8.第四章 微生物的生态

极端环境中的微生物
极端环境指高温、低温、高压、高盐、 高酸、高碱等不适于一般生物生存的特殊环 境,能够在极端环境中生活的微生物称为极 端微生物（extreme microorganisms）。极 端微生物主要是细菌，根据生活环境的不同， 人们将其分为嗜热菌、嗜冷菌、嗜压菌、嗜 盐菌、嗜酸菌、嗜碱菌等。
鼻咽腔
外耳道 眼结膜 肠道 菌、 菌 尿道 阴道
葡萄球菌、甲型和丙型链球菌、肺炎链球菌、类杆菌、奈瑟菌
葡萄球菌、类白喉棒状杆菌、铜绿假单胞菌、非致病性分枝杆菌 葡萄球菌、干燥棒状杆菌、奈瑟菌 大肠埃希菌、产气肠杆菌、变形杆菌、铜绿假单胞菌、葡萄球菌、肠球 类杆菌、产气荚膜梭菌、破伤风梭菌、双歧杆菌、乳杆菌、白假丝酵母 葡萄球菌、类白喉棒状杆菌、非致病性分枝杆菌 乳杆菌、大肠埃希菌、类白喉棒状杆菌、白假丝酵母菌
微生物与生物间的相互关系 互生关系 共生关系 寄生关系 拮抗与捕食关系
互生关系
两种可单独生活的生物共同生活时， 通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利 于一方的生活关系称为互生。 （metabiosis） 微生物间互生如：土壤中的自生固氮菌 可将空气中的氮固定为有机氮，给共同生活 的纤维素分解菌提供氮源。 生物与微生物间互生如人和动物与肠道 正常微生物群
主要内容
微生物在自然界的分布 人体的微生物环境
微生物与生物间的相互关系
主要内容
自然环境中的微生物
工农业产品中的微生物污染
自然环境中的微生物
空气中的微生物 来源：土壤尘埃、人畜分泌物和水体。 污染因素：气温、湿度、风力及人口密 度、土壤性质、植被面积 气溶胶： 被微生物吸附的固体或者液体颗 粒分散于空气介质，形成的分 散 体系称微生物。
微生态失调的防治 改善微生态环境 增强宿主适应性 合理使用抗生素 微生态制剂的使用 微生态制剂是以分离自正常菌群的高含 量活菌为主体、以口服或粘膜途径投入的生 物制剂。其功能是维持人体特定部位的微生 态平衡、调整人体特定部位的微生态失调并 兼有其他保健作用。 微生态制剂 ：益生菌、多糖
微生态与中药
人体微生态平衡
人体微生物群的正常分布
人体不同类型的微生态系
• 皮肤微生态系 • 呼吸道微生态系 • 消化道微生态系 • 生殖道微生态系
人体常见的正常菌群
部位 皮肤 口腔 母 主要菌类 葡萄球菌、类白喉棒状杆菌、铜绿假单胞菌、丙酸杆菌、白假丝酵母菌、
非致病性分枝杆菌
葡萄球菌、类白喉棒状杆菌、甲型和丙型链球菌、丙酸杆菌、白假丝酵 菌、放线菌、肺炎链球菌、奈瑟菌、乳杆菌、螺旋体、梭菌
共生关系
当互生成为共居生物双方生存的必要条件时称 为共生（smbiosis） 。 微生物共生 微生物共生：藻类或蓝细菌和真菌共生而形成 的地衣。地衣中的真菌产生有机酸，分解岩石为藻 类和蓝细菌提供矿质元素并依靠菌丝的吸收作用为 藻类和蓝细菌提供水、某些生长素和在基质上附着 的条件。藻类和蓝细菌则进行光合作用，为真菌提 供有机养料，形成生理上的共生。同时在藻类或蓝 细菌和真菌之间形成有固定形态的叶状结构，成为 结构上的共生。
能引起机会感染的病原体
微生态失调的原因 菌群比例失调 ：微生态系统中各种微生物构 成比改变,尤其指原籍菌数量、密度下降,外 籍菌和环境菌的数量、密度升高。多因滥用 抗生素而导致耐药菌株增多而致。 菌群易位: 正常微生物从固有的生态区或生 态位向别的生态区或生态位的转移,可引起 微生物种群间的斗争,并由此改变了微生态 区和微生态位的微生物作用性质。 外籍菌入侵: 原籍菌对外袭菌的抵抗力下降， 使外袭菌能够入侵定植并引起感染。
开发前景： 极端微生物通常具有特殊的结构、生 理机能和遗传特性，在生产和科研工作中 有极大的应用价值。例如多聚酶链反应 （PCR）中使用的能够耐受95℃左右高温而 不失活的TaqDNA聚合酶，即来自嗜热菌中 的水生栖热菌。
主要内容
正常微生物群 人体微生态平衡 微生态失调 微生态与中药
