第八章 微生物生态

3．嗜压微生物
自然界的高压环境主要存在于深海中，多数海洋底部 的压力在100个大气压以上，最深处约为1100个大气压。
研究表明从常压环境中分离的多数微生物在200-600个 大气压的高压环境中将受到抑制或死亡。
高压条件主要抑制常压微生物细胞蛋白质合成、质膜 上物质和能量的传递及酶的代谢活性。高压环境中生长的 主要是细菌，如分离自深海淤泥的耐压假单胞菌，生长十 分迟缓，代时为33天。
表8－2 8－3 和8－4
2．高盐环境中的微生物 高盐环境--盐湖、盐池和盐腌制的食品等是常见
的高盐环境。通常把能在含盐量高于１５％的环境中 生长的微生物称为极端嗜盐菌，常见的种类有盐细菌 属和盐球菌属。
耐盐机理： ①嗜盐菌具有适应高盐环境的细菌结构
和离子浓度。嗜盐菌有选择性地吸收K＋排 出Na＋的能力，细胞内的高浓度K＋既可以 防止原生质脱水 ，又能维持酶和蛋白质等 的活性;
（五）工农业产品上的微生物
{ 工业产品上的霉腐
大量的工业产品都是直接或间接用动植物作原料制成 的,例如木制品、纤维制品、革裘制品、橡胶制品、卷烟、 化妆品、中成药等。
{ 食品上的微生物
粮、油、肉、蛋、奶、蔬菜和水果等各类食品含有丰 富的营养成分，因而是微生物生长 繁殖的天然营养基质。
1．粮食上的微生物 2．肉类上的微生物 3．鱼类上的微生物
通过水体传播的病原微生物主要有沙门氏菌属、志 贺氏菌属、霍乱弧菌等。因此，做好水的卫生学检查至 关重要。
影响水体微生物分布的因素
有机物含量 温度 水的深度 日光与水体的溶解氧量 淡水的pH值变幅从3.7到10.5，多数为6.5-8.5， 因而适合于多数水生微生物的生长。
海洋微生物具有耐压、嗜冷和低营养要求的特点。
（三）微生物在空气中的分布:
1．空气是传播微生物的重要介质 2．空气中微生物的种类和数量
主要来源带有微生物菌体及孢子的灰尘， 来源于人和动物，大多数是通过呼吸道排出。 空气中微生物的分布随环境条件及微生物的抵抗力 不同而呈现不同的分布规律。空气中存在较多的、存活 时间较长的是各种真菌、放线菌的孢子及细菌芽胞。空 气中微生物的数目决定于尘埃的总量。
（大肠埃希氏菌、柠檬酸细菌、产气气杆菌、 肠杆菌、克雷伯氏菌等）
健康壮年 粪便涂片
健康青年 粪便涂片
健康中年 粪便涂片
肠道的正常菌群
条件致病菌
正常菌群与宿主间的微生态平衡被 打破，原来不致病的正常菌群就成了条 件致病菌，引起内源感染。 致病条件
1、寄居部位的改变
2、免疫功能低下
3、菌群失调
肠道致病菌
32
原生动物
3.0×104
8
（二）微生物在水中的分布
1、水体中微生物的来源 土壤、空气、动植物尸体、人和动物的排泻物、工业
及生活污水。 2、种类
90%为革兰氏阴性菌，主要有弧菌、假单胞菌、黄 杆菌等。鞘细菌及有柄附生细菌也常见于水体中。 3、 微生物在水体中的分布
表现为水平分布和垂直分布的规律。 4、水体中的病原微生物
饮用水的微生物学标准
{ 饮用水的微生物种类主要采用以E.coli为代表的
大肠菌群为指标。因为这类细菌是温血动物肠道 中的正常菌群，数量极多，用它作指标可以灵敏 的推断该水源是否曾与动物粪便接触以及污染程 度如何。
{标准：1mL自来水中的细菌总数 不可超过100个（37摄氏度培养24 小时），而1000mL自来水中的大 肠菌群数不能超过3个（ 37摄氏 度培养48小时）。
不利于一般生物生长的特殊环境称为极端环境。主 要有极端高温、低温、高盐、高压、高酸、高碱等。例 如火山与温泉、极地或高山冰川、盐湖、深海底层等。
1．嗜热微生物 嗜热微生物中以细 菌居多，只有少数真菌。如嗜热脂 肪芽孢杆菌、酸热芽孢杆菌
（Ｂ．acidocalda rius）等。
类群
上限温度 (℃)
真核微 生物
（一）微生物间的互生:
例如:好氧性自生固氮菌(N源)与纤维素分解菌(有机酸)
Mono Lake, located in California's Eastern Sierra, is both alkaline and hypersaline.
