第二章微生物多样性总结
八下生物知识点北师大版
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第一章细胞和组织
1. 细胞是生命的基本单位
细胞是生物体的基本组成单位，包括原核细胞和真核细胞。原核细胞没有细胞核，真核细
胞有细胞核。细胞内部包括细胞质、细胞膜、细胞器等结构。
2. 组织是细胞的集合
组织是由相同类型的细胞组成的，可以分为植物组织和动物组织。植物组织包括表皮组织、维管组织、分生组织等，而动物组织包括上皮组织、结缔组织、肌肉组织等。
3. 细胞的结构和功能
细胞包括细胞膜、细胞质、细胞核、细胞器等组成部分。不同的细胞器有不同的功能，如
线粒体是细胞的能量工厂，负责产生ATP；叶绿体是进行光合作用的场所，负责合成有机
物质等。
4. 细胞的分裂
细胞分裂是细胞增殖和生长的方式，包括有丝分裂和无丝分裂两种方式。有丝分裂包括前期、分裂期和后期三个阶段，无丝分裂则是直接分裂成两个子细胞。
第二章遗传和进化
1. 遗传的基本规律
遗传的基本规律包括孟德尔遗传规律、染色体遗传规律和基因遗传规律。孟德尔遗传规律
包括单基因遗传规律和自由组合遗传规律，后者揭示了遗传的物质基础。
2. 基因和染色体
基因是遗传的基本单位，位于染色体上。染色体是细胞内遗传信息的载体，人类有23对
染色体，其中一对性染色体决定了个体的性别。
3. 生物的进化
生物的进化是种群在长时间内适应环境变化而发生的遗传变化，常见的进化方式包括自然
选择、随机漂变和基因突变等。
4. 生物的分类
生物的分类是对生物多样性的科学分类，包括界、门、纲、目、科、属、种等不同的分类
级别。
第三章营养和代谢
1. 生物的基本营养物质
生物的基本营养物质包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素、矿物质和水等，它们是维
微生物的特点有哪些2024
引言概述：
一、微生物的多样性
1.微生物的物种多样性：微生物的物种多样性极为丰富。目前已知的微生物物种约有7万多种，其中细菌约占95%，真菌约占4%，病毒和原生动物约占1%。
2.微生物的形态多样性：微生物的形态多样性非常丰富，从球形、棒状、螺旋状到丝状等各种形态都有。
二、微生物的广泛分布
1.微生物在自然界中广泛分布：微生物存在于地球上几乎所有的环境中，包括土壤、水体、大气中等。它们在陆地和海洋中都有独特的生态角色。
2.微生物在人体中的分布：微生物也广泛存在于人体内，包括皮肤、口腔、肠道等。这些微生物与人类的健康密切相关，对人体有着重要的影响。
三、微生物的代谢特点
1.微生物的高代谢活性：微生物的代谢活性非常高，能够快速进行许多化学反应。这使得微生物在工业生产和环境修复中具有很大的潜力。
2.微生物的多样代谢途径：微生物有多样的代谢途径，包括厌氧代谢和好氧代谢等。这使得微生物能够适应各种环境，并具有较强的适应能力。
四、微生物的遗传特点
1.微生物的短代周期：微生物的繁殖速度非常快，在有利条件下可以短短几小时内繁殖成千上万的个体。这使得微生物能够快速适应环境的变化。
2.微生物的水平基因转移：微生物具有水平基因转移的能力，即通过质体、噬菌体等方式将基因从一个细胞传递给另一个细胞。这使得微生物能够获取新的基因片段，从而增强适应性。
五、微生物在生态学和应用研究中的意义
1.微生物在物质循环中的重要作用：微生物在土壤、水体等自然界中起着重要的物质循环作用，包括碳循环、氮循环等。它们能够分解有机物质，释放出有益的营养元素。
微生物的多样性
到自己或许已打开了一个崭新微生物世界的窗户。今天，已经有越来越多的生活 在极端环境的生命被发现， 人们曾从 pHO(酸度是普通细胞生存的至少 10 万倍) 的酸矿水、1200 个大气压的海底、3200 米的地下、1600 米的冰层下、30%盐 度的盐湖水中和几百摄氏度高温的海底火山口附近都分离到微生物生命， 它们的 存在让人类将目光更昂然地投向了宇宙深处， 希望在别的星球发现某种形式的生 命。布洛克预言:“只要水保持液态就有发生生命的可能” ，未来的发现或许将证 明他的睿智。微生物的生活方式也丰富多彩，大部分微生物都能独立生活，但如 同人不光是一个生物个体意义上的人还是一个社会的人一样， 微生物的这种独立 生活并不代表它们不和周围的生物发生联系，通过种种方式，它们与周围的生物 存在着千丝万缕的关系。 有些微生物必须生活于别的生物体内，如果它们只是贪 婪地吮吸宿主的营养，它们则是寄生性微生物 (如很多病原微生物)，如果它们 在获得营养的同时对宿主也有好处，并且它们与宿主形成了特定形态的结构，则 它们与宿主的关系叫共生，真菌和藻类形成地衣，纤维素分解菌与牛、羊等反自 动物形成瘤胃都是共生的典型例子。 微生物的基因组(全部基因的总称)也存在着极大的差异，以细菌为例，不 同细菌的基因组大小、基因的数量差异很大，有时相差十几倍，一种叫生殖道支 原体的细菌仅有不到 500 个基因，而大肠杆菌却有超过 4000 个基因。再来看 看古菌，它虽然和细菌长得一模一样，非常像细菌那样的原核生物，但古菌的许 多基因特征却类似于真核生物， 一些古菌的全基因组序列的测定也显示了它们是 一类独特的生命形式，是生命进化之路上独立的一支。
微生物总结
第一章绪论
1.什么是微生物; 什么是微生物学
微生物：指一些个体微小;结构简单;大多单细胞;少数多细胞;有的甚至没有细胞结构;一般肉眼难以看清的低等生物的总称..
