衛(wèi)生微生物-第二章-微生物生態(tài)學(xué)

1、第二章 微生物生態(tài)學(xué),基本概念與研究范疇 微生物生態(tài)學(xué)的基本規(guī)律 微生物在自然界的分布及其主要類群 微生物生態(tài)學(xué)的應(yīng)用及研究前景,內(nèi)容概要,第一節(jié) 基本概念與研究范疇,生態(tài)學(xué) ——研究生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)間相互作用規(guī)律的科學(xué)。,生物圈,生態(tài)系統(tǒng),,群落,,,種群,個體,,,器官,,組織,,細(xì)胞,,細(xì)胞器,,分子,一、基本概念,生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem) 在一定的空間內(nèi)存在的各種生物體所組成的生物群落與

2、非生物的環(huán)境因子之間相互依存、相互制約，具有一定功能和獨(dú)立性的動態(tài)復(fù)合體系。,生物圈(biosphere) 地球表面全部生物以及與之相關(guān)的自然環(huán)境的總稱,生態(tài)系統(tǒng)的研究內(nèi)容,物理因子及其變化無機(jī)物的豐度及其變化規(guī)律有機(jī)物豐度及其變化規(guī)律初級生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者之間的相互作用和功能,微生物生態(tài)學(xué) (microbial ecology ),非生物環(huán)境,生物環(huán)境,環(huán)境,,其他生物的作用和影響,除生物以外的環(huán)境 （生物生存的場

3、所）,,,定義：生態(tài)學(xué)的一個分支學(xué)科，是研究微生物與其生存環(huán)境、微生物群體之間相互關(guān)系、相互作用的科學(xué)。,生境(habitat) 是指微生物能夠在其中生存，并執(zhí)行其特定功能的微小環(huán)境，又稱為微環(huán)境(microenvironment)或微小生境(microhabitat)。,腸胃,口腔,皮膚,龕（niche） 也稱為生態(tài)位、生態(tài)龕表示生態(tài)系統(tǒng)中每種生物生存所必需的生境最小閾值。在自然環(huán)境里，每一個特定位置都有不同種類的生物，其活動

4、以及與其它生物的關(guān)系取決于它的特殊結(jié)構(gòu)、生理和行為，故具有自己的獨(dú)特生態(tài)位。 如每一種生物占有各自的空間，在群落中具有各自的功能和營養(yǎng)位置，以及在溫度、濕度、土壤等環(huán)境變化梯度中所居的地位。一個種的生態(tài)位，是按其食物和生境來確定的。生態(tài)位是一個物種所處的環(huán)境以及其本身生活習(xí)性的總稱。每個物種都有自己獨(dú)特的生態(tài)位，借以跟其他物種作出區(qū)別。生態(tài)位包括該物種覓食的地點(diǎn)，食物的種類和大小，還有其每日的和季節(jié)性的生物節(jié)律。,種群（popula

5、tion） 具有相似特性和生活在一定空間內(nèi)的同種個體群稱之為種群 。是組成群落的基本部分。群落(community) 一定區(qū)域內(nèi)或一定生境中各種微生物種群相互松散結(jié)合的一種結(jié)構(gòu)和功能單位稱之為群落 。,,microbial community,了解環(huán)境對微生物的種群、數(shù)量分布、增殖速度及活力的影響了解微生物群體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及可修飾性以及微生物群體對環(huán)境的功能了解微生物與其生存環(huán)境之間、微生物與其他各種生

6、物之間的相互關(guān)系、作用和演變規(guī)律等,微生物生態(tài)研究的目的,二、研究范疇,研究內(nèi)容,微生物種類、分布及其隨環(huán)境條件變化的規(guī)律微生物之間、微生物與動植物之間的相互關(guān)系，及其與自然界/環(huán)境因素之間的相互影響微生物代謝活動與自然界/環(huán)境的相互影響極端自然環(huán)境中的微生物種類、作用和生命機(jī)制環(huán)境污染對微生物的影響與微生物對污染物的凈化研究所用的傳統(tǒng)和現(xiàn)代分子生物學(xué)方法,微生物的正常生態(tài)規(guī)律、生態(tài)平衡、生態(tài)失調(diào),核心內(nèi)容,微生物與環(huán)境相互作

