卫生微生物第二章微生物生态学要点
兽医公共卫生学 第二章 知识点1 《微生态平衡》
微生态平衡与人类健康
教学单元1：微生态系统与微生态平衡
知识点1：微生态系统
一、微生态学与微生态系统的概念
微生态学：研究正常微生物在细胞或分子水平上与宿主
相互关系的科学。（研究正常微生物群的结构、功能以及与 其宿主相互关系的学科。是生态学的一个层次。） 微生态系统：在一定结构的空间内，正常微生物群以其 宿主组织和细胞及其代谢产物为环境，在长期进化过程中形 成的能独立进行物质、能量、信息(即基因)相互交流的统一 的生物系统。
参与矿物质代谢（厌氧菌使肠道氧化还原电位（eH）降低，Fe2+容易被吸收）
B.对宿主有害的物质流动 .产生有害物质（肠道群菌在宿主肠道通过代谢过程）： 如组织胺、H2S、 吲哚、亚硝酸盐等 .合成致癌物质 --- 亚硝胺： 硝酸盐 细菌 亚硝酸盐 细菌 亚硝胺（致癌物） 例如：腌腊制品中使用硝酸盐
种群内个体间
协作: 低密度群菌时（资源共享、一方.双方受益） 竞争: 高密度群菌时（资源争抢、一方.双方受害）
共生关系（中立、栖生、互生、助生） 颉颃关系（竞争、偏生、寄生、吞噬）
不同种群间
（4）功能：正常微生物群对宿主的功能是经典生理功能的补充。 A.营养作用：
促进营养物质消化：胞外酶、乳糖酶、脂肪酶含量高。
宏观外环境
间接作用
组成：正常微生物群 直接作用 宿主的微环境（组织、细胞、代谢产物） 系统中各组成间关系：由物质、能量、信息“三流”运转来实现的。
分解与合成
（1）微生态系统物质流动：宿主
分解与合成
微生物群
微生态系统物质流动
环境
化学元素及其化合物 A.对宿主有益的物质流动
参与碳水化合物代谢（肠道细菌产生的乳糖酶、麦芽糖酶） 参与蛋白质代谢（肠道内蛋白质或氮含量增高） 参与脂肪代谢（胆固醇含量较无菌动物高2倍：脂肪酶）
卫生微生物学
1卫生微生物学sanitary microbiology：是研究各种微生物与外界之间的相互关系，对人类健康的影响以及消除其危害对策的科学。
2生态系统：在一定时间和空间内，由生物部落与其环境组成的一个整体。
各组成要素间借助物种流动、能量流动、物质循环、信息传递而相互联系相互制约，并形成具有自调节功能的复合体。
3生物圈：地球表面由大气圈、水圈和土壤岩石圈组成，其中适合生物生存的范围称为生物圈或生态圈，是地球上所有生物及其所居住环境的总和，是地球上最大的生态系统。
4种群population：具有相似特性和生活在一定空间的同种个体群，是物种具体的存在单位、繁殖单位和进化单位。
5群落community：生活在一起的多种不同种群的生物称为群落。
即占有一定空间的生物种群集合体，可包括动物、植物、微生物等分类物种。
6优势种dominant：群落中占优势的种类，其数量最多、体积上最大、对生境影响最大的种类。
7伴生种companion：在群落中出现，参加到群落的组成中去，但对群落内的环境所发生的作用则不及优势种。
8生产者：绿色植物，以及一些能够进行光合作用的藻类、菌类。
能够直接吸收太阳能和利用无机营养成分合成构成自身有机体的各种有机物——自养生物，引入能量。
9消费者：草食动物、肉食动物、寄生动物和腐食动物。
直接或间接利用生产者所制造的有机物作为食物和能源。
10分解者：各种细菌和部分真菌，能够把有机物分解为简单无机物的生物。
11生态学ecology：研究生物有机体与其栖息地环境之间相互关系的科学。
12微生物生态学microbial ecology：生态学的一个分支，研究微生物各种群之间及其与外环境之间相互关系。
13生境habitat：指生物栖息的场所，生物生存的环境14龛niche：生态位，不仅指生物居住的空间，还包括功能作用。
可分为空间和营养生态龛。
15微小生境microhabitat：又称微小空间，指生物生存的局部小空间。
微生物生态学
微生物生态学微生物生态学是研究微生物在多样性、功能和相互作用方面的科学学科。
它关注微生物在各种环境中的分布、丰度、活动和相互关系，涉及到土壤、水体、大气、生物体和工业等多个领域。
微生物在生态系统中扮演着重要的角色，对环境的物质循环、能量转化和生态平衡具有重要影响。
一、微生物多样性微生物是地球上最丰富的生物群体，其多样性非常丰富。
微生物的多样性涉及不同种类的细菌、真菌、病毒和原生动物等。
它们根据不同的生理特征、生活方式和环境适应能力，在不同的生态系统中扮演着不同的角色。
通过对微生物多样性的研究，我们可以了解到各种微生物的分类和分布规律，进而揭示微生物在生态系统中的功能和相互作用。
二、微生物在物质循环中的作用微生物在环境中参与了物质循环的各个环节。