微生物学：微生物学是研究微生物在一定条件下的的形态结构、生理生化、遗传变异以及微生物的进化、分类、生态等生命活动规律及其应用的一门学科..
2、为什么说巴斯德和科赫是微生物学的奠基人巴斯德和科赫有哪些贡献
巴斯德： 1彻底否定了自然发生说；2证实发酵由微生物引起；3免疫学---预防接种;4发明巴氏消毒法
柯赫：1在微生物学基本操作技术方面的贡献：用固体培养基分离纯化微生物；配制培养基..2对病原细菌的研究作出了突出的贡献：具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌；发现了肺结核病的病原菌 ; 证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——柯赫原则3、微生物所包括的类群
微生物所包括的类群研究对象：无细胞结构的病毒、亚病毒类病毒、拟病毒、朊病毒；具有原核细胞的真细菌、放线菌、古生菌；具有真核细胞的真菌酵母菌、霉菌、蕈菌、单细胞藻类和原生动物..
4、从魏塔克五界系统看微生物的分类地位微生物有什么特点
五界系统：1969年魏塔克提出;把所有生物分为原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界、动物界..
特点：丰富的多样性；独特的生物学特性个体小;繁殖快;分布广
5. 微生物的有哪些特征
体积小;面积大；吸收多;转化快；适应强;易变异；分布广;种类多；生长旺;繁殖快..
6. The size and cell type of microbes
Microbe Approximate range of sizes Cell type
微观世界纪录片中的知识点
微观世界纪录片中的知识点
微观世界是一个充满了奇妙和神秘的地方，它包含了各种各样的微小生物和微
小物体。通过纪录片，我们可以深入了解这个微观世界中的知识点。在本文中，我们将以逐步思考的方式探索微观世界纪录片中的一些重要知识点。
第一步：什么是微观世界？
微观世界是指我们无法肉眼观察到的微小尺度的世界。在微观世界中，有许多
微生物、微小颗粒和分子等等。微观世界的研究对于我们理解自然界的运作和生命的起源非常重要。
第二步：微生物的多样性
微观世界中最常见的生物是微生物。微生物包括了细菌、病毒、真菌和原生动
物等等。纪录片中通常会介绍一些特殊的微生物，比如可以在极端环境中生存的古菌，或者是能够发光的荧光细菌。通过对这些微生物的研究，科学家们可以揭示微观世界中生命的多样性和适应性。
第三步：微小颗粒的运动
除了微生物，微观世界中还有许多微小颗粒，比如尘埃、花粉和细胞等等。这
些微小颗粒的运动也是微观世界纪录片中的一个重要知识点。通过纪录片，我们可以观察到这些微小颗粒的运动方式，比如扩散、碰撞和旋转等等。这些运动方式的研究对于理解物质的性质和相互作用非常重要。
第四步：分子和原子的行为
微观世界中的另一个重要知识点是分子和原子的行为。纪录片中可能会介绍一
些关于分子和原子的实验，比如化学反应和核反应等等。通过这些实验，科学家们可以揭示分子和原子的结构、性质和行为规律。这对于我们理解化学和物理过程以及开发新的材料和技术非常重要。
第五步：微观世界的应用
微观世界的研究不仅仅是为了满足我们对知识的好奇心，还可以应用于各个领域。纪录片中可能会介绍一些与微观世界相关的应用，比如微观机器人、药物研发和材料科学等等。通过这些应用，我们可以改善人类的生活质量和解决一些重大问题。
微生物试题总结
绪论
名词解释
1、微生物；
2、比面值；
3、微生物学
问答题：
1、微生物的五大共性是什么？其中那个是微生物基本特性，为什么？
2、试讨论微生物多样性
第一章：原核生物的形态、构造和功能
名词解释：
1、原核生物；
2、细菌；
3、外膜（其上的脂多糖是细菌内毒素的主要成分）；
4、原生质体；
5、鞭毛、菌毛、性毛；
5、芽孢：
6、菌落；
7、菌苔；
8、糖被；
9、基内菌丝体；
10、气生菌丝体；
11、放线菌；
12、革兰氏染色法
问答（知识点）：
1、原核生物有哪些？
2、细菌的形态有哪些？
3、度量细菌大小的单位是什么，度量其亚细胞构造大小的单位是什么？一般细菌的大小是多少？
4、细菌的一般构造和特殊构造各自有哪些，主要构成是什么，各自的功能是什么（生物学意义？）
5、细胞壁的主要功能有哪些？
6、磷壁酸的主要生理功能有哪些？
7、脂多糖的主要功能？
8、G+、G-细菌细胞壁有什么异同？
9、写出革兰氏染色步骤、结果并解释出现不同染色结果的原因。
11、糖被的功能有哪些？
12、简述鞭毛的结构
13、细菌菌落的特点
14、放线菌菌落的的特点
