微生物生态

（三）简单有机物的无氧分解及甲烷的生成 1．简单有机物的无氧分解 酒精发酵 乳酸发酵
2．甲烷的生成 （1）甲烷产生菌：简单有机物在厌氧条件下可被微生物 转化生成甲烷，此作用称产甲烷作用。产甲烷细菌属 古细菌的一个类群，一般为中温型，少数种类为高温 型。能利用NH4+为氮源，少数可利用N2，它们对碳源 基质的要求含专性。 （2）甲烷生成的基质：大多数产甲烷细菌以CO2为最终 电子受体，H2为电子供体，将CO2还原为CH4。 4H2 + CO2——CH4 +2 H2O （3）甲烷生成的机制：有许多特定的酶参与作用。 由CO2生成CH4的生化途径为4个阶段： CO2 甲酰碳 → 甲基碳 → 甲基辅酶 M → 甲烷碳 产甲烷细菌具有独特辅酶，如辅酶M、CDR因子等。 甲烷杆菌 甲烷八叠球菌 利用H2/ CO2、甲醇 乙酸
七 微生物分解木素及芳香族物质 （一）木素 木素是由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连 接并难以被酸水解的复杂的无定性高聚物。分 解极为缓慢。木材的完全降解是真菌、细菌等 微生物共同作用的结果，其中真菌起着主要作 用。
真菌：白腐霉、褐腐霉和软腐霉、乳酸镰孢霉、 雪腐镰孢霉等类型能分解木素。 放线菌：链霉菌属、小单胞菌属和诺卡氏菌； 细菌： 梭菌属、假单胞菌属、不动杆菌属 芽孢菌。
五、极端环境中的微生物(重点) （一）嗜热微生物： （二）嗜冷微生物，甚至产生细菌毒素。 （三）嗜酸微生物： （四）嗜碱微生物 甲烷嗜盐菌、嗜盐碱杆
（五）嗜盐微生物 （六）嗜压微生物 知道 微生物生活的条件
第二节 微生物间的相互关系（重点）
一、互生关系
两种可以单独生活的生物，当他们生活在 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Baidu Nhomakorabea生活方式。 1．微生物间的相互关系： 固氮菌和纤维分解菌 2．人体肠道的正常菌群 人体肠道有 60-400种微生物可以抑制外来的肠 道致病菌、提供维生素、酶。微量的氮素 3．混菌培养与生产实践。 二、共生关系 两种生物共居在一起，相依为命，合二为一的一 种相互关系。 1．微生物间的共生 ——菌、藻共生 地衣；
第四章 微生物生态
生态圈、生态系统、微生物生态系统 第一节 微生物在环境中的分布 一、微生物在土壤中的分布 （一）土壤是微生物良好的生活环境 1．养分 ：土壤中有机质、无机盐和有机物氮素养料 和各种盐类碳源和能源， 2．水分及渗透压 ： 3．空气：团粒间、内部充满空气，厌氧微生物生活。 4．pH ： 土壤中溶液pH一般在中性左右。 5．温度：大部分地区、大部分时间土壤温度在0－ 30之间。热带土壤表层温度高，微生物 活动接近停止。
（二）土壤中微生物的数量与分布
土壤中微生物的数量因土壤类型、季节、土层 深度（根圈）与层次等不同而异。 根土比、垂直分布，水平分布
土壤细菌最多102 — 108/g 土，其中多属异养菌。 专性厌氧菌则以梭状芽孢杆菌属为主，放线菌 103 —105/g土和真菌 104/g土次之，藻类微生物的 1%，原生动物较少。
（二）芳香族化合物 微生物能利用芳香化合物在有氧条件下的 氧化分解比厌氧条件下为快，有氧氧化分解是 这些化合物分解的主要途径，其生化过程：
1．在加氧酶作用下生成双酚化合物 2．在单加氧酶或双加氧酶作用下芳香环开裂 3．上述所得相应的有机酸，转化成乙酸等进 入三羧酸循环，最后氧化成CO2、H2O。 细菌，如假单胞菌、分枝杆菌、不动杆菌、 节杆菌及芽孢杆菌中的很多种，诺卡氏菌也有 重要作用。
盐湖中的细菌： 盐浓度低于 5 ％大多数微嗜盐菌、耐盐细菌、 盐浓度为5－20％ 中度嗜盐菌
在含硫化氢的盐湖中，大量绿色细菌和紫色 细菌，如绿杆菌属，暗网菌属等细菌都能生长。 海水中的微生物 垂直分布从上108到下104-5 海洋中常见的细菌属是G-、弧菌、光合菌， 沉积物中芽孢杆菌等。 大部分海洋细菌在 12-25 0C 、 pH7.2-7.6 生长最好 , 另外，许多海洋细菌在有氧时能发 光，可监测。