These crystals were found among pieces of debris from the hypersaline Mono Lake. Their appearance reflects the very high concentrations of salts that occur in the lake. Image taken by David Patterson and provided courtesy of microscope
微生态学： 微生态平衡： 微生态制剂： 益生菌剂： 正常菌群失调：
正常菌群的生理学意义
生物拮抗
竞争黏附（占位性保护） 产生有害代谢产物 营养竞争
营养作用
促进消化吸收 参与营养物质转化 合成维生素供人体利用
免疫作用
抗原刺激
结果
促进宿主免疫器官发育成熟
持续刺激免疫系统发生免疫应答 限制了它们本身的危害性 对有交叉抗原的致病菌抑制杀灭
z 器官移植 z 血液透析和腹膜透析 z 介入检查和治疗
{ 损伤免疫系统Βιβλιοθήκη Baidu因素
z 放射治疗 z 化学治疗 z 激素治疗
{ 其他因素
z 抗生素使用不当 z 外科手术及各种引流 z 住院时间过长
医院感染的预防和控制
{ 医院感染的监测 { 消毒灭菌 { 隔离预防 { 合理使用抗生素
（四）极端环境中的微生物
4．乳制品中的微生物
（六）生物体内外的正常菌群
1、人体的正常菌群 2、无菌动物和悉生动物 3、根际微生物和附生微生物
1、人体的正常菌群
正常菌群
正常存在于人体外表和同外界相通
的肠道、呼吸道等腔道中，人体免疫功
能正常时，对宿主无害，有些还有利的
微生物。
正常菌群的生理学意义
生物拮抗作用 营养作用 免疫作用 抗衰老作用
不同地点空气中的微生物数量
地点
北极(北纬80°) 海洋上空 市区公园 城市公园 宿舍 畜舍
微生物数量（个/ｍ3空气）
0 1-2 200 5,000 2,000 1,000,000-2,000,000
医院感染的危险因素
{ 易感对象
z 年龄因素（老人、婴幼儿） z 基础疾病（抗感染能力下降）
{ 诊疗技术及侵入性检查与治疗因素
第一节 微生物在自然界中的分布 与菌种资源的开发
一、微生物在自然界的分布 （一）土壤中的微生物 （二）水体中的微生物 （三）空气中的微生物 （四）工农业产品上的微生物 （五）极端微生物 二、菌种资源的开发
（一）土壤中的微生物 土壤是微生物生活的良好环境
由于土壤具备了各种微生物生长发育所需要的营养、空气、酸碱度、 渗透压和温度等条件，所以土壤中微生物的种类和数量是其他任何生态 系统无法比拟的。
微生物的不同嗜盐类群
嗜盐类群 非嗜盐微生物 弱嗜盐微生物 中等嗜盐微生物 极端嗜盐微生物
耐盐微生物
最适生长盐浓(NaC1) ＜0.2mol/L 0.2-0.5mol/L 0.5-2.5mol/L 2.5-5.2mol/L 耐受范围 0.2-2.5mol/L
实例 淡水微生物 大多数海洋微生物 某些细菌和藻类 盐杆菌和盐球菌 金黄色葡萄球菌和其他葡萄球 菌，耐盐酵母菌等
抗衰老作用
双歧杆菌、乳杆菌及肠球菌等产生过氧化物歧化酶 （SOD），消除自由基（02-）毒性，抗氧化损伤，抗衰老
抗肿瘤作用
降解致癌物质 激活巨噬细胞——抑制肿瘤细胞
大肠菌群
{肠道正常细菌有三类： 大肠菌群、肠杆菌和产气荚膜杆菌
大肠菌群：一群以大肠杆菌为主的需氧及兼
性厌氧的G-无芽孢杆菌，能在48h内发酵乳糖 产酸产气。
生命科学研究领域中，从宏观到微观一般可分10个层 次：生物圈（biosphere）、生态系统（ecosystem）、 群落（community）、种群（population）、个体 （individual）、器官（organ）、组织（tissue）、 细胞（cell）、细胞器（organelle）、分子 （molecule），其中前4个客观层次都是生态学的研 究范围。
第八章 微生物的生态
第一节 第二节 第三节 第四节
微生物在自然界中的分布 微生物与环境间的关系 微生物与自然物质循环 微生物与环境保护
Ⅱ：生产者
Ⅲ：消费者
Ⅳ：分解者
Ⅰ：非生物
的物质
一、生态学的概念 生态学是一门研究生命系统与环境系统间相互作用
规律的科学。 二、什么是微生物生态学
微生物生态学是生态学的一个分支，它的研究 对象是微生物群体与其周围生物和非生物环境条件间相 互作用的规律。
Great Salt Lake water inoculated on media plates yields colonies boasting colorful carotenoids. These compounds contribute to photoprotection, allowing the cells to live in intense UV.