微生物种类：多数是细菌的芽胞和真菌孢子， 少数病原微生物， 如溶血性链球菌、结核分枝杆 菌、白喉杆菌、百日咳杆菌、 脑膜炎奈瑟菌、肺炎双球菌、 麻疹病毒和流感病毒等。 危害： 可引起动植物病害、工农业产品腐败 变质、室内空气污染。 ★医药学领域的手术室、传染病房、细胞培养室、 微生物接种室、发酵车间和制药车间等要进行 消毒或者净化
污染后水的微生物种类
以腐生型的细菌、真菌和原生动物为主。 如：变形杆菌属、埃希杆菌属和链球菌属等； 真菌以水生藻类如水霉属为主。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
土壤中的微生物 土壤中含有各种无机盐及微量元素，能 满足大多数自养型微生物生长繁殖的需要。 土壤中的微生物主要分布于土壤的表层，在 离地面10～20厘米深的土壤中最多。
寄生关系
寄生：是指一种生物生活在另一种生物的体内或体 表，获取营养并使对方受到损害的相互关系。 在这一关系中，前者称为寄生物 （parasite），后者称为寄主或宿主（host）。
专性寄生：（obligatory parasitism）寄生 物各生活阶段都依赖宿主，必须过寄生生活 的相互关系。。 兼性寄生：（facultative parasitism ）， 寄生物既可营寄生生活，又可自由生活的现 象。
微生物寄生
噬菌体与其宿主微生物之间的关系是微 生物间寄生关系的典型代表。
微生物在生物体寄生
微生物寄生于动植物的现象在自然界极 为普遍，多种病毒、细菌、真菌和原生动物 能寄生于动植物并引起动植物的病害。引起 人和动物病害的微生物称为病原微生物，多 数营寄生生活，也有一些微生物为机会致病， 或兼营腐生生活。
填空：
微生态失调的主要原因有：（ ）（ ）（ ）（ ） 正常微生物群的生理作用有：（ ）（ ）（ ）（ ）
单选题：
正常情况下，机体无菌的部位是（ ） A.外耳道 B.皮肤表面 C.眼结膜 D.鼻腔 E.血液
多选题
1、微生态失调的防治方法有（ A.改善微生态环境 C.增强宿主适应性 E.以上都是 ） B.大量使用抗生素杀灭外籍菌 D.合理使用抗生素
实践中应用 根据噬菌体与其宿主细菌间寄生关 系的高度特异性，人们利用噬菌体鉴定、 检测细菌，进行细菌分型，并用作分子 生物学的工具。 某些寄生于昆虫的真菌能形成名贵 的中药，如冬虫夏草即为麦角菌科、虫 草属寄生于蝙蝠蛾科昆虫幼虫而形成的 真菌与虫尸共存的结构。
拮抗与捕食关系
拮抗（antagonism）指一种生物通过产生代 谢产物或改变环境条件来抑制或杀死另 一种生物的现象。 捕食（predation）指一种生物捕捉、吞食另 一种生物的现象。
正常微生物群
人与哺乳动物在出生时是无菌的， 出生后很快被微生物定植，通过演替 过程，在体表和与外界相通的腔道形 成一个正常的微生物群落，这一微生 物群落可伴随终生，直至宿主死亡。
＊概念
通常把这些在人体各部位经常寄居而 对人体无害的微生物称为正常微生物群 (normal flora)。而由正常微生物群所 构成的人体内环境则称为微生态系 （microbial ecosystem）。 研究人体与其内环境的微生态平衡、 微生态失调及微生态调整的学科称为医 学微生态学。医学微生物学的一个重要 分支。研究范围包括微生物与人体的相 互关系与相互作用的规律。
拮抗的应用
产酸：在腌制泡菜、酸菜或青贮饲料的过程 中，乳酸杆菌产生大量乳酸抑制其他 腐败微生物的生长繁殖； 产生乙醇：酵母菌发酵糖类产生乙醇，低浓 度的乙醇可抑制除醋酸菌以外的其 它微生物的生长； 改变氧分压：藻类和蓝细菌通过光合作用产生 氧，可抑制其周围环境中专性厌氧微 生物的生长。
本节练习
每克土壤各类微生物的含量大体上有一 个十倍系列的递减规律：细菌（107）>放线 菌（106）>真菌（105）>藻类和原生动物 （104）。
土壤污染源：
人畜的粪便、痰液等排泄物、分泌物及尸 体。 土壤中存在的病原微生物
主要有痢疾杆菌、伤寒杆菌及其他沙门 氏菌、霍乱和副霍乱弧菌、鼠疫耶氏菌、布 鲁菌、土拉伦斯菌、产气荚膜杆菌、肉毒杆 菌、炭疽芽胞杆菌、破伤风杆菌、钩端螺旋 体及各种肠道病毒等，