例如，一些微生物能够将有机物质分解为无机物质，促进有机物质的降解和循环利用。
这些微生物被称为分解者，对于生态系统中有机物质的降解和循环具有重要意义。
另外，一些微生物也能够参与到氮、磷、硫等元素的循环过程中，促进这些元素的转化和利用。
这些微生物在生态系统的物质循环中起到了关键的作用。
三、微生物在能量转化中的作用微生物在能量转化中也起到了重要的作用。
光合微生物如藻类和光合细菌能够进行光合作用，将光能转化为化学能，并释放出氧气。
这些微生物是生态系统中的初级生产者，为其他生物提供能量来源。
而一些微生物则能够利用化学反应或者化学能转换为生物能，比如嗜热微生物可以利用地热能为能量来源，这些微生物在一些特殊环境中发挥着重要的生态功能。
四、微生物的相互作用微生物之间存在着复杂的相互作用关系。
例如，共生是微生物相互作用的一种形式。
共生关系指的是两个或多个不同种类的微生物相互依赖生存的关系。
比如植物根际微生物与植物根系之间的关系，植物通过根分泌物为微生物提供生长条件，而微生物则提供植物营养元素的转化和保护植物根系免受病原微生物侵染。
此外，微生物之间还存在竞争、共存、共同利用资源等相互作用关系，这些相互作用在微生物群落的稳定和功能上起到了重要作用。
河北大学医学部卫生微生物重点总结
法国巴斯德--德国郭霍卫生微生物所在的环境包括：大气、土壤、水、光照、生物及非生物物质等有机和无机环境卫生微生物学：卫生微生物学是研究微生物与其环境相互作用的规律、对人类健康的影响以及应对方略的科学生物圈包括：水/地上岩石/大气生物圈微生物生态学：是在微生物学和生态学发展过程中形成的交叉学科，为生态学的一个分支学科。
是研究微生物与其生存环境、微生物群体之间互相关系、相互作用的学科。
生境：指微生物能在其中生存并执行其特定功能的微小环境，又叫微环境。
龛：比生境更广泛，包含生物生存的空间概念、功能作用，以及在不同温度、湿度等环境变化中的位置，也叫生态位生态平衡：是指生态系统各组成部分的内部或相互之间，在长期的发展演化过程中，通过相互制约、转化、补偿、交换及适应而建立起来的一种相互协调的动态平衡关系病原微生物：病原微生物是指可以侵犯人体，引起感染甚至传染病的微生物，或称病原体演替：在生态系统中，不同生物群落相继更替的过程。
正常菌群：菌群失调：指在原生态环境内正常微生物群发生种类、总菌数和各种群落成员的活菌数的异常变化。
诱发因素：1.射线照射2使用抗生素3外科手术4其他：免疫抑制剂，医源性因素等生态平衡：指生态系统个组成部分的内部或相互时间，在长期的发展演化过程中，通过相互制约、转化、补偿、交换、适应而建立的一种互相协调的动态的平衡。
放线菌：细胞壁含有bao bi suan 无性繁殖，革兰阳性，以微米计算，分布广泛指示微生物：是指在常规卫生监测中，用以指示样品卫生状况及安全性的微生物P4实验室：生物安全实验室等级最高的实验室，用于检测实验室感染机会多，感染后病情严重，无特效治疗，可致死的微生物或可能引起严重的流行、需要动员大量人力物力进行防疫的微生物消毒：是指杀灭或清除传播媒介上病原微生物，使其达到无害化的处理灭菌：是指杀灭或清除传播媒介上一切微生物的处理。
灭菌保证水平：SAl，之灭菌处理后单位产品上存在活微生物的概率通常表示为10-n医院消毒：是指杀灭或清除医院环境中和物体上污染的病原微生物的过程疫源地消毒：是指对存在或曾经存在传染源的场所进行的消毒。
微生态重点整理
3、免疫功能下降：一些抗生素使用，本身就可降低机体免疫，如氯霉素、磺胺、卡那霉素等；其次，抗生素杀死活细菌疫苗和杀死机体非特异刺激的细菌，机体无自然抗体，以及免疫器官发育不完全。
四、化学物质、农药的污染：有机氯和有机磷农药中毒。
五、工厂“三废”污染（废水、废气、废渣）：（一）氟化物：大骨节病。（二）二氧化硫：酸雨，天然气井喷-四川。（三）砷、铅、汞、镉等污染：陕西血铅超标儿童事件。无铅汽油。
第八章
微生态平衡概念，平衡的指标有哪些？什么含义？
微生态平衡的概念：是正常微生物群与宿主的生理性结合，是各方面总的平衡，没有抽象的平衡。具体指标反映在机体微生物的种群和数量的多少。
临床失调：潜伏型（亚临床），局限型和弥漫型（全身症状明显）。
感染概念，原因菌有哪些？
指机体原籍微生物易主和易位的变化。
机体常见的原因菌有：大肠杆菌，葡萄球菌，变形杆菌，白色念珠菌，绿脓杆菌，厌氧的梭菌，L-型细菌等。
抗生素引起的失调是什么？
一、正常微生物之间平衡破坏，微生态失调发生。
二、耐药细菌增加，耐药谱加宽，出现10耐以上的超级细菌。