7、用的基本規(guī)律 微生物生態(tài)演化的自然選擇與適應(yīng) 微生物與生物環(huán)境間相互作用的生態(tài)規(guī)律,第二節(jié) 微生物生態(tài)學(xué)的基本規(guī)律,一、微生物與環(huán)境相互作用的基本規(guī)律,限制因子定律耐受性定律綜合作用定律,限制因子定律（law of restriction factor）也叫最小因子定律（law of the mininum）、利比希定律(Lisbig law),基本核心：任何生物的總產(chǎn)量或生物量決定于所存在環(huán)境中該生物生長所需的數(shù)量最少或濃度最

8、低營養(yǎng)因子。,限制因子：微生物需要各種生態(tài)因子（營養(yǎng)物質(zhì)），但這些生態(tài)因子并非同等重要，有的因子對微生物生態(tài)起決定性作用，當(dāng)其中某物質(zhì)可利用的量最接近于所需的臨界最小量時，這種物質(zhì)就成為限制因子。,耐受性定律(law of tolerance) 生物存活和繁殖只能對環(huán)境中生態(tài)因子耐受一定范圍。,耐受限度（limits of tolerance）：生物對生態(tài)因子所能耐受的最大值和最小值之間的范圍。在耐受限度內(nèi)有一個最適范圍，在此范圍

9、內(nèi)生物生長最好。,綜合作用定律(combined law) Odum結(jié)合耐受性定律與限制因子定律提出，核心是一個生物或一群生物的生存和繁殖取決于綜合環(huán)境。,環(huán)境中各種生態(tài)因子并非孤立存在，他們之間相互密切有機(jī)地聯(lián)系著。在生態(tài)因子綜合作用中，兩個或兩個以上因子同時作用時可有增效、減效、補(bǔ)償結(jié)果發(fā)生。,增效——增加另外一個因子對生物的生態(tài)效果。減效——降低或減弱了另一個因子的作用效果。補(bǔ)償——某一生態(tài)因子的減弱對生物生

10、長不 利，但可由另一生態(tài)因子的增加而得 到補(bǔ)償?shù)纳鷳B(tài)效果,二、微生物生態(tài)演化的自然選擇與適應(yīng),適應(yīng)性 變異性 選擇性,1. 適應(yīng)性（adaptability） 指生物能適應(yīng)在一定時間內(nèi)的環(huán)境波動或劇變以保證其本身生活和生存的能力。 是微生物進(jìn)化中最重要的因素 是生物的基因型與環(huán)境因子共同作用的結(jié)果 分為遺傳適應(yīng)性和表型適應(yīng)性,,遺傳適應(yīng)

11、性(進(jìn)化適應(yīng)性)：個體通過改變自己的基因型獲得適應(yīng)新環(huán)境條件的生理特性，并通過生長繁殖形成新的種群。,表型適應(yīng)性（生理學(xué)適應(yīng)）：微生物對環(huán)境條件變化的暫時反應(yīng)，在這種適應(yīng)中，微生物的基因型不發(fā)生變化，只是由于環(huán)境條件的變化使微生物的某個或某些基因表達(dá)異常，或使原來未能表達(dá)的基因得到表達(dá)。,從適應(yīng)性看生物與其所處環(huán)境之間的相互作用關(guān)系,每種生物的基因型都是由特定環(huán)境條件塑造的，即生物長期適應(yīng)某種環(huán)境的結(jié)果。生物的生命活動又隨時改變著其