1.微生物种类数量分布的条件？ 2.不同环境微生物分布的特点？极端环境微 生物生存的机制？ 3.举例说明微生物相互关系的概念，特点？
4.3 微生物在自然界物质循环中的作用
第一节 碳素生物循环
在自然界碳及碳的化合物以多种形式存在，其中周转最快 的是大气中的 CO2。地球上90%CO2是靠微生物分解作用而来。
3 江河水中或多或少常受到城市排放的污水的污染，污水细菌 中值得注意的是肠道细菌，如大肠杆菌、细菌沙门氏菌属、梭菌。
湖泊、池塘中的微生物： 上层 好氧细菌、藻类、霉菌，铁细菌、硫细菌等 中层 紫细菌和绿细菌等厌氧菌 底层 厌氧或兼性厌氧菌
在富营养湖泊的均温层中有丰富的无色硫细菌，如 硫螺细菌、发硫菌属、辫硫菌属，如甲烷假单胞菌；脱 硫脱硫弧菌和一些梭菌。 化能自养型细菌，如欧洲亚硝化单胞菌、维氏硝化 杆菌、硫杆菌、铁杆菌在湖泊中均起着作用。 光能自养型细菌是他们多为绝对厌氧或微好氧的细 菌。绿硫菌科、红硫菌科和红螺菌科。在富营养湖泊中 起着很重要的作用。
一 微生物分解有机物的一般途径 （一）复杂有机物分解为简单有机物 对于复杂有机物，通过其分泌于细胞外的 胞外酶类使基质分解成简单的可溶性有机 物而后吸入体内加以利用。 可概括为氧化和发酵两大类别。 （二）简单有机物的有氧分解
1．完全氧化：在有氧呼吸过程中彻底氧化成 CO2+H2O 2．不完全氧化：生成有机酸类等中间产物，暂时 积累。
二、微生物在水体中的分布
大气水中主要是球菌、杆菌、放线菌霉菌孢子 地下水和泉水大体是无菌的。
产油岩层的地下水有大量分解碳氢化物的细菌。脱硫弧 菌亦常出现。含铁的泉水中常有锈色盖氏铁细菌，纤毛铁细菌， 多孢锈铁细菌。含硫泉水中有无色和紫色硫细菌。
江河水中的细菌
江河中的土著细菌较少。 1 在营养贫乏的小河中，主要是能耐贫营养的无芽孢细菌，如 无色杆菌和黄杆菌等。丝状细菌藻类 2 随着水体的富营养化，而假单孢杆菌科，特别是萤光假单孢 杆菌群，芽孢杆菌科和肠杆菌科的细菌占主要地位。
八 微生物分解烃类 （一）烷烃 微生物对烷烃分解生成相应的醇、醛和酸， 而后经β －氧化进入三羧酸循环，最终分解成 CO2、H2O。有甲基孢囊菌属、甲基单胞菌属、 甲基球菌等不同属。 （二）烯烃 微生物对烯烃的代谢主要是产生具有双键 的加氧氧化物或环氧化物，最终形成饱和或不 饱和的脂肪酸，然后再经β －氧化进入三羧酸 循环而被完全分解。 （三）脂环烃类 在全部烃类中脂环类对微生物作用的抵抗力 最强。但诺卡氏菌可以分解。
（二）β－1，4－葡聚糖酶 又称CX 酶，包括内切酶和外切酶。它不能水解天 然纤维素，只能切割部分降解的多糖。它们广泛分布 于细菌、放线菌、真菌中。
（三）β－葡萄糖苷酶 此酶水解纤维二糖、纤维三糖及低相对分子质量的 寡糖成为葡萄糖。 细菌：好氧噬纤维菌属、生孢噬纤维菌属、纤维 弧菌属等，厌氧菌以梭状芽孢杆菌为主。 真菌：曲霉、青霉、根霉等。 放线菌：有诺卡氏菌、小单孢菌和链霉菌的某些种。
三、微生物在空气中的分布 其中大部分是腐生微生物，也有人及动植 物病原微生物。 真菌：曲霉、青霉、木霉、根霉、毛霉等 是常见的种类。 细菌：则是土壤中来的，最常见的为芽孢杆 菌、如枯草芽孢杆菌、肠膜芽孢杆菌等，球菌 如微菌、八叠球菌等。
空气中微生物数目决定于尘埃的总量。城 市多于农村。
四、微生物在食品上的分布 (一)粮食：以芽孢、革兰氏阴性细菌为主。 粮食常见的有曲霉、青霉等大量的霉菌孢子。 （二）肉类： 1.好氧性芽孢杆菌等 2.好氧性无芽孢杆菌等。 3.球菌：如橙色微球菌、橙色八叠球菌等。 4.厌氧性细菌：如臭气梭菌、溶组织梭菌等。 在肉类上常见曲霉属、毛霉属、青霉属等。 （三）鱼类：鱼类也有许多细菌，如无色杆菌 属、 黄杆菌属和微球菌属类。 （四）乳类：主要是乳链球菌和乳酸乳杆菌等。
三 微生物分解半纤维素 放线菌和真菌的一些种能分泌多种不同的 酶分解半纤维素。例如芽孢杆菌属中的某些种 能分解甘露聚糖、半乳甘露聚糖和木聚糖等。