一、畜禽排泄物对土壤和水体的污染：病原微生物、有机物污染引起水体富营养化，产生的硫化氢、氨气等腐败物质，引起鱼类死亡。
、硫化氢等。（二）空气中的微生物：常见有：芽胞杆菌、球菌、真菌等；病原微生物有口蹄疫病毒、过敏微生物、真菌孢子。（三）传播途径：气源传播、飞沫传播、尘埃传播和小核传播。
饲料含二恶英，疯牛病骨粉，瘦肉精等。
一、饲料添加剂的危害：（一）激素、抗生素、兽药—瘦肉精，氯霉素、痢特灵等。（二）高铜、高锌、高铁等：高铜粪黑，过高食欲减退，黄疸，贫血，便血，胃溃疡。（三）砷、氟中毒：阿散酸：经常使用阿散酸于饲料，土壤就会蓄积砷，万头猪场，5-8年，可排10吨砷，农作物含量一定高。高氟地区，氟乙酰胺-灭鼠药。四）有害的微生物：规定饲料不能含沙门氏菌、大肠杆菌，金黄葡萄球菌，霉菌控制在4、5x10-3个/克饲料。
席宇《环境微生物学》13环境微生物学讲义
Environmental microbiology is relates primarily to all over microbial processes that occur in a soil, water or food, as examples
It is not concerned with the particular micro-en vironment where the microorganisms actually a re functioning, but with the broader-scale effects of microbial presence and activities.
Numbers, types and activity, and community structure.
Microscopic, chemical, enzymatic and molecular techniques are used in these studies.生物生态学(microbial ecology)：
13
(2).附着于表面上的有机物的化学信息，诱导 微生物向它定向移动进而以其一端附着在表 面上。
(3).吸附在表面上的微生物分泌出胞外聚合 物，菌体与物体表面粘着在一起，形成牢固 吸附层。
表面吸附的微生物数往往比水体中高几十倍 到几百倍。
2021/4/9
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3.寡营养
自然界营养水平往往只有1mgC／L-10mgC ／L或更低，与培养基中的有机物水平约 1gC／L-10gC／L相比是很低的。所以在自 然状态下生活的微生物常处于营养贫乏的 状况
而形成复杂的微生物区系(microflora)。
2021/4/9
《微生物生态学》课件
微生物生态学的发展历程
早期探索
早在17世纪，微生物学家就开始研究微生物的形态和分类。随后，随着培养技术和显微技术的发展，人们对微生物的 认识逐渐深入。
学科建立
20世纪中叶，随着分子生物学和遗传学的发展，微生物生态学逐渐成为一门独立的学科。研究者开始关注微生物在 生态系统中的作用和功能。
现代发展
近年来，随着高通量测序技术的快速发展，微生物生态学研究进入了一个新的时代。人们可以更深入地 揭示微生物群落的组成和功能，以及它们与环境之间的相互作用关系。
互利共生
01
两种微生物相互依存，彼此提供必要的生存条件和营养物质，
共同生长繁殖。
偏利共生
02
一种微生物因共生而受益，而另一种微生物既不受益也不受害
。
寄生关系
03
一种微生物寄生于另一种微生物体内或体表，从寄主身上获取
营养，并对寄主造成一定的损害。
寄生关系
内寄生
一种微生物寄生于另一种 微生物体内，如病毒、细 菌和原生动物等。
在极地、高山等低温环境中，存在着 一些能够在低温下生存和繁殖的微生 物，如冰川细菌等。这些微生物具有 适应低温环境的特殊代谢机制和生物 化学特性。
在高盐环境下，如盐湖、盐碱地等， 存在着一些能够在高盐浓度下生存和 繁殖的微生物，如嗜盐菌等。这些微 生物具有适应高盐环境的特殊结构和 代谢机制。
生物体内环境中的微生物
生态意义
微生物在物质循环中的重要作用使得 生态系统中的各种元素得以循环利用 ，维持了生态平衡和地球上生物圈的 稳定。
微生物生态学在实践中的应
06
用
在环境保护中的应用
污水处理
微生物通过分解有机物，将污水 中的有害物质转化为无害物质， 达到净化水质的目的。
卫生微生物学
一、 空气生境特性与空气微生物
空气微生物因缺乏营养和水分，又直接暴露于 大气中缺乏保护，容易受到干燥、日光辐射 及大气污染等不利因素的影响，因此空气中 一般不存在原生的微生物群系。