15、何谓“拴菌”试验？它的创新思维在何处？
16、如何初步判断并进一步验证某一细菌是否长着鞭毛？
17、试讨论微生物的细菌形态与菌落形态间的相关性及内在原因
第二章：真核微生物的形态、构造和功能
名词解释：
1、芽殖；
2、真菌；
3、酵母菌；
4、霉菌；
5、假菌丝；
6、2um质粒；
7、匍匐菌丝
问答（知识点）：
1、真核生物与原核生物有什么异同？
2、酵母菌的菌落有什么特点？
3、霉菌的菌落特点是什么？
4、试列表比较四大类微生物的细胞形态和菌落特征。
海洋微生物的多样性与功能
海洋微生物的多样性与功能
海洋是地球上最大的生态系统之一，其中包含着丰富而独特的生物
多样性。而在这个生态系统中，微生物起着不可或缺的作用。海洋微
生物包括细菌、古菌和真核微生物等，它们在维持海洋生态平衡和提
供各种生态功能方面发挥着重要作用。本文将探讨海洋微生物的多样
性以及它们所具备的功能。
一、海洋微生物的多样性
海洋是一个巨大而广阔的系统，存在着各种生物体，而微生物则是
其中最丰富的一群。海洋微生物的多样性表现在多个层次上，包括物
种多样性、遗传多样性和功能多样性。
1. 物种多样性
海洋微生物的物种多样性相当丰富，充满了许多未知的微生物物种。据估计，海洋中微生物的物种总数可能超过数百万。这些微生物包括
了各种不同类型的细菌和古菌，以及各种真核微生物，如原生动物和
微型浮游动物。这些微生物形态、特征各异，存在着丰富的物种组成。
2. 遗传多样性
海洋微生物的遗传多样性也非常丰富。由于微生物的短生命周期和
巨大的繁殖速度，它们在短时间内可以积累许多遗传变异。这种遗传
多样性使得微生物在适应环境变化和应对各种生态压力方面具有很强
的潜力。
3. 功能多样性
除了物种和遗传多样性外，海洋微生物还展现出丰富的功能多样性。它们在海洋生态系统中扮演着许多不同的角色，包括有机物分解、营
养循环、底物转化等。例如，一些细菌和古菌参与了重要的氮循环和
硫循环过程，在生态系统的营养链中发挥了重要作用。
二、海洋微生物的功能
海洋微生物具有多种重要的功能，对海洋生态系统的稳定运行和能
量流动起着至关重要的作用。下面将介绍几种典型的功能。
1. 有机物分解
微生物学重点总结(3篇)
微生物学重点总结
微生物学
第一章绪论
1、微生物学。一般定义为研究肉眼难以看见的称之为微生物的生命活动的科学。
2、微生物的发现。
第一个看见并描述微生物的人是荷兰商人安东列文虎克。
3、微生物学发展的奠基者及其贡献
法国的巴斯德。1>彻底否定了“自生说”；2>免疫学—预防接种；3>证实发酵是由微生物引起；4>创立巴斯德消毒法。
德国的科赫。1>证实了____病菌是____病的病原菌；2>发现肺炎结核病的病原菌；3>提出证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则—科赫原则。
4、微生物的特点：个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、
种类多、变异易、抗性强。
第二章微生物的纯培养和显微技术
1、无菌技术。在分离、转接、及培养纯培养物时防止被其他微生物污染，其自身也不污染操作环境的技术。
2、菌落。分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体。
3、选择培养。选择平板培养、富集培养。
4、古生菌。是一个在进化途径上很早就与真细胞和真核生物相互独立的生物类群。主要包括一些独特的生态类型的原核生物。
5、真菌。霉菌（菌体由分枝或不分枝的菌丝构成）、酵母菌（一群单细胞真核微生物）。
6、用固体培养基获得微生物纯培养方法：1>涂布平板法：（菌落通常只在平板表面生长）
将一定量的某一稀释度的样品悬液滴加在已倒好的平板表面，再用无菌涂布棒涂布均匀，经培养后挑取单个菌落。特点：使用较多的常规方法，但有时涂布不均匀。2>稀释倒平板法：（细菌菌落出现在平板表面及内部）
基于测序的微生物多样性分析总结
基于测序的微生物多样性分析总结
基于二代高通量测序的环境微生物多样性分析
一般认为土壤、海洋、肠道等生态系统中的微生物数量繁多、种类多样。传统的培养方法只限于对环境样品中极少部分（0.1%-1%）可培养的微生物类群的研究，而变性梯度凝胶电泳（DGGE）、克隆文库等常规的分子生物学方法也因操作复杂、成本高、痕量菌发现困难等因素无法达到深入分析环境微生物多样性的目的。高通量测序技术的出现，极大的促进了对环境中不可培养微生物以及痕量菌的研究，为环境微生物多样性的研究开启了新的研究热潮。