12、周圍的環(huán)境條件。,2.變異性(variability) 是指同種生物世代之間或同代生物不同個體之間在形態(tài)特征、生理特征等方面所表現(xiàn)的差異。,遺傳保守性：后代總與親代相似，保持親代的類型，因而得以保持生物物種的穩(wěn)定性。遺傳變異性：后代個體在形態(tài)、生態(tài)或生理性狀方面不同于親代,,相互作用，相互聯(lián)系，使生物適應(yīng)演化，長期生存,3.選擇性（selectivity）達(dá)爾文提出生物進(jìn)化的自然選擇(natural selection) 。在長期

13、的自然選擇過程中，生物逐漸發(fā)生變異以適應(yīng)其環(huán)境，即生物的適應(yīng)性；環(huán)境對生物的生存也具有選擇性，即自然選擇。,人工選擇（artificial selection）：按照人類的意愿使生物發(fā)生某些對人類有益的變異，并將這種變異保留、遺傳給后代。是人為的，也稱其為馴化（domestication）。,自然選擇由自然環(huán)境條件決定過程緩慢變異對生物本身有利,人工選擇以人的意志為主決定過程較快變異只對人類有利,自然選擇和人工選擇的主要區(qū)別

14、,三、微生物與生物環(huán)境間相互作用的生態(tài)規(guī)律,互生 競爭 拮抗 捕食 寄生 共生,微生物種群之間相互作用類型,注：＋表示有利；－表示有害；○表示無利也無害,1.互生（alternation）指兩種可以單獨(dú)生活的生物在一起時，通過各自的代謝活動而有利于對方，或偏利于一方的生活方式。,偏利互生（commensalism）——其中一個獲益，另一個不受影響互利互生（mutualism）——互換產(chǎn)物，相互依賴，共同有利，在

15、生理上形成一個整體 互惠互生（synergism）——可以互相受益，但不是一種固定的關(guān)系，解除關(guān)系后雙方都能獨(dú)立存在,2.寄生（parasitism）指一種生物侵入到另一種生物體，從宿主體內(nèi)獲得自己所需要的營養(yǎng)物質(zhì)并生長繁殖，使后者蒙受損害甚至被殺死的一種相互關(guān)系。 寄生體/寄生物寄主/宿主噬菌體/宿主細(xì)菌,3.拮抗（amensalism）也叫偏害共棲，指兩個種群共同生長，由某種生物所產(chǎn)生的特定代謝產(chǎn)物可干擾他種生物

16、的代謝活動，抑制其生長和繁殖甚至殺死它們的一種相互關(guān)系。 青霉菌產(chǎn)生青霉素抑制革蘭氏陽性菌；鏈霉菌產(chǎn)生制霉菌素抑制酵母菌和霉菌,4.捕食（predation）指一種大型的生物直接捕捉、吞食另一種小型生物以滿足其營養(yǎng)需要的相互關(guān)系。 5.競爭（competition）指兩個種群共同生活于同一環(huán)境中，因需要相同的生長因子或其他環(huán)境條件而發(fā)生的爭奪現(xiàn)象。 6.共生（symbiosis）也叫種間共處（neutralism），指兩種

17、微生物生活在一起，但兩者互無傷害，互無補(bǔ)益，各自互無影響的關(guān)系。,四、微生物生態(tài)的平衡與失調(diào),,自然環(huán)境中微生物的生態(tài)平衡與失調(diào)人體環(huán)境中微生物的生態(tài)平衡與失調(diào),生態(tài)平衡（ecological balance）：指生態(tài)系統(tǒng)各組成部分的內(nèi)部或相互之間，在長期的發(fā)展演化過程中，通過相互制約、轉(zhuǎn)化、補(bǔ)償、交換及適應(yīng)而建立起來的一種相互協(xié)調(diào)的動態(tài)平衡關(guān)系。,（一）自然環(huán)境中微生物的生態(tài)平衡與失調(diào),生態(tài)平衡是生物維持正常生長發(fā)育、生殖繁衍的根本