四 微生物气溶胶在医学上的应用
1、基础理论研究：研究范围可涉及 微生物气溶胶的来源和发生传播机 理、感染剂、影向微生物气溶胶衰 减的因素、存活与衰亡规律等。
2、技术设备的研究：气溶胶发生器、 微生物采样器、空气净化设备的研 究等。
３、实际应用究（监测与应用） （１）室内外微生物的调查 监测与
卫生学评价 （２）利用活菌苗 活疫苗气溶胶吸
第七节 微生物在水中的净化作用
微生物在污水中发挥作用。细菌具有很 强的适用能力，它能在各种环境中生长，这 是它们通过突变及自然选择而实现的。 处理污水的微生物学方法有二种： （一）需氧处理法
活性污泥是由细菌、原生动物和有机无机 物组成。 （二）厌氧处理法
第四章 空气微生物
第一节 空气生境特性及其卫生意义
第三章 水 微 生 物
第一节 水生境特性及卫生意义 （一） 卫生意义 （二） 水生境特性
第 二节 水生微生物的来源及污染途径 第三节 水细菌的种类和分布
细菌 病毒 真菌 藻类 钩端螺旋体 原虫等、 一、 水细菌的特点 (1) 多鞭毛 能运动;
(2)彼此一起形成星状 片状带状和球状; (3)附 着在固体表面或碎片上,具有粘附特性,也有游 离状在水中;(4)能利用低浓度的营养物。
标 准: 大肠菌群小于3个/升,细菌菌落不 得超过100个/毫升。
一般认为每毫升自然水 中细菌菌落:
微生物生态学及其应用研究
微生物生态学及其应用研究一、微生物生态学概述微生物广泛存在于各种生态系统中，是生态系统中不可或缺的重要组成部分。
微生物生态学是一门探讨微生物在生态系统中分布，种类，数量以及与环境之间相互作用和影响等方面的学科。
微生物生态学不仅有助于深入理解微生物在自然界中的作用，还能为环境保护和微生物学应用提供理论依据。
二、微生物生态学的研究方向（一）微生物在环境中的分布微生物分布是微生物生态学的基础和起点，微生物在环境中的分布规律和影响因素是研究微生物生态学的重要内容。
微生物分布因素很多，例如光照、温度、湿度、土壤成分、土壤pH值和微生物自身因素等都会影响微生物的分布。
（二）微生物种类的多样性微生物种类的多样性是微生物生态学的又一个重要方向。
微生物多样性包括在空间上的多样性，如不同环境中微生物多样性的差异；在功能上的多样性，如微生物在氮转化、羟基化以及酸化等方面的作用差异；还包括微生物种群的动态变化。
（三）微生物与环境物质的相互作用微生物是一种生物体，它们与环境中的各种物质之间存在多种复杂的相互作用。
微生物可以分解各种复杂的有机物和无机物，同时生产出一些化合物，发挥着生产和净化的作用。
因此，微生物与环境物质的相互作用是研究微生物生态学的重要方向。
（四）微生物在环境中的代谢作用微生物具有广泛的代谢作用，它们能利用环境中各种有机和无机物质，完成各种化学反应，产生能量和物质代谢产物。
微生物在环境中的代谢作用是研究微生物学的又一个重要方向。
三、微生物生态学的应用研究（一）环境污染的控制和治理微生物生态学可以应用于环境污染的控制和治理。
利用微生物降解有机物或吸附重金属等物质，可以有效控制和治理工业和农业污染。
此外，利用微生物及其代谢产物如化学物质，也可以对抗传染病和减轻污染物有害作用。
（二）农业生产的优化和提高微生物生态学可以在农业生产中得到应用。
例如利用微生物降解植物分泌物降低植物病害的发生，促进植物生长，提高作物产量。
《卫生微生物学》课程标准汇总
《卫生微生物学》课程标准一、课程概述（一）课程性质、地位卫生微生物学是公共卫生和预防医学专业本科教育教学的必修课程，在该学科的形成、发展和日趋完善的过程中，对生物病原体的学习、研究、应用和疾病预防、控制提供了必不可少的重要理论和实践依据，是预防医学课程体系的重要组成部分，是学员今后从事疾病预防控制、卫生监督、科学研究和卫生管理等工作的基础，也是我校预防医学专业学员必修的考查课程。
（二）课程基本理念卫生微生物学课程教学的基本理念是适应于国家和军队建设的发展需求，符合第三军医大学人才培养方案的要求，在教学过程中充分体现素质教育以及创新教育思想。
既要注重理论上的深入浅出，触类旁通，又要强调理论联系实践的重要性。
尊重学员的主体地位,重视学员的自主学习、自觉学习、分析和解决实际问题能力以及创新思维和能力的培养。
同时也要结合本学科发展进程，适当介绍学科发展的前沿新动向、新技术和新方法。
（三）课程设计思路第三军医大学卫生微生物学课程设计的制定依据主要是总参军训和兵种部印发的《军队院校制定课程标准的基本要求》和《第三军医大学人才培养方案》，适当参考了国内部分相关医学院校卫生微生物学课程模式，结合了环境卫生学教研室多年来的教学实践经验。