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
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
9.8×107
160
放线菌
2.0×106
160
真菌
1.2×102
200
藻类
2.5×104
原生动物 藻类 真菌
56 55-60 60-62
原核微 生物
盐细菌 光合细菌 无机化能细菌 异养细菌
70-73 70-73 >90 >90
嗜热机制
（1）类脂的敏感作用 嗜热菌细胞质膜的化学成分，随 环境温度的升高不仅类脂总含量增加， 而且细胞中的高熔 点饱和脂肪酸也增加，即长链饱和脂肪酸增加，而不饱和 脂肪酸减少。因此，嗜热菌在高温下能维持膜的功能，能 较好地生存。 （2）重要代谢产物的迅速再合成 嗜热菌中tRNA的周转率 大于中温菌的周转率 ，核酸中的GC含量也比中温菌高。 （3）大分子的热稳定性--嗜热菌的酶和蛋白质比中温菌的 酶和蛋白质具有较高的热稳定性。 （4）蛋白质合成系统的热稳定性--嗜热菌的核糖体比中温 菌的核糖体抗热性高。
上：痢疾杆菌 右：霍乱弧菌 右上：伤寒沙门氏菌
第二节 微生物与生物环境间的关系
{ 互生关系 { 共生关系 { 竞争关系 { 寄生关系 { 捕食关系 { 拮抗作用
一、互生关系 概念：两种生物都可以单独生活，当生活在一
起时，比单独生活的好，但二者不形成共生组织(生 命整体)的关系。（可分可合，合比分好）
（6）土壤的保温性，比地面空气温度变化小，也为微生物的生长提 供了良好的条件。
同一土体由于微环境的通气、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
3类嗜压菌及其生长静水压（大气压数）
类型 耐压菌 嗜压菌 极端嗜压菌
最低生长压
未测 1 400
最适生长压
1-100 400-500 700-800
最高生长压
500 700 1035
其他极端环境的微生物
4.嗜冷微生物（psychrophiles） 5.嗜酸微生物（acidophiles） 6.嗜碱微生物（alkalinophiles） 7.抗辐射微生物
②有嗜盐的酶; ③光合盐杆菌的细胞质膜上含有菌视紫 素 ，能利用光能造成膜内外H＋的浓度梯度 并藉以产生ATP和向细胞外排出Na＋。
An aerial view shows the pink water of Great Salt Lake brushing up against the Ecosculpture "Spiral Jetty" on a salt-crust shore.
（1）土壤的矿物质成分，提供微生物需要的矿质养料；
（2）土壤中的动植物残体，以及耕作土壤中有机肥料，源源不断地 供给微生物碳素养料和氮素养料；
（3）土壤的持水性为微生物提供水分条件；
（4）土壤的孔隙性和土壤水分多少，直接影响土壤的通气条件。
（5）土壤的pH范围在3.5~10.5之间，多数在5.5~8.5之间，这是大 多数微生物活动最适宜的pH；