微生物与人类健康 第三章 微生物的生态

嗜酸微生物适应环境的生化机理: 嗜酸微生物适应环境的生化机理: 嗜酸微生物能在酸性条件下生长繁殖, 嗜酸微生物能在酸性条件下生长繁殖,需要 维持胞内外的pH梯度,现在一般认为它们的细 维持胞内外的pH梯度, pH梯度 胞壁,细胞膜具有排斥H 胞壁,细胞膜具有排斥H+,对H+离子不渗透或 从胞内排出的机制. 把H+从胞内排出的机制.而嗜酸微生物的外被 要高H 来维持其结构. 要高H+来维持其结构. 嗜酸菌被广泛用于微生物冶金,生物脱硫. 嗜酸菌被广泛用于微生物冶金,生物脱硫.
第三章 微生物的生态
第一节 微生物在自然环境中的 分布及菌种资源的开发
微生物与人类健康
北方民族大学
第三章 微生物的生态
一,微生物在自然界中的分布
土壤中的微生物 水体中的微生物 空气中的微生物 工农业产品中的微生物 生物体内外的正常菌群 极端环境中的微生物
微生物与人类健康
(一)土壤中的微生物
在土壤中正常分布着形形色色的微生物 群,这些在土壤中生活的微生物类群称为土壤 微生物. 微生物.
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第三章 微生物的生态
四,极端环境下的微生物
嗜热微生物 嗜冷微生物 嗜酸微生物 嗜碱微生物 嗜盐微生物 嗜压微生物 抗辐射的微生物
微生物与人类健康
极端环境下微生物的研究有三个方面的重要意义 开发利用新的微生物资源, 开发利用新的微生物资源,包括特异性的基因 资源; 资源; 为微生物生理,遗传和分类乃至生命科学及相 为微生物生理, 关学科许多领域,如功能基因组学, 关学科许多领域,如功能基因组学,生物电子 器材等的研究提供新的课题和材料; 器材等的研究提供新的课题和材料; 为生物进化,生命起源的研究提供新的材料 为生物进化,生命起源的研究提供新的材料.
柄细菌
3.饮用水的细菌学指数 3.饮用水的细菌学指数 目前,我国规定的生活用水的标准是: 目前,我国规定的生活用水的标准是:
细菌总菌数: 100个 细菌总菌数: < 100个/ml 大肠菌群数: 大肠菌群数:< 3 个/L
4.水中的微生物与水体的自净作用 4.水中的微生物与水体的自净作用
指被污染的水借天然的 理化因素及生物因素的 综合作用, 综合作用,而达到净化的 过程. 过程.
第三章 微生物的生态
1.嗜热微生物 1.嗜热微生物
嗜热微生物生长的生态环境:高温环境, 嗜热微生物生长的生态环境:高温环境,如热 温度高达100℃) 高强度太阳辐射的土壤, 100℃), 泉(温度高达100℃),高强度太阳辐射的土壤, 岩石表面(高达70℃),各种堆肥,厩肥,干草, 岩石表面(高达70℃),各种堆肥,厩肥,干草, 70℃) 锯屑及煤渣堆, 锯屑及煤渣堆,此外还有家庭及工业上使用的 温度比较高的热水及冷却水. 温度比较高的热水及冷却水. 细菌是嗜热微生物中最耐热的. 细菌是嗜热微生物中最耐热的.
三,空气中的微生物
1,大气是微生物的暂存空间 空气环境的特点:无营养物质,无足够的水分, 无营养物质,无足够的水分, 无营养物质 这种环境不适合微生物的生长繁殖. 这种环境不适合微生物的生长繁殖. 大气中没有固定的微生物种类.但由于微生物 但由于微生物 能产生各种休眠体以适应不良环境,有些微生 能产生各种休眠体以适应不良环境, 物可以在大气中存在一段相当长的时间而不至 死亡. 死亡.
3,微生物在大气中的分布很不均匀
所含数量取决于所处环境和飞扬的尘埃量 降低空气中微生物的措施 过滤,UV照射 甲醛熏蒸, 照射, 过滤,UV照射,甲醛熏蒸,减少菌源和尘埃源
不同地点大气中的微生物数量
地点 北极(北纬800) 海洋上空 市区公园 城市街道 宿舍 畜舍 微生物数量/CFum 0 l-2 200 5000 20000 1000000-2000000
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第三章 微生物的生态
嗜热菌的类型: 嗜热菌的类型:
超嗜热菌 极端嗜热菌 专性嗜热菌 兼性嗜热菌 耐热菌
微生物与人类健康
嗜热微生物的特点
嗜热微生物生物大分子蛋白质,核酸, 嗜热微生物生物大分子蛋白质,核酸,类脂的 热稳定结构以及存在的热稳定性因子是它们嗜 热稳定结构以及存在的热稳定性因子是它们嗜 以及存在的热稳定性因子 热的生理基础.新的研究还表明专性嗜热菌株 热的生理基础. 的质粒携带与热抗性相关的遗传信息. 的质粒携带与热抗性相关的遗传信息. 应用:耐热DNA聚合酶用于多聚酶链式反应 聚合酶用于多聚酶链式反应 应用:耐热 聚合酶 (PCR). ).