卫生微生物学知识起源很早，但该学科的形成比较晚，直到上世纪八十年代初才有了我国的第一本相关教材——《卫生微生物学》（第一版，郁庆福、杨均培主编）。
由于学科发展日新月异，卫生微生物学也面临着不断涌现新病原体所致疾病的挑战，2003年全球爆发的“传染性非典型肺炎”、近几年不断出现的禽流感及猪链球菌引起人的感染等，对本学科都具有非常重要的促进作用，既要把握学科体系的系统性和完整性，又要追求知识的科学性、协调性和实用性，引入新的学科知识和新的科研成果，形成本学科新型的、有特色的内容，及时跟上学科发展水平，反映本学科国内外科学研究和教学改革的先进成果。
结合《第三军医大学人才培养方案》要求及学时规定（20学时），将本课程教学分成总论和各论两大部分，前6章为总论，总体上介绍卫生微生物学的相关知识；从第7章到第14章，介绍各类具体的卫生微生物，如水微生物、空气微生物、土壤微生物等。
微生物学重点名词解释(本科)
微生物学重点名词解释第一章：原核微生物：细胞核无核膜包被、只有称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类。
磷壁酸：是大多数革兰氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖，以磷酸二酯键同肽聚糖的N-乙酰胞壁酸相结合。
主要成分是甘油磷壁酸和核糖醇磷壁酸。
脂多糖：是G-细菌的特有成分，位于细胞外壁层中。
它是由类脂A、核心多糖和O-特异性多糖三部分组成的类脂多糖类物质。
聚-β-羟丁酸：许多细菌的细胞质内常见的碳源类贮藏物，不溶于水，可溶于氯仿，可用卡罗蓝或苏丹黑染色，具有贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压的作用。
伴孢晶体：少数芽孢杆菌，如苏云金芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体，称为伴孢晶体。
菌落和菌苔：单个细胞或一小堆同种细胞接种到固体培养基上，经过生长繁殖，形成肉眼可见的具有一定形态的子细胞生长群体，称为菌落。
许多菌落连成一片成为菌苔。
基内菌丝：又叫营养菌丝或一级菌丝，长在培养基表面或内部，菌丝无分割，可以产生各种水溶性、脂肪性色素，使培养基着色。
功能：吸收营养物质和排泄代谢废物。
异形胞：在丝状蓝细菌中，有少数细胞核其它细胞不同，形大、壁厚、专司固氮功能的细胞，称为异形胞。
放线菌：呈菌丝状生长、主要以孢子繁殖和陆生性强的原核生物。
缺壁细菌：由于人工方法或自然发生的缺少细胞壁的细菌，主要有L型细菌、原生质体、球状体和支原体等。
L型细菌：专指在实验室中通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷菌株。
鞭毛：某些细菌细胞表面伸出的长丝状、波曲的蛋白质附属物，从细胞膜内长出，伸出细胞壁外，具运动功能。
芽孢：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、壁厚、含水量低、抗逆性极强的休眠体。
第二章：真核微生物：细胞核具核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的生物。
2μm质粒：在酿酒酵母中发现的闭合环状超螺旋DNA分子，长约2μm，每个细胞中含60-100个，占总DNA的3%，复制受核基因组的控制。
2第二章 微生物生态学研究方法
自动化、快速
可鉴定细菌有1140多 种、酵母菌267种、目前 已经可用于丝状真菌。
仅能鉴定快速生长的微生物，误差较大（pH），拥有的标准数据 库还不完善
3、生物标记物法（Biomakers ）
• 生物标记物通常是微生物细胞的生化组成成分，其 总量通常与相应生物量呈正相关。 • 特定的标记物标志着特定的微生物，一些生物标记 物的组成模式(种类、数量和相对比例)可作为指纹 估价微生物群落结构。 • 首先使用一种合适的提取剂直接把生物标记物从环 境中提取出来，然后对提取物进行纯化，后用合适 的仪器加以定量测定。 优点：不需要把微生物的细胞从环境样中分离， 能克服由于培养而导致的微生物种群变化，具有 一定的客观性。
功能类群提供可靠的依据。
微生物群落结构和多样性研究方法：
