、吞食另一種小型生物以滿足其營養(yǎng)需要的關(guān)系舉例原生動(dòng)物與細(xì)菌和藻類真菌套捕線蟲第三節(jié) 微生物與自然界物質(zhì)循環(huán)化學(xué)進(jìn)化小分子有機(jī)物的形成：氨基酸、堿基、核苷酸等生物大分子的形成：蛋白質(zhì)、核酸、多糖、類脂原始生命體的形成：團(tuán)聚體或微球體生物學(xué)進(jìn)化單極生態(tài)系統(tǒng)只存在一種營養(yǎng)類型的生物（厭氧的異養(yǎng)生物）雙極生態(tài)系統(tǒng)存在兩種營養(yǎng)類型的生物（好氧的自養(yǎng)生物出現(xiàn)）三極生態(tài)系統(tǒng)植物和藍(lán)細(xì)菌自然界的生產(chǎn)者細(xì)菌和真菌自然界的分解者動(dòng)物自然界的消費(fèi)者一、碳素循環(huán)二、氮素循環(huán)三、硫素循環(huán)四、磷的循環(huán)五、鐵