好氧菌的降解作用 原生动物等的吞噬作用 藻类对无机物的利用
致病菌一般对营养要求苛刻,因此在一般的水 致病菌一般对营养要求苛刻,
中只能存活2 中只能存活2-3天
水表微生物会受辐射等作用而被杀灭 由固形物吸附再沉积到水底
尽管自然水体具有自净作用, 尽管自然水体具有自净作用,但是 只能净化少量污染物. 只能净化少量污染物.若进入水体的污 染物超过了水体的自净能力, 染物超过了水体的自净能力,则会破坏 水体的生态平衡,导致污染的发生. 水体的生态平衡,导致污染的发生.
2.土壤中的微生物分布特点 2.土壤中的微生物分布特点
土壤微生物的数量和分布主要受到营养 土壤微生物的数量和分布主要受到营养 物,含水量,氧,温度,pH等因子的影响 含水量, 温度,pH等 ,并随土壤类型的不同而有很大变化. 并随土壤类型的不同而有很大变化. 土壤微生物的数量和分布受季节影响; 土壤微生物的数量和分布受季节影响; 数量和分布受季节影响 微生物的数量也与土层的深度有关, 微生物的数量也与土层的深度有关,一 数量也与土层的深度有关 般土壤表层微生物最多, 般土壤表层微生物最多,随着土层的加深 ,微生物的数量逐步减少. 微生物的数量逐步减少. 土壤中的微生物以细菌最多, 土壤中的微生物以细菌最多,其次位放 细菌最多 线菌和霉菌. 线菌和霉菌.
嗜冷微生物适应环境的生化机理是因为细胞膜脂 嗜冷微生物适应环境的生化机理是因为细胞膜脂 组成中有大量的不饱和,低熔点脂肪酸. 组成中有大量的不饱和,低熔点脂肪酸. 嗜冷微生物低温条件下生长的特性可以使低温保 藏的食品腐败,甚至产生细菌毒素. 藏的食品腐败,甚至产生细菌毒素. 研究开发嗜冷微生物的最适反应温度低的酶, 研究开发嗜冷微生物的最适反应温度低的酶,在 工业和日常生活中都有应用价值. 工业和日常生活中都有应用价值.如从嗜冷微生 物中获得低温蛋白酶用于洗涤剂, 物中获得低温蛋白酶用于洗涤剂,不仅能节约能 而且效果很好. 源,而且效果很好.
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; 分布上更多的是吸附在悬浮在水中的有机物上及 水底; 水底; 淡水中的微生物是可以运动的, 淡水中的微生物是可以运动的,而且某些淡水中 的细菌例如柄细菌具有很异常的形态, 柄细菌具有很异常的形态 的细菌例如柄细菌具有很异常的形态,这些异常 形态使得菌体的表面积与体积之比增加, 形态使得菌体的表面积与体积之比增加,从而使 这些微生物能有效地吸收有限的营养物; 这些微生物能有效地吸收有限的营养物; 靠近城市或城市下游水中的微生物多, 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; 多对健康不利的细菌,因此不宜作为饮用水源; 水体自身存在自我净化作用 水体自身存在自我净化作用
土壤中存在的大多数微生物对人类是有益的. 土壤中存在的大多数微生物对人类是有益的. (1)参与自然界的物质循环. (1)参与自然界的物质循环. 参与自然界的物质循环 (2)分解动植物的尸体,排泄物及化学污染物等. (2)分解动植物的尸体,排泄物及化学污染物等. 分解动植物的尸体 (3)固定大气中的氮气,促进植物的生长. (3)固定大气中的氮气,促进植物的生长. 固定大气中的氮气 (4)土壤中有不少微生物常被用来生产各种抗生素 (4)土壤中有不少微生物常被用来生产各种抗生素 等药物. 等药物. 但是土壤中少数的病原菌, 但是土壤中少数的病原菌,则是造成各种传染病的 病因. 病因.