微生物群落中物种的多样性依然是目前研究的重点。对群落结构的研究，将有助于了解种群结构的稳定性，进而了解种群内物种间的相互依赖、相互制约的内在联系，为将来构建功能性种群服务。鉴于微生物群落是一个多物种的集合体，其中高达95%以上的微生物物种无法分离也不能独立培养，拼装出每个独立个体的基因组现在也无法实现，细菌16S 或真菌ITS测序分析依然是现阶段微生物群落多样性和多态性分析的基石。
一、高通量测序背景介绍
高通量测序技术，可以一次对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定，使得对PCR扩增产物直接进行序列测定成为可能。极大的促进了对环境中不可培养微生物以及痕量菌的研究，为环境微生物多样性的研究开启了新的研究热潮。目前高通量测序的主要平台代表有Illumina公司的Solexa基因组分析仪（Illumina Genome Analyzer）、罗氏公司(Roche)的454测序仪（Roch GS FLX sequencer）和ABI的SOLiD测序仪（ABI SOLiD sequencer）。微生物多样性分析中，以Illumina 及454测序平台应用最为广泛。
微生物药物学第二章-微生物资源多样性与微生物新药发现
depsip肽骨架
第一节 稀有放线菌是产生微生物新药的重 要源泉
第二节 黏细菌是一类值得关注的微生物新 资源
第三节 从植物内生菌中筛选微生物新药
第四节 从海洋微生物中筛选微生物新药
第一节 稀有放线菌是产生 微生物新药的重要源泉
❖ 所谓的稀有放线菌（rare actinomycetes)即 为除链霉菌属外的其它属的放线菌。
天然药物的筛选已成为现今的一个研究热点， 植物是天然药物的主要来源之一。生活在植 物组织中的植物内生菌，由于其与植物的关 系密切，同时其产生的丰富多样的次生代谢 产物具有多种生物活性，因此从中发现新的 有意义的化合物的潜力相当大，其作为新的 治疗药物或前体药物的潜在来源已经引起人 们的广泛重视。
一、历史概况
1898年 Vogl从黑麦草的种子中首次分离出第 一株内生真菌。 但在此后的70年间，内生菌 的研究进展缓慢；直到70年代，Bacon等人发 现高羊茅中的内生真菌和毒素的产生有关， 从 此以后植物内生菌的研究在国际范围内引起了 广泛的重视。
二、植物内生菌
1. 1833年 人们发现从小麦叶片中可长一种性质不 明的锈状物，将它形象地称为“Outgrouws”
在内生菌中，有对宿主植物体内某 些活性成分的形成有重要影响者， 也有产生和宿主植物相同或相似的 生理活性成分。
微生物群落的多样性和生态功能分析
微生物群落的多样性和生态功能分析
近年来，微生物群落研究越来越受到科学家们的关注。微生物群落是一种由微
生物组成的生态系统，这些微生物生活在不同的环境中，如土壤、水体、大气等。微生物群落的多样性对于维护生态系统的平衡和稳定性非常重要，因此，对于微生物群落的多样性和生态功能进行深入的研究具有极其重要的意义。
第一部分多样性分析
微生物群落的多样性是指微生物群落中不同种类微生物的数量和种类多样性。
微生物群落的多样性分析主要包括两种方法：一种是基于定性的研究，主要是通过培养方法识别不同种类的微生物，然后在分类学上进行分类；另一种是基于定量的研究，主要是通过高通量测序技术对微生物群落进行基因组分析。
微生物群落的多样性分析通常采用多样性指数，例如Shannon指数、Simpson
指数和Chao1指数等。其中，Shannon指数和Simpson指数可以反映微生物群落中
物种的多样性，而Chao1指数可以用于估算群落中未被捕获到的微生物物种数目。这些指数可以为我们提供微生物群落多样性的全面评估。
多样性研究的结果表明，微生物群落的多样性与环境因素密切相关。例如，土
壤中的微生物群落多样性与土壤有机质含量、pH值、温度和湿度等环境因素密切
相关。水中的微生物群落多样性与水质和流速也有密切关系。因此，通过对微生物群落的多样性进行分析，可以更好地理解微生物在生态系统中的作用和适应性。
第二部分生态功能分析
微生物群落的生态功能研究主要是指微生物在生态系统中的作用和功能。微生
物在生态系统中具有多种作用和功能，包括有益的作用（如有助于分解有机物、提高农作物的营养价值等）和有害的作用（如致病菌引起的疾病等）。
微生物的多样性
微生物的多样性
微生物是一类极小的生物体，包括细菌、真菌、病毒和原生动物等。它们广泛存在于地球的各个角落，包括水体、土壤、空气、人体等。
微生物的多样性是指微生物种类的丰富程度和不同微生物群体之间的
差异性。本文将探讨微生物的多样性对地球生态系统和人类的重要意义。
一、微生物的多样性与生态系统
