微生物与环境间的关系

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第 九 章
微 生 物 的 生 态
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一、互生
两种可单独生活的生物，当它们在一起时，通 过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的
一种的生活方式，称为互生（metabiosis）。
“可分可合，合比分好”
（一）微生物间的互生
土壤微生物中，互生关系十分普遍。
提供氮素营养物
好氧性自生固氮菌
纤维素分解菌
产气体和粪臭素：CO2, CH4, H2, H2S, NH3
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环境条件改变或着生部位改变：
正常菌群
致病菌
滥用抗生素； 人身体虚弱抵抗力下降； 吃了不洁净的食物；
肠道中的正常菌群，大肠杆菌，一旦进入泌尿系统， 引起尿路感染。
人体表面的正常菌群，一旦它们进入伤口也会引起感染。
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条件致病菌：人体的正常微生物菌群一旦进入非
内共生：蟑螂、蝉、蚜虫、象鼻虫与其细胞内的共生性细菌 这些细胞内的共生性细菌能为宿主提供B族维生素，使昆虫 能以缺乏维生素的植物为生。
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2. 与反刍动物的共生关系
反刍动物，如牛、羊、骆驼、长颈鹿等以植物的纤维素 为主要食物，它们在瘤胃中经微生物发酵变成有机酸和菌 体蛋白再供动物吸收利用。 瘤胃为里面居住的微生物提供了必要的营养和生长条件
----食物和严格的厌氧环境
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第 九 章
微 生 物 的 生 态
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三、寄生
寄生（parasitism）一般指一种小型生物生活
在另一种较大型生物的体内（包括细胞内）或体表， 从中夺取营养并进行生长繁殖，同时使后者蒙受损 害甚至被杀死的一种相互关系。
寄生物（parasite）
小型生物
宿主或寄主（host）
根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供 氮素养料；
豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生 长，同时，还为根瘤菌提供保护和稳定的生 长条件。
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根 瘤 菌
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豆科植物根内侵 入线的形成
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菌根的作用： 1）分泌植物促生物质，如赤霉素、植物生长 激素等，多种维生素和氨基酸 2）对豆科植物的结瘤具促生作用 3）促进出芽的作用 4）对土壤传病害的生物调控作用 5）对植物病原线虫的生物控制
其所需营养物才能生存者。
程
度
分 类
兼性寄生物（facultative parasite）
除寄生生活外，还可生活在死植物上
或人工配制的培养基中。
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（三）微生物与动物间的寄生
寄生于动物的微生物即为动物病原微生物，
种类极多，包括各种病毒、细菌、真菌和原生动 物等。
人体和高等动物的病原微生物
两个主要 研究方向
相互分工合作、相依为命，甚至达到难分难解、合 二为一的极其紧密的一种相互关系。
“可分可合，合比分好”
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（一）微生物间的共生
最典型例子是菌藻共生或菌菌共生的地衣（lichen）。
菌藻共生 子囊菌（真菌）
菌菌共生
真菌
绿藻 蓝细菌
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光合作用
提供有机营养
绿藻或蓝细菌
真菌
提供所必需的矿质养料 有机酸
提供固氮时的营养
分解纤维素 有机酸
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光照
硫酸盐还原
S
细菌
细胞底物 H2S
光合细菌 细胞底物
乙酸
CO2
CO2
硫酸盐还原细菌Desulfuromonas.acetoxidans与绿色光合细菌 Chlorobium sp.的互生机理
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第 九 章
微 生 物 的 生 态
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拉曼毛霉与一种红酵母，都是VB1需求者， 都只能合成硫胺素分子的一半结构；二者共栖时， 互相吸收对方分泌物而可以不需要VB1，此为代 谢共栖。
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（三）互生现象与发酵工业中的混菌培养
混菌培养又称混合培养（mixed cultivation）或 混合发酵（mixed fermentation）这是在深入研究微生
物纯培养（pure culture）基础上的人工“微生物生 态工程”。
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二、共生 共生（symbiosis）是指两种生物共居在一起，
和真菌菌丝，粉芽脱离母体散布到适宜的环境中，发育成新的地衣 大家好
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叶状地衣 （南极石耳）
壳状地衣 （南极丽石黄衣， 红色和赤星衣，
米黄色）
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第 （二九）微生物与植物间的共生
章
1. 根瘤菌与植物间的共生
微
2. 菌根菌与植物
生 物
的
生 态
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根瘤菌与豆科植物间的共生 ------形成根瘤共生体