• 20世纪70年代以前：传统的培养分离方法，依靠形态 学、培养特征、生理生化特性的比较进行分类鉴定和 计数，认识是不全面和有选择性的，方法的分辨水平 低。 • 在70和80年代：对微生物化学成分的分析，建立了一 些微生物分类和定量的方法（生物标记物方法），对 环境微生物群落结构及多样性的认识进入到较客观的 层次上。 在80和90年代：现代分子生物学技术以DNA为目标物， 通过rRNA基因测序技术和基因指纹图谱等方法，比较 精确地揭示了微生物种类和遗传的多样性，并给出了 关于群落结构的直观信息。
Diversity estimation based on molecular markers
实验原理
• 16S rDNA是基因组的“biomarker‖ • – 核糖体RNA是蛋白质合成必需的，16S rDNA 广泛存在于所有原核生物的基因组中。 • – 16S rDNA的序列中包括保守区和可变区。 • – 序列变化比较缓慢，与物种的形成速度相适应， 而且一般不发生水平转移。 • – GeneBank和RDPⅡ（Ribosomal DatabaseProject ） 数据库中已经登录了超过97,128个经过比对和注释 的16S rDNA序列，可供进行比对。
微生物生态学的基础知识与方法
微生物生态学的基础知识与方法微生物生态学是一门关注微生物与环境之间相互作用的学科。
随着环境问题和健康问题日益突出，微生物生态学越来越受到人们的重视。
在这篇文章中，我们将介绍微生物生态学的基础知识与方法。
微生物的生态学角色微生物在自然界中起着重要的角色，包括生态、农业、医学等方面。
微生物是自然界中最早出现的生物之一，其巨大的种类和数量使其在生态系统中发挥着不可替代的作用。
微生物能够解决生态系统中大量的自然废物和酸化物质，将其转化为有用的物质，从而维持生态系统中的物质循环。
此外，微生物还参与了植被生产、土壤成分的形成、食物链的营养基础等一系列生态过程。
微生物群落微生物群落是一组具有相似税onomic 特征的微生物。
在环境中，微生物群落可以根据不同环境因素，如湿度、温度、pH值、光线等的不同而发生变化。
这些环境因素的变化可以影响微生物群落的物种组成、数量、功能以及生物量等多个方面。
因此，微生物群落的研究可以为我们提供有价值的生态学信息。
微生物生态学研究方法为了了解微生物的生态学角色，需要运用不同的技术和工具，包括微生物培养、分子生物学、计算生物学等方法。
微生物培养微生物培养是一种传统的微生物生态学研究方法。
通过将样本标本置于富营养的培养基中，以期望获得单一的微生物菌株，从而深入了解微生物的生态角色。
但是，由于在培养基中无法为所有微生物提供生存条件，所以微生物培养的结果可能存在偏差性。
分子生物学现在分子生物学在微生物生态学研究中扮演着越来越重要的角色。
常用的分子生物学方法包括PCR（聚合酶链式反应）、DGGE（变性梯度凝胶电泳）等。
PCR技术可以扩增微生物的DNA片段，并通过DNA序列对微生物进行鉴定和分类。
通过PCR技术，人们可以测量微生物群体的物种和数量，研究微生物群体移动时与周围环境物质交换的机理。
DGGE技术可以对PCR扩增的DNA片段进行可视化，通过这种技术人们可以快速评估微生物群体的多样性。
第二章微生态的空间及组织-文档资料
如肠道和呼吸道，上层是需氧菌，中层是兼 性厌氧菌，下层是专性厌氧菌。
微群落的功能
(l)“三流”运转 (2)生物拮抗 (3)免疫刺激
“三流”运转
能源运转 物质交换 基因交换
如肠道内的空肠、回肠、盲部及结肠生态系 的正常微生物群，在正常情况下，尽管经常 发生密切联系，但彼此都保持着各自的独立 性和特点。
2、微群落
1．微群落的结构 2．微群落的功能
微群落的结构
(1)微群落的定性 (2)微群落的定量 (3)微群落的分布（定位）
微群落的定性
微群落的定性亦称微群落丰度 (abundance或richness)
无生命因子包括微生物与其宿主的代谢产物和 细胞崩解物，微小环境的温度、生物化学与生 物物理学的特性、营养、水分、气体、 pH及 Eh等条件。
微生态空间
对正常微生物群来说，宿主体内的各种 有生命因子和无生命因子都是其外环境。
各种因子彼此相互联系和相互影响与各个 相应层次的正常微生物综合地构成一个生 物与环境统一的联合体。
生态组织是指超机体的组织结构。 生态组织由不同层次组成。总的可分宏观
生态组织与微观生态组织。个体以上属于 宏观，个体以下属于微观，细胞以下属于 超微观。 微观生态组织的复杂性不亚于宏观生态组 织，甚至可能更复杂。
微生态组织的层次
1、微生态系 2、微群落 3、微种群
1、微生态系
在一定结构的空间内，正常微生物群以宿主 组织和细胞及其代谢产物为环境，在长期进 化过程中形成的能独立进行物质、能量及基 因相互交流的统一的生物系统。
