微生物学(PPT格式课件)第八章微生物的生态.pptx
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研究微生物在自然界物质循环中的作用—探矿、 冶金、治理环境污染、开发生物能源等。
第一节 微生物的分布与菌种资源开发
• 一、微生物在自然界的分布
• （一）土壤中的微生物
– 土壤是微生物的天然培养基，因为它具备了各种微生物生 长发育所需要的营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温 度等条件，因此是微生物生存的大本营，是人类最丰富的 菌种资源库。
（四）工农业产品上的微生物
• 1. 工业产品的霉腐 – 各种材料的工业产品如钢缆、地下管道、电讯器 材以及文物、标本等都可被微生物所损害；
– 微生物引起的破坏包括：
• 霉变(midew)—霉菌引起的劣化 • 腐朽（decay）—主要是担子菌类产生的酶将纤维素和
木质素分解，引起木材或木制品的腐朽 • 腐烂（腐败，rot）—含水量较高的产品由细菌生长繁
• 根据淡水中有机物含量的多少 – 1）清水型水生微生物 »微生物种类：光自氧微生物、化能自氧微生物和少 量异氧微生物 – 2）腐败型水生微生物 »微生物种类：肠道杆菌、芽孢杆菌、弧菌和螺菌等
• 根据光线、溶氧和温度等的差异微生物呈垂直分布 – 浅水区：蓝细菌、光合藻类和好氧性微生物 – 深水区：兼性厌氧菌和厌氧光合细菌 – 湖底区：专性厌氧菌生长
殖引起 • 腐蚀（corrosion）—由硫酸盐还原菌、铁细菌或硫细
菌引起
（四）工农业产品上的微生物
• 2. 食品上的微生物
– 食品上的微生物种类多，常引起食品变质、霉腐，甚至产 生各种毒素
– 防治措施
• 在加工和包装过程中严格消灭 • 在食品中添加少量无害的防腐剂
– 苯甲酸、山梨酸、脱氢醋酸、维生素K3、丙酸、二 甲基延胡索酸和乳酸链球菌素等
• 失调的原因
– 宿主的防御功能减弱 – 正常菌群生长部位改变 – 长期服用抗生素
• 失调的结果
– 正常菌群的某些菌趁机转移或大量繁殖—致病菌 – 这类特殊的致病菌叫条件致病菌 – 由它们引起的感染叫内源感染
• 3）正常菌群的恢复
– 微生态制剂—益生菌剂
• 指一类分离自正常菌群，以高含量活菌为主，一般以口 服或粘膜途径投入，有助于改善宿主特定部位微生态平 衡并兼有若干其他有益生理活性的生物制剂。
• 合理的保藏方法 • 低温、干燥、缺氧等 • 冷链操作
（四）工农业产品上的微生物
• 3.农产品上的微生物
– 农产品上的微生物引起的霉腐危害极大
• 每年全球因霉变而损失的粮食为总产量的2%左右 • 微生物种类
– 以Aspergillus、 Penicillium 和fusarium等的真菌为主，其中 有些可产生致癌的真菌毒素
– 黄曲霉毒素（AFT） – 单端孢烯族毒素T2
• （五）极端环境下的微生物
– 指高温、低温、高酸、高碱、高压、高渗、高毒、高盐、 高辐射和干旱等环境
（六）生物体内外的正常菌群
• 1.人体的正常菌群
• 1）正常菌群
– 生活在健康动物各部位、数量大、种类较稳定、一般能发挥 有益作用的微生物种群。
– 正常情况下人体与正常菌群之间处于微生态平衡状态 – 人体的五大微生态系统
3. 饮用水的微生物学标准
– 1）1mL自来水中的细菌总数不可超过100个 （37°C，培养24h）；
– 2）以大肠菌群为指标
• 包括大肠杆菌、产气肠杆菌、柠檬酸杆菌属、和肺炎 克氏杆菌等 一些革兰氏阴性、无芽孢、能发酵乳糖产 酸产气的兼性厌氧杆菌。
– 3）1L自来水中的大肠菌群数不能超过3个 （ 37°C，培养48h ）
– 土壤微生物的含量—各种微生物含量比呈10倍系列递减
– 细菌（~108）放线菌（~107）霉菌（~106）酵母菌 （~105）藻类（~104）原生动物（~103）
（二）水体中的微生物
• 1.不同水体中微生物的种类
– （1）淡水型水体的微生物 江、河、湖和水库 • 地球上水的总贮量有13.6亿km3，但淡水量只占其中2.7%， 且绝大部分以雪山、冰原等形式存在
– 4）大肠菌群的测定 — 滤膜培养法在EMB 培养 基上进行
（三）空气中的微生物
• 空气中不含微生物生长繁殖所需要的营养物、水分等条件，不 宜于微生物的生存；