微生物与植物共生 根瘤菌（Rhizobium）与豆科植物间共 生形成的根瘤共生体。根瘤菌将大气中的游 离氮气固定为氨，直接为植物提供氮源；而 豆科植物则供给根瘤菌以矿质养料和能源， 并为根瘤菌提供稳定的生长条件。 微生物与动物共生 白蚁与在其消化道中生存的原生动物和 细菌间的共生关系。
共生的生产应用 在工业生产中，将细菌和其他厌氧 菌有序利用，组成产能型的污水处理 装置—厌氧消化器，分解污水中的有 机物，净化水体。 在农业生产中，人们利用根瘤菌与 豆科植物间共生关系，将根瘤菌制成 根瘤菌肥料，与豆科植物的种子混合 后播种，以增加产量。
生物拮抗作用:
正常情况下，分布在消化道、呼吸道、 口腔咽喉部、泌尿生殖道及皮肤的正常微生 物群，特别是占绝对优势的厌氧菌形成机体 这些特定部位的生物屏障，对外源致病性微 生物起重要拮抗作用。 作用机理： ①有机酸改变PH值，抑制外源致病菌作用 ②占位性保护作用 ③营养竟争作用 ④抗菌物质抑制作用
营养作用 正常微生物群可影响人体物质代谢、营养转化 与合成。除参与蛋白质、碳水化合物及脂肪的代 谢及维生素的合成外，还参加胆汁代谢、胆固醇 代谢及激素转化等过程。是人体代谢过程中的重 要营养来源与组成。 免疫作用 作为抗原激活免疫系统 乳杆菌和双歧杆菌对胃肠道粘膜抗感染免疫的 激活作用具有重要意义。乳杆菌和双歧杆菌对胃 肠道粘膜抗感染免疫的激活作用具有重要意义。
微生态失调
微生态失调与机会性感染 微生态失调（microdysbiosis） 在外环境影响下，正常微生物群之间以及正常 微生物群与其宿主之间的微生态平衡由生理性组 合转变为病理性组合的状态。 机会性感染（opportunistic infection） 微生态失调、正常微生物群寄居部位改变或人 体免疫力降低所引起的由正常微生物群引起的感 染 机会性致病菌 (opportunistic bacterium)
水中的微生物 各种水体中都含有微生物，一般在水体 上层和底部沉积物中微生物的数量较多。在 洁净的湖泊和水库中，有机物含量低，微生 物的数量因此也很少。 种类：以自养型微生物和光能自养型微 生物为主。如硫细菌、铁细菌、蓝细菌和藻 类等，也有少量腐生菌如色杆菌属、无色杆 菌属和微球菌属
污染源
人畜排泄物、生活污水和工业废水
著名微生态学家魏曦教授在《微生态学 刍议》一文中写道：中医的四诊八纲是从整 体出发，探讨人体平衡和失调的转化机制， 并通过中药使失调恢复平衡，因此，微生态 学很可能成为打开中医奥秘大门的一把金钥 匙。 研究显示部分补益类中草药具有扶植正 常菌群生长，调节菌群失调，提高定植抗力 的作用，起到益生元的效果。
2、引起机会性感染的原因有 （ ） A.微生态失调 B.机体免疫力下降 C.正常微生物群寄居部位改变 D.细菌毒力变异 E.细菌产生耐药性变异 3、正常微生物群的生理作用有（ ） A.屏障作用 B.营养作用 C.免疫作用 D.解毒作用 E.递质释放作用 4、正常微生物群的拮抗机制包括（ ） A.有机酸作用 B.抗菌物质抑制作用 C.占位性保护作用 D.营养竞争作用 E.以上都不是 名词解释： 微生态制剂、互生 、共生 、正常微生物群 问答题：
人体微生物群的生理意义
正常微生物群与机体的统一性 生物拮抗 营养作用 免疫作用 抗衰老作用生物拮抗
正常微生物群与机体的统一性
正常微生物群分为原籍菌 （autochthonous flora）与外籍菌 （allochthonous flora）。原籍菌 又称为固有菌或常住菌，外籍菌又称 为过路菌。原籍菌定植在其生境的上 皮细胞表面上，从婴儿的初级演替到 次级演替开始，形成成年的峰顶群落， 与机体在组织、细胞、基因水平形成 统一性，并保持终身，成为正常人体 生理机制的组成。
微生物互生的实践应用
例如人们将乳链球菌和葡萄糖明串珠菌 （Leuconostoc dextranicum）混合培养， 发酵牛乳生产酪乳。乳链球菌可发酵牛乳中 的乳糖，产生柠檬酸，使牛乳pH下降，具有 一定酸度；葡萄糖明串珠菌则发酵柠檬酸， 产生挥发性化合物二乙酰甲基甲醇、乙酰甲 基甲醇和醋酸等，使酪乳具有特征性的芳香 和独特风味。 医学中服用粪链球菌活菌制剂治疗肠道 正常菌群紊乱所致的腹泻