微生物对地球上各种生态系统的功能与稳定性具有重要作用。首先，微生物参与了地球生物圈中的多种重要循环，如碳循环、氮循环、硫
循环等。微生物通过光合作用和呼吸作用参与了碳的固定和释放，影
响着全球的能量转换和气候变化。此外，微生物还参与了氮的固定和
解除，维持了氮的平衡，并参与了矿物质的循环和转化过程。微生物
的多样性保证了这些关键生物圈循环的正常进行，从而维持了地球生
态系统的平衡和可持续发展。
其次，微生物在土壤中对植物生长具有重要影响。土壤中的微生物
群落能够分解有机物质，释放出植物生长所需的营养元素。同时，微
生物与植物之间还存在着协同共生的关系，如根际微生物能够帮助植
物吸收养分、增加抗病能力等。因此，微生物的多样性对土壤的肥力
和植物的生长发育至关重要。
此外，微生物还在水体中起着关键作用。水体中的微生物群落在水
的净化和有机物质降解中发挥作用。微生物通过分解有机废物，将其
转化为无机物质，从而保持水体的清洁和透明。同时，水中的微生物
还是水生生物食物链的基础，影响着水生生态系统的稳定性和物种多
样性。
二、微生物的多样性与人类健康
微生物的多样性与人类健康密切相关。首先，人体内存在着大量的
微生物，如肠道微生物、皮肤微生物等。这些微生物与人体共同组成
微生物药物学第二章微生物资源多样性与微生物新药发现
微生物药物学第二章微生物资源多样性与微生物新药发现
微生物药物学第二章：微生物资源多样性与微生物新药发现
在微生物药物学的领域中，对微生物资源的多样性研究与新药发现是至关重要的。这一章节将深入探讨这个主题，揭示微生物资源的多样性如何为新药的发现提供源源不断的动力。
一、微生物资源的多样性
微生物资源的多样性源于地球上广泛分布的微生物群落，包括细菌、真菌、病毒等。这些微生物在各种环境中都能找到，从极地冰川到热带雨林，从深海热泉到高山雪线，他们的生存环境千差万别。这种多样性为药物研发提供了丰富的资源库。
二、微生物新药的发现
对微生物资源的多样性进行深入研究，可以帮助我们发现新的药物。许多药物如抗生素、抗真菌药和抗病毒药都来源于微生物。例如，青霉素、链霉素等抗生素就是从微生物中提取出来的。
近年来，随着基因组学和蛋白质组学的发展，我们已经可以通过生物信息学的方法预测和筛选新的药物靶点。同时，结构生物学的发展也
让我们有可能通过计算机模拟预测药物与生物大分子的相互作用，从而提高新药研发的效率。
三、微生物资源的可持续利用
在利用微生物资源时，我们需要资源的可持续利用。这包括在保护生态环境的前提下，采取适当的提取和生产方法，确保资源的有效利用。同时，我们也需要不断优化和更新技术，提高微生物资源利用的效率。
四、未来展望
随着科技的发展，我们对于微生物资源的理解和利用将会更加深入。例如，通过基因编辑技术，我们可以改造微生物以提高药物的产量或改善药物的性质；通过生物信息学的方法，我们可以更有效地预测和筛选新的药物靶点。
微生物群落多样性及其对生态系统功能的影响
微生物群落多样性及其对生态系统功能的影
响
微生物是地球生物圈中数量最多、种类最丰富的生物群体之一，其数量和活动对生态系统的稳定性和功能都有着非常重要的影响。微生物群落多样性是微生物生态系统一个非常重要的方面，它指的是一个生态系统中不同种类微生物的相对丰度和组成结构的多样性。微生物群落多样性对生态系统的功能，例如能量流、养分循环和生物质转化等过程，具有着十分显著的影响。
一、微生物群落多样性的意义
微生物群落多样性对于生态系统具有着非常重要的影响。一个高度多样化的微生物群落对于生态系统的功能和健康非常重要，它们能够增强生态系统的适应性和自我修复能力，维护生态系统的功能稳定性。不同种类的微生物在生态系统中扮演着不同的角色，例如分解器、固氮菌、降解菌等，在微观上影响着生态系统中的能量和物质流动。
二、微生物群落多样性和生态系统功能
1. 能量流
微生物在生态系统的能量流中扮演着至关重要的角色。在一个生态系统中，微生物通过分解有机物来释放出能量，将能量逐步传递到更高级别的生物群体中。微生物群落多样性对于能量流的控制非常重要，高度多样化的微生物群落能够保持适当的能量流动，从而维持生态系统的稳定性。
2. 养分循环
微生物在生态系统中的作用不仅仅局限于能量流的控制，他们还通过分解和降解有机物，将养分重新释放到环境中，促进养分的循环和再利用。微生物群落多样
性对于养分循环的影响也非常显著。在高度多样化的微生物群落中，各种不同的微生物共同协作，维持着环境中养分的循环和再利用。
3. 生物质转化
微生物在生态系统中扮演着分解、吸收、转化和合成有机物的角色。微生物群落的多样性对于生物质转化的过程也具有十分重要的影响。高度多样化的微生物群落能够更好的协调和平衡有机物的分解、吸收和合成，促进有机物在生态系统中的循环过程。