18、條件，也是人類生存的基本條件。,演替（succession）：在特定的生態(tài)系統(tǒng)中，不同生物群落相繼更替的過程。生態(tài)失調(diào)(ecological disturbance)：微生物生長代謝的產(chǎn)物影響著環(huán)境，改變了的環(huán)境反過來也影響存在的微生物，即打破微生物原來的生態(tài)平衡，發(fā)生生態(tài)失調(diào)。,外環(huán)境中微生物種群演替現(xiàn)象是經(jīng)常發(fā)生的，而其本質(zhì)即是不斷發(fā)生平衡失調(diào)和建立新的生態(tài)平衡的過程。,生態(tài)平衡 正常微生物刺激機(jī)體產(chǎn)生免疫物質(zhì) 促進(jìn)機(jī)體免

19、疫系統(tǒng)的成熟 形成體內(nèi)微生態(tài)平衡 對機(jī)體抗感染有重要作用生態(tài)失調(diào) 機(jī)體防御功能減弱 (條件致病菌) 正常菌群生長部位改變 (手術(shù)外傷) 微生物間相互制約關(guān)系被破壞 (抗生素),,疾病發(fā)生,（二）人體環(huán)境中微生物的生態(tài)平衡與失調(diào),菌群失調(diào)（dysbacteriosis） 指在原生態(tài)環(huán)境內(nèi)正常微生物群發(fā)生種類、總菌數(shù)和各種群落成員的活菌數(shù)的異常變化。 誘發(fā)因素： 1）射線照射 2）使用抗生素

20、 3）外科手術(shù) 4）其他因素等,第三節(jié) 微生物在自然界的分布及其主要類群,一、微生物在自然界的分布,土壤中的微生物水體中的微生物空氣中的微生物工農(nóng)業(yè)產(chǎn)中的微生物正常人體及動物體中的微生物 極端環(huán)境中的微生物,一、土壤及其微生物(一)土壤是微生物生活的良好環(huán)境 由于土壤具備了各種微生物生長發(fā)育所需要的營養(yǎng)、空氣、酸堿度、滲透壓和溫度等條件，所以土壤中微生物的種類和數(shù)量是其他任何生態(tài)系統(tǒng)無法比擬的

21、。 （1）土壤的礦物質(zhì)成分，提供微生物需要的礦質(zhì)養(yǎng)料； （2）土壤中的動植物殘體，以及耕作土壤中有機(jī)肥料，源源不斷地供給微生物碳素養(yǎng)料和氮素養(yǎng)料； （3）土壤的持水性為微生物提供水分條件； （4）土壤的孔隙性和土壤水分多少，直接影響土壤的通氣條件。 （5）土壤的pH范圍在3.5~10.5之間，多數(shù)在5.5~8.5之間，這是大多數(shù)微生物活動最適宜的pH； （6）土壤的保溫性，比地面空氣溫度變

22、化小，也為微生物的生長提供了良好的條件。,由于微環(huán)境的通氣、水分、營養(yǎng)等狀況都存在著差異，致使不同微生物在土壤中呈立體分布。 每克肥土中通常含有幾億至幾十億個微生物，貧瘠土壤每克也有幾百萬至幾千萬個微生物。 （1）細(xì)菌 數(shù)量：70~90%；種類：主要為腐生，少數(shù)自養(yǎng) 分布：表層最多，隨土層加深減少，厭氧菌反之。 （2）放線菌 數(shù)量：5~30% （3）真菌 （4）藻類

23、 （5）原生動物,（二）土壤中微生物的分布,農(nóng)田土壤上層15cm處微生物數(shù)量和生物量,二、微生物在水中的分布　　水具有微生物生命活動適宜的溫度、pH、氧氣等，水體中也具備微生物生長繁殖的其他條件，因此成為微生物棲息的又一天然場所。(一)水體中微生物的來源 土壤、空氣、動植物尸體、人和動物的排瀉物、工業(yè)及生活污水。(二)種類　 水中存在的微生物90%為革蘭氏陰性菌，主要有弧菌、假單胞菌、黃桿菌等。鞘細(xì)