四 微生物分解果胶类物质 果胶类物质是以半乳糖醛酸为主的高分子 聚合物。 首先，好氧性细菌有芽孢杆菌、软腐欧式 杆菌等分解利用可溶性养分。 其次，厌氧性细菌有费式浸麻梭菌，真菌 有青霉、曲霉、毛霉、根霉等。
四、拮抗关系 拮抗关系是指一种微生物在其生命活动过 程中，产生某种代谢产物或改变其他条件，从 而抑制其他微生物的生长繁殖，甚至杀死其他 微生物的现象。 分为非特异性拮抗关系和特异性拮抗关系。 某种微生物所产生的特异的代谢物，具有 选择性的可抑制他种生物的生长发育甚至杀死 它们，这就是特异性的拮抗关系。 各种微生物能产生这类代谢物的特性各不 相同，统称为抗菌素。 五、捕食关系：原生动物吞食细菌和藻类的现象
（四）微生物分解有机物的总图式
好氧微生物
复杂有机物 —简单有机物
—
厌氧微生物
CO2+H2O
CO2+H2O+H2+CH4 酸、醇、酮
二 微生物分解纤维素 纤维素是葡萄糖的高分子缩聚物。不溶于水，只 有在产纤维素酶的微生物作用下，才被分解成简单 的糖， 纤维素 纤维二糖 葡萄糖 纤维素酶是一种诱导酶，如绿色木霉只有在纤维 素、纤维二糖、乳糖和葡萄糖做碳源时才能合成纤 维素酶纤维素酶大致分为3群： （一）C1酶 C1 酶水解未经降解的天然纤维素，对部分降解 的多糖或寡糖很少作用或没有作用。一种微生物能 分泌一种以上的C1酶。
第二节 氮素生物循环
一 微生物转换氮素物质的一般途径
自然界的氮素以3种主要形态存在： ①分子氮（N2）； ②无机态氮（NH4+－N, NO3 －N等）；
③有机态氮（核酸、蛋白质等）。
上述3种形态的氮素物质的转化：
（一）绿色植物和微生物的生命活动过程中，吸收硝态 氮和铵态氮组成蛋白质、核酸等含氮有机物质。
五 微生物分解淀粉 微生物水解淀粉糖苷键的酶总称为淀粉酶： ①α －淀粉酶（内切酶）可以切割直链和支链 中的α － 1，4键。 ②β －淀粉酶；外切酶直连和支连的一端切割 ③糖化淀粉酶；④异淀粉酶。 厌氧条件下主要是梭状芽孢菌，如淀粉梭菌。 六 微生物分解脂质物质 细菌：好氧性种类假单胞菌、而荧光假单胞 菌、铜绿假单胞菌分枝杆菌等等是其 中最活跃的菌种。 放线菌：有的种也具有分解脂质的能力。 真 菌：青霉、曲霉等。
2．微生物和植物共生——根瘤菌和豆科 3 ．微生物与动物的共生 —— 白蚁与其消化道中 的某些原生动物和微生物，因为白蚁不能分泌 水解纤微素的酶。 反刍动物与其瘤胃微生物的共生关系——为 微生物提供纤维及生长条件，微生物提供菌体 蛋白。可以说如此庞大的牛和大量的牛奶是靠 微生物喂出来的。 三、寄生关系（寄生关系是一种对抗关系） 1．微生物间的寄生 菜叶豆烧病病原菌与蛭弧菌 2．微生物与植物间的寄生关系 白粉菌，锈菌 3．微生物与动物间的寄生 噬菌体寄生于细菌或放线菌是寄生关系的最 典型例子。
二 生物固氮作用
微生物在常温常压下直接利用分子态氮，将 之还原为氨的过程称为生物固氮作用。 （一）固氮微生物 能进行固氮作用的微生物叫做固氮微生物或固 氮菌。
（二）动植物和微生物遗体中的有机氮化物，经微生物 的分解作用，使无机质化为氨态氮。 （三）氨态氮在有氧条件下，经硝化细菌的作用氧化成 硝态氮。 （四）硝酸盐由于反硝化细菌的作用，还原为分子态氮 ，逸散到大气中。 （五）空气中的分子态氮，通过固氮微生物的作用，还 原为氨，进而合成有机氮化物。
（三）其他含氮有机物的分解 1．尿素是分子结构简单的含氮有机物 微生物产生尿酶直接水解尿素，生成碳酸铵，在碱 性环境分解为氨和CO2。 微生物有脲素芽孢八叠球菌，巴斯德芽孢杆菌等。 2．几丁质的氨基葡萄糖缩聚物 某些微生物如贝内克氏菌属中的一些种，产生几丁质 酶使几丁质水解，生成氨基葡萄糖和乙酸，氨基葡萄 糖再经脱氨基酶作用，生成葡萄糖和氨。 3．卵磷脂是含胆碱的磷酸脂，存在于细胞原生质中 许多芽孢杆菌、假单胞菌和某些霉菌等可产生卵磷脂酶 类，使卵磷脂水解成甘油、脂肪酸、磷酸和胆碱，在 进一步分解成氨、醇、有机酸等。