2,大气中的微生物来源
土壤,水体和其他微生物源.进入大气的土壤尘粒, 土壤,水体和其他微生物源.进入大气的土壤尘粒, 水面吹来的小水滴,污水处理厂曝气产生的气溶胶, 水面吹来的小水滴,污水处理厂曝气产生的气溶胶, 人和动物体表的干燥脱落物, 人和动物体表的干燥脱落物,呼吸道呼出的气体都 是大气微生物的来源. 是大气微生物的来源. 主要种类是霉菌和细菌,霉菌常见种类是曲霉, 主要种类是霉菌和细菌,霉菌常见种类是曲霉,木 霉,青霉,毛霉,白地霉和色串孢(Torulasp)等. 青霉,毛霉,白地霉和色串孢(Torulasp)等 (Torulasp) 细菌有球菌,杆菌和一些病原菌. 细菌有球菌,杆菌和一些病原菌.
第三章 微生物的生态
2. 嗜冷微生物
嗜冷微生物能在较低的温度下生长,可以分 为专性和兼性两类,前者的最高生长温度不超 过20℃,可以在0℃或低于0℃条件下生长;后 者可在低温下生长,但也可以在20℃以上生长.
微生物与人类健康
嗜冷微生物的主要生境:南北极地区,深海, 嗜冷微生物的主要生境:南北极地区,深海, 寒冷水体,冷冻土壤,阴冷洞穴, 寒冷水体,冷冻土壤,阴冷洞穴,保藏食品的 低温环境. 低温环境. 嗜冷微生物的种类:针丝藻,粘球藻,假单胞 嗜冷微生物的种类:针丝藻,粘球藻, 菌等.从深海中分离出来的细菌既嗜冷, 菌等.从深海中分离出来的细菌既嗜冷,也耐 受高压. 受高压.
1. 土壤是微生物生长和栖息的良好基地
(1)水分.微生物生命活动需要大量的水. (1)水分.微生物生命活动需要大量的水. 水分 (2)pH值.土壤大多是中性偏碱,适宜于大多 (2)pH值 土壤大多是中性偏碱, 数微生物生长. 数微生物生长.
(3)氧气. (3)氧气. 氧气 (4)温度.土壤的保温性,为微生物的生长提 (4)温度.土壤的保温性, 温度 供了有利的条件. 供了有利的条件. (5)固形物. (5)固形物.土壤中含有大量固有有机物和矿 固形物 物元素,是微生物的营养库. 物元素,是微生物的营养库. 以上说明土壤是微生物的合适生境, 以上说明土壤是微生物的合适生境,是微 生物的大本营,人类最丰富的" 生物的大本营,人类最丰富的"菌种资源 库".
第三章
微生物的生态
生态学(ecology)是一门研究生命系统与 生态学(ecology)是一门研究生命系统与 (ecology) 其环境系统间相互作用规律的科学. 其环境系统间相互作用规律的科学. 微生物生态学是生态学的一个分支, 微生物生态学是生态学的一个分支,它 是生态学的一个分支 研究的对象是微生物群体与其周围生物 与非生物环境条件间相互作用的规律. 与非生物环境条件间相互作用的规律.
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第三章 微生物的生态
3.嗜酸微生物 3.嗜酸微生物
生长最适pH在3-4以下,中性条件不能生长的 微生物称为嗜酸微生物;能在高酸条件下生长, 但最适pH接近中性的微生物称为耐酸微生物 极端的酸性环境包括各种酸矿水,酸热泉, 火山湖,地热泉等.
微生物与人类健康
嗜酸微生物生长的生态环境: 嗜酸微生物生长的生态环境: 温和的酸性(pH3-5.5)自然环境较为普遍,如某些湖泊, 温和的酸性(pH3-5.5)自然环境较为普遍,如某些湖泊, (pH3 自然环境较为普遍 泥碳土和酸性的沼泽. 泥碳土和酸性的沼泽. 极端的酸性环境包括各种酸矿水,酸热泉,火山湖, 极端的酸性环境包括各种酸矿水,酸热泉,火山湖, 地热泉等. 地热泉等. 嗜酸微生物的种类: 嗜酸微生物的种类: 硫氧化菌,硫杆菌.嗜酸嗜热细菌, 硫氧化菌,硫杆菌.嗜酸嗜热细菌,如嗜酸热硫化叶 菌等.嗜酸微生物的胞内pH从不超出中性大约2 pH单 pH从不超出中性大约 菌等.嗜酸微生物的胞内pH从不超出中性大约2个pH单 其胞内物质及酶大多数接近中性. 位,其胞内物质及酶大多数接近中性.
第三章 微生物的生态
(二)水体中的微生物
1.不同水体中微生物的种类 1.不同水体中微生物的种类
(1)淡水中的微生物 (1)淡水中的微生物
①清水型水生微生物 ②腐败型水生微生物
(2)海洋微生物 (2)海洋微生物
微生物与人类健康
2.水中微生物的分布特点: 2.水中微生物的分布特点: 水中微生物的分布特点