24、菌及有柄附生細(xì)菌也常見于水體中。(三) 微生物在水體中的分布 表現(xiàn)為水平分布和垂直分布的規(guī)律。此外，相同水域的不同濃度微生物的含量及分布也不同。(四)水體中的病原微生物　　通過水體傳播的病原微生物主要有沙門氏菌屬、志賀氏菌屬、霍亂弧菌等。因此，做好水的衛(wèi)生學(xué)檢查至關(guān)重要。,影響水體微生物分布的因素,有機(jī)物含量溫度 水的深度 日光與水體的溶解氧量 (dissolved oxygen) 縮寫為DO,海洋微生物具有耐

25、壓、嗜冷和低營養(yǎng)要求的特點(diǎn)。,淡水的pH值變幅從3.7到10.5，多數(shù)為6.5-8.5，因而適合于多數(shù)水生微生物的生長。,弧菌 Vibrio,19世紀(jì)英國共有四次大的霍亂暴發(fā)，分別在1831～1832年、1848～1849年、1853～1854年和1866年。,霍亂弧菌與城市污水處理系統(tǒng),霍亂弧菌 Vibrio cholerae,倫敦是世界上第一個建成完整污水處理系統(tǒng)的城市,原因：污水直接排到泰晤士河；污水處理系統(tǒng),三、微生物在空氣中的

26、分布: 1．空氣是傳播微生物的重要介質(zhì) 空氣本身缺乏微生物生活所必需的營養(yǎng)物，日光對微生物也具有很強(qiáng)的殺菌作用，另外空氣一般是干燥的，因此空氣不是微生物生活的良好環(huán)境。 2．空氣中微生物的種類和數(shù)量,空氣中的微生物主要來源于帶有微生物菌體及孢子的灰塵，這類微生物大多數(shù)是腐生性的，還來源于人和動物，它們大多數(shù)是通過呼吸道排出的，其中也包含有病原微生物，懸浮在大氣中。 　　空氣中微生物的分布隨環(huán)境條件及微生物的抵抗力不同

27、而呈現(xiàn)不同的分布規(guī)律?？諝庵写嬖谳^多的、存活時間較長的是各種真菌、放線菌的孢子及細(xì)菌芽胞?？諝庵形⑸锏臄?shù)目決定于塵埃的總量。,,不同地點(diǎn)空氣中的微生物數(shù)量,,工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品上的微生物,工業(yè)產(chǎn)品上的霉腐 大量的工業(yè)產(chǎn)品都是直接或間接用動植物作原料制成的,例如木制品、纖維制品、革裘制品、橡膠制品、卷煙、化妝品、中成藥等。 造成：生霉、腐爛、腐蝕、老化、變形與破壞食品上的微生物 糧、油、肉、

28、蛋、奶、蔬菜和水果等各類食品含有豐富的營養(yǎng)成分，因而是微生物生長 繁殖的天然營養(yǎng)基質(zhì)。 1．糧食上的微生物 2．肉類上的微生物 3．魚類上的微生物 4．乳制品中的微生物,工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品中的微生物,糧食中最為突出 曲霉屬、青霉屬和鐮孢(霉)屬為主 曲霉危害最大，青霉次之 食品加工、包裝、運(yùn)輸和貯藏等過程 細(xì)菌、霉菌、酵母菌等,（五）正常人體及動物體中的微生物,正

29、常菌群：指生活在健康人體和動物體各部位，數(shù)量大、種類較穩(wěn)定且一般有益無害的微生物種群。,極端環(huán)境中的微生物 不利于一般生物生長的特殊環(huán)境稱為極端環(huán)境。主要有極端高溫、低溫、高鹽、高壓、高酸、高堿等。例如火山與溫泉、極地或高山冰川、鹽湖、深海底層等。1．高溫環(huán)境中的微生物 高熱環(huán)境--高溫環(huán)境噴發(fā)的火山、地?zé)嵴羝?、沸騰或過熱的溫泉以及高溫堆肥、熱水器和取暖用熱水循環(huán)系統(tǒng)等是常見的天然或人工的高溫環(huán)境。不同微生物對高溫的適