• 空气中的微生物是以尘埃、微粒形式由气流带来的；
• 是病害的传播、发酵工业的污染和食品霉腐的重要根源
• 防治措施 – 减少菌源、尘埃源 – 空气过滤 – 空气灭菌（UV照射、甲醛熏蒸）
– （2）海水型水体的微生物
• 海洋是地球上最大的水体，占地球总水量的97.5%，含 盐量为3%左右；
• 微生物种类： – 芽孢杆菌属、假单胞菌属、ห้องสมุดไป่ตู้菌属和发光细菌等；
• 海洋微生物的垂直分布明显
• 2. 水体的自净作用包括
– 物理性的沉淀、扩散、稀释作用；
– 化学性的氧化作用；
– 生物学和生物化学的作用；
– 附生微生物
• 主要为叶面微生物：乳酸菌、酵母菌等 • 有益或有害
二、菌种资源的开发
• 1.微生物菌种资源库
– 生物的总数约200多万种（动物150万、植物50万） – 专家估计微生物的总数约为50万-600万种 – 至今已研究和记载过的不到5%，约20万种，包括：
– 益生菌的种类：双歧杆菌类、乳杆菌类和肠球菌类
2.无菌动物与悉生动物
• 无菌动物
– 凡在其体内外不存在任何正常菌群的动物 – 免疫功能十分低下
• 悉生生物
– 人为地接种上某种或某些已知纯种微生物的无菌动物或植物
• 3.根际微生物和附生微生物
– 根际微生物
• 生活在根系邻近土壤 • 一般对植物发挥有益作用 • 多数为革兰氏阴性细菌：假单胞菌属、土壤杆菌属等
第八章 微生物的生态
• 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。
• 微生物生态学
– 是生态学的一个分支，主要研究微生物群体与其 周围生物和非生物环境条件间相互作用的规律。
研究微生物生态规律的意义
研究微生物的分布规律—发掘丰富的菌种资源， 推动进化、分类的研究和开发应用；
研究微生物与它种生物的关系—开发新的微生 物农药、微生物肥料、微生态制剂；
• 消化道：如肠道的正常菌群为Bacteroides spp. 、 Bifidobacterium spp. 和Lactobacillus spp.等
• 呼吸道 • 泌尿生殖道 • 口腔 • 皮肤 – 作用：排阻、抑制；提供营养；产消化酶；分解有毒物；固 氮、产有机酸，降低肠道pH和促进其蠕动等
2）正常菌群的失调
第一节 微生物的分布与菌种资源开发
• 一、微生物在自然界的分布
• （一）土壤中的微生物
– 土壤是微生物的天然培养基，因为它具备了各种微生物生 长发育所需要的营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温 度等条件，因此是微生物生存的大本营，是人类最丰富的 菌种资源库。
（四）工农业产品上的微生物
• 1. 工业产品的霉腐 – 各种材料的工业产品如钢缆、地下管道、电讯器 材以及文物、标本等都可被微生物所损害；
– 微生物引起的破坏包括：
• 霉变(midew)—霉菌引起的劣化 • 腐朽（decay）—主要是担子菌类产生的酶将纤维素和
木质素分解，引起木材或木制品的腐朽 • 腐烂（腐败，rot）—含水量较高的产品由细菌生长繁
• 根据淡水中有机物含量的多少 – 1）清水型水生微生物 »微生物种类：光自氧微生物、化能自氧微生物和少 量异氧微生物 – 2）腐败型水生微生物 »微生物种类：肠道杆菌、芽孢杆菌、弧菌和螺菌等
• 根据光线、溶氧和温度等的差异微生物呈垂直分布 – 浅水区：蓝细菌、光合藻类和好氧性微生物 – 深水区：兼性厌氧菌和厌氧光合细菌 – 湖底区：专性厌氧菌生长
殖引起 • 腐蚀（corrosion）—由硫酸盐还原菌、铁细菌或硫细
菌引起
（四）工农业产品上的微生物
• 2. 食品上的微生物
– 食品上的微生物种类多，常引起食品变质、霉腐，甚至产 生各种毒素
– 防治措施
• 在加工和包装过程中严格消灭 • 在食品中添加少量无害的防腐剂
– 苯甲酸、山梨酸、脱氢醋酸、维生素K3、丙酸、二 甲基延胡索酸和乳酸链球菌素等
• 失调的原因
– 宿主的防御功能减弱 – 正常菌群生长部位改变 – 长期服用抗生素
• 失调的结果
– 正常菌群的某些菌趁机转移或大量繁殖—致病菌 – 这类特殊的致病菌叫条件致病菌 – 由它们引起的感染叫内源感染
• 3）正常菌群的恢复
– 微生态制剂—益生菌剂