第二章 海洋微生物
焦念志
近海海洋环境国家重点实验室（厦门大学）副主任
研究方向：海洋微型生物生态 学科专长：海洋微型生物学与分子生态学、海洋
生态学、流式细胞学、海洋资源与环境学
Jiasong Fang Assistant Professor Hawaii Pacific University
Research Interests： use molecular and isotopic signatures to study current topics in biogeochemistry, environmental geochemistry, chemical oceanography, microbial ecology,
我国对Байду номын сангаас洋细菌的研究
上海交通大学 肖湘：深海嗜冷嗜压细菌 李志勇：海绵共生细菌 山东大学 张玉忠：海洋与极地细菌酶学、生物化学、环境适应机制。 国家海洋局第三研究所 邵宗泽：海洋污染物的微生物降解 陈新华：海水养殖动物病原微生物及免疫 中国海洋大学 张晓华：海水养殖动物病原弧菌 池振明：海洋微生物 中科院海洋研究所 孙犁：海水养殖动物病原微生物 国家极地研究中心 陈波：极地微生物
（3）氢氧化性细菌： 变形杆菌、产碱杆菌等 可异养生长，也可自养生长 （4）好氧性嗜甲烷菌 甲基营养菌、甲基单胞菌、 甲基杆菌等
最大的原核生物之一（100-300um)
微生物群落多样性测序与功能分析(总结版)
微生物群落多样性测序与功能分析（总结版）
微生物群落测序是指对微生物群体进行高通量测序，通过分析测序序列的构成分析特定环境中微生物群体的构成情况或基因的组成以及功能。借助不同环境下微生物群落的构成差异分析我们可以分析微生物与环境因素或宿主之间的关系，寻找标志性菌群或特定功能的基因。对微生物群落进行测序包括两类，一类是通过16s rDNA，18s rDNA，ITS区域进行扩增测序分析微生物的群体构成和多样性；还有一类是宏基因组测序，是不经过分离培养微生物，而对所有微生物DNA进行测序，从而分析微生物群落构成，基因构成，挖掘有应用价值的基因资源。
以16s rDNA扩增进行测序分析主要用于微生物群落多样性和构成的分析，目前的生物信息学分析也可以基于16s rDNA的测序对微生物群落的基因构成和代谢途径进行预测分析，大大拓展了我们对于环境微生物的微生态认知。
目前我们根据16s的测序数据可以将微生物群落分类到种（species）（一般只能对部分菌进行种的鉴定），甚至对亚种级别进行分析，
几个概念：
16S rDNA（或16S rRNA）：16S rRNA 基因是编码原核生物核糖体小亚基的基因，长度约为1542bp，其分子大小适中，突变率小，是细菌系统分类学研究中最常用和最有用的标志。16S rRNA基因序列包括9个可变区和10个保守区，保守区序列反映了物种间的亲缘关系，而可变区序列则能体现物种间的差异。16S rRNA基因测序以细菌16S rRNA基因测序为主,核心是研究样品中的物种分类、物种丰度以及系统进化。
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(halophilic Archaea and others)
autotrophs: carbon is obtained by fixing CO2 (most cyanobacteria,
-cells size: average 1 to 5 microns range 0.1 to 660 microns (Thiomargarita namibiensis , giant sulfur bacteruim in Namibian sediments)
Dimensions of some bacteria
微生物生态系统多样性（Microbial ecosystem diversity）
Ecosystem diversity refers to the diversity of a place at the level of ecosystems. It is contrasted with biodiversity, which refers to variation in species rather than ecosystems.
1.5 微生物多样性价值
❖ 科研价值 ❖ 经济价值 ❖ 生态价值
Estimates of biodiversity are problematic
Cultivated
Uncultivated (16S rDNA clone diversity)