30、應(yīng)能力見表9－4，高溫型微生物 中以細(xì)菌居多，只有少數(shù)真菌。如嗜熱脂肪芽孢桿菌、酸熱芽孢桿菌（Ｂ．a(chǎn)cidocalda rius）等。,表9-4 各類群生長的上限溫度,嗜熱機(jī)制--嗜熱菌之所以耐熱，主要是其結(jié)構(gòu)及生理上具有一定特點(diǎn)。近年來，對其嗜熱機(jī)制進(jìn)行了分子水平的研究，可歸納為以下4種假說。（1）類脂的敏感作用 嗜熱菌細(xì)胞質(zhì)膜的化學(xué)成分，隨環(huán)境溫度的升高不僅類脂總含量增加， 而且細(xì)胞中的高熔點(diǎn)飽和脂肪酸也增加，即長鏈飽和脂

31、肪酸增加，而不飽和脂肪酸減少。因此，嗜熱菌在高溫下能維持膜的功能，能較好地生存。（2）重要代謝產(chǎn)物的迅速再合成 嗜熱菌中tRNAr的周轉(zhuǎn)率大于中溫菌的周轉(zhuǎn)率 ，核酸中的GC含量也比中溫菌高。（3）大分子的熱穩(wěn)定性--嗜熱菌的酶和蛋白質(zhì)比中溫菌的酶和蛋白質(zhì)具有較高的熱穩(wěn)定性。 （4）蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性--嗜熱菌的核糖體比中溫菌的核糖體抗熱性高。,2．高鹽環(huán)境中的微生物 高鹽環(huán)境--鹽湖、鹽池和鹽腌制的食品等

32、是常見的高鹽環(huán)境。通常把能在含鹽量高于１５％的環(huán)境中生長的微生物稱為極端嗜鹽菌，常見的種類有鹽細(xì)菌屬和鹽球菌屬(表9-5)。 耐鹽機(jī)理： ①嗜鹽菌具有能適應(yīng)高鹽環(huán)境的細(xì)菌結(jié)構(gòu)和離子濃度。嗜 鹽菌有選擇性地吸收K＋排出Na＋的能力，細(xì)胞內(nèi)的高濃度K＋既可以防止原生質(zhì)脫水 ，又能維持酶和蛋白質(zhì)等的活性; ②有嗜鹽的酶; ③光合鹽桿菌的細(xì)胞質(zhì)膜上含有菌視紫素 ，能利用光能造成膜內(nèi)外H＋的濃度梯度并藉以產(chǎn)生ATP和向細(xì)

33、胞外排出Na＋。,對高鹽濃度的適應(yīng)性,酶的嗜鹽性,紫膜的H+泵作用和排鹽作用,表9-5 微生物的不同嗜鹽類群,3．高壓環(huán)境中的微生物 自然界的高壓環(huán)境主要存在于深海中，多數(shù)海洋底部的壓力在100個大氣壓以上，最深處約為1100個大氣壓。研究表明從常壓環(huán)境中分離的多數(shù)微生物在200-600個大氣壓的高壓環(huán)境 中將受到抑制或死亡，高壓條件主要抑制常壓微生物細(xì)胞蛋白質(zhì)合成、質(zhì)膜上物質(zhì)和能量的傳遞及酶的代謝活性。高壓環(huán)境中生長的主要