第
九
章
第二节 微生物与生物环
微
境间的关系
生
物
的
生
态
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第
九
章
生物间的相互关系
微
生
既多样又复杂。
物
的
生
态
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微生物与任何一种生物之间的关系： 双方获益：共生、互利共栖、协同共栖、互养共栖 （++） 单方获益，对方受害：寄生、捕食、拮抗（+ – ）， （ – +） 单方获益，对方无害：偏利共栖、卫星状共栖、互生 （代谢共栖）（+0） 互不相扰：无关共栖（00） 一方受害，对方无益无损：偏害共栖（0 – ） 双方受损：竞争共栖（ – –）
分解岩石中的某些成分
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生理上的共生： 共生菌从基质中吸收水分和无机养料； 共生藻进行光合作用，合成有机物；
使地衣能在十分贫瘠的环境中生存。
结构上的共生： 形成有固定形态的叶状结构： 真菌无规则地缠绕藻类细胞，或二者组成一定的层次排列。
地衣繁殖时，在表地面衣上--生---出藻球类状和粉真芽，菌粉的芽共中生含体有少量的藻类细胞
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植物的内生菌根和外生菌根的横切面的图解
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第 九 章
微 生 物 的 生 态
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（三）微生物与动物间的共生
1. 微生物与昆虫的共生 2. 瘤胃微生物与反刍微生物的共生
1. 与昆虫的共生关系
外共生：例如白蚁与其肠道内的微生物之间的共生 食木质的白蚁自身并不能分解期望上纤维素，必须依赖肠道 中共生的原生动物和细菌通过厌氧发酵过程来分解纤维素。
正常聚居部位，或生态结构发生改变而引起人类疾 病的微生物。
可以通过口服某些活的微生物制剂来治疗由于正常菌群 失调而导致的腹泻，例如，含蜡状芽孢杆菌（B. cereus）的 “促菌生”，含地衣芽孢杆菌的“整肠生”等，它们都是通 过芽孢杆菌的生长，为肠道重新创造良好的厌氧环境，促使
肠道内正常的厌氧菌的生长繁殖，这类活微生物制剂又称微 生态制剂。
蛭弧菌寄生于Pseudomonas phaseolicola（栖菜豆假单胞菌）
第 （二九）微生物与植物间的寄生
章
微 生 物 的 生 态
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微生物寄生于植物的例子是极其普遍的， 各种植物病原体都是寄生物。
按 专性寄生物（obligate parasite）
寄 生
凡必须从活的植物细胞或组织中获取
的
（二）人体肠道中正常菌群与人的互生
人体肠道正常菌群与宿主间的关系：
互生关系（正常情况）
寄生关系（某些特殊条件下）
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人肠道内的菌群： 60-400种不同的微生物，占粪便干重1/3的是细菌， 其中厌氧菌占了绝大多数。 排阻、抑制外来致病菌； 提供许多人体所必不可少的维生素(如VB1、B2、B6、B12、 VK、烟酸、泛酸、生物素、叶酸等)、氨基酸等营养物； 产生若干种酶类：淀粉酶、蛋白酶
在微生物间的捕食关系主要是原生动物吞食 细菌和藻类，它是水体生态系统中食物链的基本 环节，在污水净化中也有重要作用。
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食线虫真菌扑食线虫的实物照片
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结束
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微生物间的拮抗关系可为抗生素的筛选、食品 保藏、医疗保健和动植物病害的防治等提供很多有 效的手段。
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五、捕食 捕食又称猎食（predatism，predation）,一
般指一种大型的生物直接捕捉、吞食另一种小型 生物以满足其营养需要的相互关系。
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微生物间的捕食现象：
原生动物吞食细菌和藻类； 粘细菌吞食细菌和其它微生物； 真菌捕食线虫和其它原生动物；
较大型生物
细胞内寄生 专性寄生 兼性寄生
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第
（一九）微生物间的寄生 章
噬菌体与其宿主之间的关系；
微
真菌对真菌的寄生；
生
细菌或真菌寄生于原生动物；
物
细菌寄生于细菌：蛭弧菌寄生于
的
Pseudomonas phaseolicola（栖菜豆假单胞
生
菌）。
态
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第 九 章
微 生 物 的 生 态
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第 四、九拮抗
章
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拮抗又称抗生（antagonism），指由某种
生物所产生的特定代谢产物可抑制他种生物的生 长发育甚至杀死它们的一种相互关系。
微生物间的“化学战术” 抗生菌产生能抑制其它生物生长发育的抗生素；
微生物间的生长抑制
因某种微生物的生长而引起的其它条件的改变如缺 氧、pH值改变等，从而抑制它种生物的生长。
昆虫的病原微生物(生物农药)
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冬虫夏草: 在高原地区(青海西藏海拔3000－5000m)， 有一种名叫虫草菌（真菌），它的子囊孢子成熟后， 随风飘扬，散落土中。高原地区又有一种昆虫名叫蝙 蝠蛾，它的幼虫在土壤中蛰居过冬。虫草菌的孢子遇 到蝙蝠蛾的幼虫，便钻入体中，萌发成菌丝体，吸收 幼虫体内的营养，把它的“五脏六腑”消耗得一干二 净，菌丝体也就充满整个虫体。表面看来，蝙蝠蛾幼 虫仍然是一条虫的样子，实际上只是一个僵死尸体的 空壳。到了夏季，冰冻的表层土壤消融，土壤温度升 高，菌丝体穿通虫壳，破土而出，长成一条真菌的子 座，看起来有些象草。