第二节 微生物多样性研究方法
1) 传 统 平 板 培 养 方 法 （ traditional culture-dependent methods） 2) 群落水平生理学方法（community level physiological profile，CLPP） 3) 生物标记法（Biomakers） 4) 分子微生物学方法（Molecular microbial diversity ）
-hydrostatic pressure: from 1 to 1400 atm (barophiles)
1.4 微生物多样性影响因素（Drive factors）
❖ 营养物质 ❖ 环境因素 ❖ 生物关系
Diversity theories
Diversity arises from the balance between speciation and extinction rates.
——From Wikipedia, the free encyclopedia
1.3 微生物多样性表现形式
❖ 形态多样性（Morphological diversity） ❖ 代谢多样性（Metabolic diversity） ❖ 生态多样性（Ecological diversity）
Morphological diversity
2.1 传统平板培养方法
传统培养分离方法是将定量样品接种于培养基中，在一定的 温度下培养一定的时间，然后对生长的菌落计数和计算含量，并 通过在显微镜下观察其形态构造，结合培养分离过程生理生化特 性的观察鉴定种属分类特性。培养分离方法采用配比简单的营养 基质和固定的培养温度，还忽略了气候变化和生物相互作用的影 响，这种人工环境与原生境的偏差使得可培养的种类大大减少(仅 占环境微生物总数的0.1%～10%)。而且，此方法繁琐耗时，不能 用于监测种群结构的动态变化。
organotrophs and heterotrophs: carbon and energy are obtained
from organic chemicals (heterotrophs, E.coli, pathogens)
Ecological diversity
-salinity: from fresh water to marine and hypersaline environments (Dead sea and the Great Salt Lake, halophiles)
这种方法是基于微生物群落对95种不同碳源的利用度来描述群落中微生物的 动态变化。其具体做法是：利用由95孔不同单一C源和1个对照孔组成的Biolog微平 板系统，将土壤溶液接种到每一个微平板孔中，在一定的温育时间内，由于不同 微生物对不同单一C源利用程度和强度不一样而发生不同生化代谢反应，最终使得 每一个孔的溶液呈现出不同程度的颜色，微平板中每一孔的颜色变化可以通过酶 标仪测定和记录下来，这样便可得到土壤微生物特有的“代谢指纹”(Metabolic Fingerprint)。根据土壤微生物的代谢指纹图谱，结合有关的计算机分析软件和己 有的菌种库资料，可以得到某些微生物的分类鉴定，对一般细菌的鉴定可以精确 到种，有的甚至精确到种以下的分类单元 。
-temperature: from –12 to 113oC (Pyrolobus) and beyond (121oC)
-pH: from 0 (Thiobacillus thiooxidans) to 13 (Plectonema nostocorum) pH 0 is 1M HCl
-redox potential: from –450mV (methanogens)to + 850mV (iron bacteria)
微生物多样性（Microbial Diversity）是一定区域范围 内的所有微生物种类和它们的生态环境总和。
1.2 微生物多样性的三个层次
微生物遗传多样性（Microbial genetic diversity）
Genetic diversity is a level of biodiversity that refers to the total number of genetic characteristics in the genetic makeup of a species. It is distinguished from genetic variability, which describes the tendency of genetic characteristics to vary.