• 指一类分离自正常菌群，以高含量活菌为主，一般以口 服或粘膜途径投入，有助于改善宿主特定部位微生态平 衡并兼有若干其他有益生理活性的生物制剂。
• 合理的保藏方法 • 低温、干燥、缺氧等 • 冷链操作
（四）工农业产品上的微生物
• 3.农产品上的微生物
– 农产品上的微生物引起的霉腐危害极大
• 每年全球因霉变而损失的粮食为总产量的2%左右 • 微生物种类
– 以Aspergillus、 Penicillium 和fusarium等的真菌为主，其中 有些可产生致癌的真菌毒素
– 黄曲霉毒素（AFT） – 单端孢烯族毒素T2
• （五）极端环境下的微生物
– 指高温、低温、高酸、高碱、高压、高渗、高毒、高盐、 高辐射和干旱等环境
（六）生物体内外的正常菌群
• 1.人体的正常菌群
• 1）正常菌群
– 生活在健康动物各部位、数量大、种类较稳定、一般能发挥 有益作用的微生物种群。
– 正常情况下人体与正常菌群之间处于微生态平衡状态 – 人体的五大微生态系统
3. 饮用水的微生物学标准
– 1）1mL自来水中的细菌总数不可超过100个 （37°C，培养24h）；
– 2）以大肠菌群为指标
• 包括大肠杆菌、产气肠杆菌、柠檬酸杆菌属、和肺炎 克氏杆菌等 一些革兰氏阴性、无芽孢、能发酵乳糖产 酸产气的兼性厌氧杆菌。
– 3）1L自来水中的大肠菌群数不能超过3个 （ 37°C，培养48h ）
– 土壤微生物的含量—各种微生物含量比呈10倍系列递减
– 细菌（~108）放线菌（~107）霉菌（~106）酵母菌 （~105）藻类（~104）原生动物（~103）
（二）水体中的微生物
• 1.不同水体中微生物的种类
– （1）淡水型水体的微生物 江、河、湖和水库 • 地球上水的总贮量有13.6亿km3，但淡水量只占其中2.7%， 且绝大部分以雪山、冰原等形式存在
– 4）大肠菌群的测定 — 滤膜培养法在EMB 培养 基上进行
（三）空气中的微生物
• 空气中不含微生物生长繁殖所需要的营养物、水分等条件，不 宜于微生物的生存；
• 空气中的微生物是以尘埃、微粒形式由气流带来的；
• 是病害的传播、发酵工业的污染和食品霉腐的重要根源
• 防治措施 – 减少菌源、尘埃源 – 空气过滤 – 空气灭菌（UV照射、甲醛熏蒸）
– （2）海水型水体的微生物
• 海洋是地球上最大的水体，占地球总水量的97.5%，含 盐量为3%左右；
• 微生物种类： – 芽孢杆菌属、假单胞菌属、ห้องสมุดไป่ตู้菌属和发光细菌等；
• 海洋微生物的垂直分布明显
• 2. 水体的自净作用包括
– 物理性的沉淀、扩散、稀释作用；
– 化学性的氧化作用；
– 生物学和生物化学的作用；
– 附生微生物
• 主要为叶面微生物：乳酸菌、酵母菌等 • 有益或有害
二、菌种资源的开发
• 1.微生物菌种资源库
– 生物的总数约200多万种（动物150万、植物50万） – 专家估计微生物的总数约为50万-600万种 – 至今已研究和记载过的不到5%，约20万种，包括：
– 益生菌的种类：双歧杆菌类、乳杆菌类和肠球菌类
2.无菌动物与悉生动物
• 无菌动物
– 凡在其体内外不存在任何正常菌群的动物 – 免疫功能十分低下
• 悉生生物
– 人为地接种上某种或某些已知纯种微生物的无菌动物或植物
• 3.根际微生物和附生微生物
– 根际微生物
• 生活在根系邻近土壤 • 一般对植物发挥有益作用 • 多数为革兰氏阴性细菌：假单胞菌属、土壤杆菌属等
第八章 微生物的生态
• 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。
• 微生物生态学
– 是生态学的一个分支，主要研究微生物群体与其 周围生物和非生物环境条件间相互作用的规律。
研究微生物生态规律的意义
研究微生物的分布规律—发掘丰富的菌种资源， 推动进化、分类的研究和开发应用；
研究微生物与它种生物的关系—开发新的微生 物农药、微生物肥料、微生态制剂；
• 消化道：如肠道的正常菌群为Bacteroides spp. 、 Bifidobacterium spp. 和Lactobacillus spp.等
• 呼吸道 • 泌尿生殖道 • 口腔 • 皮肤 – 作用：排阻、抑制；提供营养；产消化酶；分解有毒物；固 氮、产有机酸，降低肠道pH和促进其蠕动等
2）正常菌群的失调