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生物圈(biosphere) 地球表面全部生物以及与之 相关的自然环境的总称
水生物圈 (hydrosphere) 地上岩石生物圈 (lithosphere) 大气生物圈 (atmosphere)
生态系统(ecosystem) 在一定的空间内存在的各种生物体所组成的生物群 落与非生物的环境因子之间相互依存、相互制约，具有 一定功能和独立性的动态复合体系。
注：＋表示有利；－表示有害；○表示无利也无害
1.互生（alternation）
指两种可以单独生活的生物在一起
时，通过各自的代谢活动而有利于
对方，或偏利于一方的生活方式。
偏利互生（ commensalism ） —— 其中一个获
益，另一个不受影响
互利互生（ mutualism ） —— 互换产物，相互
限制因子：微生物需要各种生态因子（营养
物质），但这些生态因子并非同等重要，有的 因子对微生物生态起决定性作用，当其中某物 质可利用的量最接近于所需的临界最小量时，
这种物质就成为限制因子。
耐受性定律(law of tolerance)
生物存活和繁殖只能对环境中生态因子耐受 一定范围。
耐受限度（limits of tolerance）：生物对生态因 子所能耐受的最大值和最小值之间的范围。在耐 受限度内有一个最适范围，在此范围内生物生长 最好。
是生物的基因型与环境因子共同作用的结果
分为遗传适应性和表型适应性
遗传适应性(进化适应性)：个体通过改
变自己的基因型获得适应新环境条件的生
理特性，并通过生长繁殖形成新的种群。
表型适应性（生理学适应）：微生物对
环境条件变化的暂时反应，在这种适应中， 微生物的基因型不发生变化，只是由于环 境条件的变化使微生物的某个或某些基因 表达异常，或使原来未能表达的基因得到 表达。
照人类的意愿使生物发生某些对人类有益的变 异，并将这种变异保留、遗传给后代。是人为 的，也称其为驯化（domestication）。
自然选择和人工选择的主要区别
自然选择
由自然环境条件决定
人工选择
以人的意志为主决定
过程缓慢
变异对生物本身有利
过程较快
变异只对人类有利
三、微生物与生物环境间
5.竞争（competition）
指两个种群共同生活于同一环境中，因需要相同 的生长因子或其他环境条件而发生的争夺现象。
6.共生（symbiosis）
也叫种间共处（neutralism），指两种微生物生
活在一起，但两者互无伤害，互无补益，各自互 无影响的关系。
四、微生物生态的平衡与失调
自然环境中微生物的生态平衡与失调
依赖，共同有利，在生理上形成一个整体 互惠互生（ synergism ） —— 可以互相受益， 但不是一种固定的关系，解除关系后双方都能 独立存在
2.寄生（parasitism）
指一种生物侵入到另一种生物体，从宿主体内获
得自己所需要的营养物质并生长繁殖，使后者蒙
受损害甚至被杀死的一种相互关系。
寄生体/寄生物
从适应性看 生物与其所处环境之间的相互作用关系
每种生物的基因型都是由特定环境条件塑
造的，即生物长期适应某种环境的结果。
生物的生命活动又随时改变着其周围的环 境条件。
2.变异性(variability)
是指同种生物世代之间或同代生物不同个体之间
在形态特征、生理特征等方面所表现的差异。
遗传保守性：后代总与亲代相 似，保持亲代的类型，因而得 以保持生物物种的稳定性。 遗传变异性：后代个体在形态、 生态或生理性状方面不同于亲 代
第二章 微生物生态学
内容概要
基本概念与研究范畴
微生物生态学的基本规律 微生物在自然界的分布及其主要类群
微生物生态学的应用及研究前景
第一节 基本概念与研究范畴
一、基本概念
生态学
——研究生命系统与环境系统间相互 作用规律的科学。
生物圈 器官 生态系统 组织 群落 细胞 种群 细胞器 个体 分子
农田土壤上层15cm处微生物数量和生物量 微 生 物 土壤中的数量(个/g) 生物量（g/m2）
细菌 放线菌 真菌 藻类 原生动物
一、微生物与环境相互作用的 基本规律
限制因子定律
耐受性定律 综合作用定律
限制因子定律（law of restriction factor） 也叫最小因子定律（law of the mininum）、 利比希定律(Lisbig law) 基本核心：任何生物的总产量或生物量决定
于所存在环境中该生物生长所需的数量最少 或浓度最低营养因子。
相互作用的生态规律
互生
竞争 拮抗 捕食 寄生 共生
微生物种群之间相互作用类型
作用结果 生态关系 关系特点
种群甲
偏利互生 互利互生 互惠互生 竞争 拮抗 捕食 寄生 共生 ＋ ＋ ＋ － － ＋ ＋ ○