2.4 荧光原位杂交技术（fluorescent in situ hybridization, FISH）
荧光原位杂交是在20世纪80年代末在放射性原位杂交技术的 基础上发展起来的一种非放射性分子细胞遗传技术,以荧光标记取 代同位素标记而形成的一种新的原位杂交方法。它根据已知微生 物不同分类级别上种群特异的DNA序列，以利用荧光标记的特异 寡聚核苷酸片段作为探针，与环境基因组中DNA分子杂交，检测 该特异微生物种群的存在与丰度。该方法的特点是可以进行样品 的原位杂交，应用于环境中特定微生物种群鉴定、种群数量分析 及其特异微生物跟踪检测，是目前在分子微生物生态学领域应用 比较广泛的方法之一。
-cell shapes: rods, cocci, spirals, filaments,amorphous, starshaped, squares,……
-cell organization: multicellular from pairs and tetrads to filaments, sheets, rosettes, microbial mats,……
Small bacteria
Bacteroides spp Bordetella pertussis Mycoplasma spp
Medium bacteria
Bacillus spp E. coli S. aureus
Large Bacteria
Anabaena spp Achromatium spp
How does “abundance” influence this balance?
“…one reason for the high genomic diversity observed in prokaryotic communities in soil and sediments is the large populations of organisms and the capacity to accumulate large numbers of mutations.”
微生物种群多样性（Microbial species diversity）
Species diversity is an index that incorporates the number of species in an area and also their relative abundance. It is generally a much more useful value than species richness.
0.1 ×0.15-0.13 m 0.2-0.3 ×0.5-1.0 m 0.1 - 0.25 m dia
0.7-0.8 ×2-3 m 0.4-0.7 ×1-3 m 0.8-1.0 m dia
4-5 m 5 ×100 m
Metabolic diversity
Phototrophs: energy is obtained from light
0~48h
48~96h
96~192h
21
14
7
0
0
20
40
60
80
100
土壤细菌Hha I酶切数量
Number of soil bacteria digested by Hha I
不同培养时间培养的细菌种系型丰度趋势线
2.2 BIOLOG 鉴定系统
该方法最初由美国的BIOLOG公司于1989年开发成功，最初应用于纯种微生 物鉴定，至今已经能够鉴定包括细菌、酵母菌和霉菌在内的2000多种病原微生物 和环境微生物。
Types of OTUs OTUs种类
35
LB
WSAቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
CSEA
28
21
14
7
0
0
20
40
60
80
100
120
土壤细菌Hha I酶切数量
Number of soil bacteria digested by Hha I
不同培养基培养的细菌种系型丰度趋势线
Types of OTUs OTUs种类
28
2.3 脂肪酸谱图法(PLFAs、WCFA-FAMEs和其它方法)
磷脂是构成生物细胞膜的主要成分，约占细胞干重的5%。在 细胞死亡时，细胞膜很快被降解，磷脂脂肪酸被迅速的代谢掉，因 此它只在活细胞中存在，十分适合于微生物群落的动态监测。另一 个重要因素是脂肪酸具有属的特异性，特殊的甲基脂肪酸已经被作 为微生物分类的依据。磷脂脂肪酸谱图分析法首先将磷脂脂肪酸部 分提取出来，然后用气相色谱分析，得出PLFA谱图。
第二章 微生物多样性 Chapter 2 Microbial Diversity
曹 慧 教授
南京农业大学生命科学学院
第一节 什么是微生物多样性
1.1 微生物多样性概念
生物多样性(biodiversity)这个单词是一个新创造的组合 词 ， 由 生 物 (bio) 和 多 样 性 (diversity) 组 合 而 成 。 biological diversity由托马斯·拉夫卓伊(Thomas Lovejoy)于1980年提 出，而biodiversity则由昆虫学家威尔逊(E. O. Wilson)于 1986年在国家研究委员会(National Research Council, NRC) 举办的首次美国生物多样性论坛报告中提出。
photosynthetic bacteria)
Chemotrophs:energy is obtained from chemicals
lithotrophs: inorganic chemicals (sulfur, iron, hydrogen)
-autotrophs: carbon is obtained by fixing CO2 (sulfur-reducing Archaea, methanogens) -heterotrophs: carbon is obtained from organic compounds (sulfurreducing Archaea)