34、是細(xì)菌，如分離自深海淤泥的耐壓假單胞菌，生長十分遲緩，代時為33天。,3類嗜壓菌及其生長靜水壓（大氣壓數(shù)）,4.嗜冷微生物（psychrophiles）5.嗜酸微生物（acidophiles）6.嗜堿微生物（alkalinophiles）7. 抗輻射微生物,其他極端環(huán)境的微生物,極端環(huán)境中的微生物,高溫環(huán)境 低溫環(huán)境 高酸環(huán)境 高堿環(huán)境 高鹽環(huán)境 高輻射強(qiáng)度環(huán)境,特殊的生境，具有特殊的生物學(xué)特性和功能,極端環(huán)境微生

35、物 Extremophiles,二、環(huán)境中微生物的主要類群,細(xì)胞型微生物,非細(xì)胞型微生物,原核細(xì)胞型微生物,真核細(xì)胞型微生物,病原微生物,條件致病微生物,非致病性微生物,,,,按細(xì)胞結(jié)構(gòu)分類,（一）原核細(xì)胞型微生物,細(xì)菌放線菌鞘細(xì)菌藍(lán)細(xì)菌滑動細(xì)菌,1.細(xì)菌（bacteria） 性狀最具代表性、數(shù)量最多的一群單細(xì)胞微生物，具典型原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)。,環(huán)境中常見致病菌與條件致病菌,其他常見環(huán)境細(xì)菌,,典型原核細(xì)胞構(gòu)造,環(huán)境中常

36、見致病菌（1）,環(huán)境中常見條件致病菌 （2）,細(xì)菌 bacteria,細(xì)菌 bacterium,放線菌是一類革蘭氏陽性細(xì)菌,曾經(jīng)由于其形態(tài)被認(rèn)為是介于細(xì)菌和霉菌之間的物種.它們具有分支的纖維和孢子,依靠孢子繁殖,表面上和屬于真核生物的真菌類似,從前被分類為“放線菌目”(Actinomycetes).但因?yàn)榉啪€菌沒有核膜,且細(xì)胞壁由肽聚糖組成,和其它細(xì)菌一樣.目前通過分子生物學(xué)方法,放線菌的地位被肯定為細(xì)菌的一個大分支.放線菌用革蘭氏染色

37、可染成紫色（陽性）.,2.放線菌(Actinobacteria),分布廣泛，尤其土壤中可分解多種有機(jī)物能產(chǎn)生多種抗生素少數(shù)菌種對人類有致病作用代表屬：鏈霉菌屬、諾卡菌屬、小單孢菌屬,2.放線菌(Actinobacteria),鏈霉菌屬（Streptomyces ）,最高等的放線菌具有各種形態(tài)的孢子絲著生方式有互生、輪生和叢生 近千種，大多生活在土壤中能分解多種有機(jī)質(zhì)，是產(chǎn)生抗生素菌株的主要來源,多為需氧性腐生菌，少數(shù)厭氧

38、寄生部分可對人致病，在我國主要是星形諾卡菌, 可經(jīng)外環(huán)境侵入傷口或吸入肺部，引起有特殊癥狀的化膿性感染在自然環(huán)境中可將有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化，如烴類的降解、氰類的轉(zhuǎn)化，在污水處理中起重要作用,諾卡菌屬（Nocardia ）,,A.菌絲 B.菌絲斷裂為孢子 C.部分菌絲放大,示菌絲產(chǎn)隔斷裂情況,小單孢菌屬（Micromonospora）,不形成氣生菌絲，孢子梗頂端著生一個分生孢子多分布于土壤及污泥中具有分解有機(jī)質(zhì)及產(chǎn)生抗生素能力可產(chǎn)生多

39、種抗生素,,3. 鞘細(xì)菌（sheathed bacteria）,單細(xì)胞連成的絲狀體細(xì)菌絲狀體外包圍一層由有機(jī)物或無機(jī)物組成的鞘套絲狀體不分枝或形成假分枝，靠游動孢子或分生孢子行無性繁殖常生存于淡水或海水中代表屬：球衣菌屬、鐵細(xì)胞菌屬,球衣菌（Sphaerotilus）,細(xì)胞串成絲狀，絲狀體外包有鞘套多具有假分枝 較強(qiáng)的分解有機(jī)物能力常生存于流動的、有機(jī)物污染的淡水中活性污泥曝氣池中常見菌種 數(shù)量過多時會引起污泥膨脹,