种群乙
○ ＋ ＋ － ○ － － ○ 对甲有利，对乙无利也无害 彼此互相有利，专性 彼此互相有利，非专性 彼此相互抑制 对甲有害，对乙无利也无害 甲捕杀或吞食乙中一些个体 甲寄生于乙，并有害于乙 两物种彼此互不影响
综合作用定律(combined law)
Odum结合耐受性定律与限制因子
定律提出，核心是一个生物或一群生物
的生存和繁殖取决于综合环境。
环境中各种生态因子并非孤立存在，他们之间
相互密切有机地联系着。在生态因子综合作用 中，两个或两个以上因子同时作用时可有增效、 减效、补偿结果发生。
增效——增加另外一个因子对生物的生态效果。 减效——降低或减弱了另一个因子的作用效果。
人体环境中微生物的生态平衡与失调
（一）自然环境中微生物的生态平衡与失调
生态平衡（ecological balance）：指生
态系统各组成部分的内部或相互之间，在长期 的发展演化过程中，通过相互制约、转化、补 偿、交换及适应而建立起来的一种相互协调的 动态平衡关系。 生态平衡是生物维持正常生长发育、生殖繁 衍的根本条件，也是人类生存的基本条件。
还有其每日的和季节性的生物节律。
种群（population）
具有相似特性和生活在一定空间内的同种个体群 称之为种群 。是组成群落的基本部分。
群落(community)
一定区域内或一定生境中各种微生物种群相互松 散结合的一种结构和功能单位称之为群落 。
microbial community
二、研究范畴
微生物生态研究的目的
了解环境对微生物的种群、数量分布、增殖速 度及活力的影响 了解微生物群体结构的稳定性及可修饰性以及 微生物群体对环境的功能 了解微生物与其生存环境之间、微生物与其他 各种生物之间的相互关系、作用和演变规律等
研究内容
微生物种类、分布及其随环境条件变化的规律
微生物之间、微生物与动植物之间的相互关系，及 其与自然界/环境因素之间的相互影响
相互作用， 相互联系， 使生物适应 演化，长期 生存
3.选择性（selectivity）
达尔文提出生物进化的自然选择(natural selection) 。在长期的自然选择过程中，生物逐 渐发生变异以适应其环境，即生物的适应性；环
境对生物的生存也具有选择性，即自然选择。
人工选择（artificial selection）：按
补偿——某一生态因子的减弱对生物生长不
利，但可由另一生态因子的增加而得 到补偿的生态效果
二、微生物生态演化的 自然选择与适应
适应性
变异性
选择性
1. 适应性（adaptability）
指生物能适应在一定时间内的环境波动或 剧变以保证其本身生活和生存的能力。 是微生物进化中最重要的因素
（二）土壤中微生物的分布
由于微环境的通气、水分、营养等状况都存在着差异，致使不 同微生物在土壤中呈立体分布。 每克肥土中通常含有几亿至几十亿个微生物，贫瘠土壤每 克也有几百万至几千万个微生物。 （1）细菌 数量：70~90%；种类：主要为腐生，少数自养 分布：表层最多，随土层加深减少，厌氧菌反之。 （2）放线菌 数量：5~30% （3）真菌 （4）藻类 （5）原生动物
（二）人体环境中微生物的生态平衡与失调
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◊
生态平衡 正常微生物刺激机体产生免疫物质 促进机体免疫系统的成熟 形成体内微生态平衡 对机体抗感染有重要作用 生态失调 机体防御功能减弱 (条件致病菌) 正常菌群生长部位改变 (手术外伤) 微生物间相互制约关系被破坏 (抗生素)
疾病 发生
菌群失调（dysbacteriosis） 指在原生态环境内正常微生物群发生 种类、总菌数和各种群落成员的活菌数的 异常变化。 诱发因素：
1）射线照射
2）使用抗生素
3）外科手术 4）其他因素等
第三节 微生物在自然界的
分布及其主要类群
一、微生物在自然界的分布
土壤中的微生物 水体中的微生物 空气中的微生物 工农业产中的微生物
正常人体及动物体中的微生物
极端环境中的微生物
一、土壤及其微生物 (一)土壤是微生物生活的良好环境
生态系统的研究内容
物理因子及其变化 无机物的丰度及其变化规律 有机物丰度及其变化规律
初级生产者、消费者和分解者之间的相互作
用和功能
微生物生态学 (microbial
ecology )
定义：生态学的一个分支学科，是研究微 生物与其生存环境、微生物群体之间相互 关系、相互作用的科学。
非生物环境 环境 生物环境 其他生物的作用 和影响 除生物以外的环境 （生物生存的场所）
微生物代谢活动与自然界/环境的相互影响