40、帶鞘的絲狀菌，但絲狀體多不分枝能將低鐵氧化為高鐵廣泛存在于自然界，在鐵素循環(huán)中占重要位置 鐵質(zhì)水管腐蝕與堵塞常因環(huán)境中鐵細(xì)菌活動引起,鐵細(xì)菌屬（Crenothrix）,4. 藍(lán)細(xì)菌（cyanobacteria ）,過去歸入藻類，近年根據(jù)其細(xì)胞結(jié)構(gòu)僅有原始的核而歸入原核細(xì)胞型微生物 單細(xì)胞生物，呈球形或桿狀 光合型微生物 喜中溫，對冷、熱，干旱有較強(qiáng)耐受性 廣泛分布，水生態(tài)系統(tǒng)食物鏈中的重要一環(huán) 過量增殖形成“水華” 或“

41、赤潮”代表屬：微囊藻屬、魚腥藻屬、顫藻屬,微囊藻屬（Microcystis）：球形，個體小，許多細(xì)胞常密集在一個膠團(tuán)中。魚腥藻屬（Anabaena）：多絲狀體，呈直形、彎曲狀，螺旋狀、外有膠鞘。顫藻屬（Oscillatoria）：為多圓柱狀絲狀體，直形或彎曲形、不分枝。,銅綠微囊藻 曲魚腥藻 巨顫藻,,不借鞭毛而靠菌體蠕動進(jìn)行滑動常見的代表菌貝氏硫菌

42、屬：菌體為絲狀體，沒有鞭毛能滑動， 菌絲不固著在物體上，分布于淡水或海水中，能氧化H2S為硫，對自然界硫素循環(huán)起著重要作用噬纖維菌屬：呈桿狀，兩端略尖，細(xì)胞柔軟，可以滑行，分解纖維素能力很強(qiáng),5. 滑動細(xì)菌,（二）真核細(xì)胞型微生物,真菌藻類原生動物,1. 真菌（fungus）,單細(xì)胞：酵母菌、類酵母菌；多細(xì)胞：霉菌分布廣泛，多腐生，少數(shù)為寄生常引起食品的變質(zhì)和衣物、器具的霉?fàn)€少數(shù)能引起動植物病害和人類疾患在發(fā)酵、制藥、食

43、品、制革、紡織工業(yè)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有較廣泛的應(yīng)用,酵母菌的代表屬,酵母菌屬假絲酵母屬紅酵母屬球擬酵母屬畢赤酵母屬,酵母菌屬（Saccharomyces） 種類多，分布廣； 大多數(shù)腐生，少數(shù)寄生；用于釀酒和面包發(fā)酵；使果醬等糖制品和蜂蜜變質(zhì)假絲酵母屬（Candina） 不產(chǎn)色素，有酒精發(fā)酵能力；食用酵母和飼料酵母的重要菌種 紅酵母屬（Rhodotorula） 污染食品或物品后，形成紅色斑點(diǎn),球擬酵母屬

44、（Torulopsis） 對多種糖有分解能力 耐受高濃度的糖和鹽環(huán)境畢赤酵母屬（Pichia） 分解糖能力弱 不產(chǎn)生酒精，耐受高濃度酒精并使之氧化 使酒類和醬油變質(zhì)形成白色干燥浮膜,霉菌的代表屬,曲霉屬青霉屬鐮刀菌屬交鏈孢霉屬 芽枝霉屬 根霉屬 毛霉屬 木霉屬,曲霉屬（Aspergillus） 廣泛分布于谷物、空氣、土壤和各類物品上，分

45、解有機(jī)質(zhì)能力極強(qiáng)；可造成霉變。青霉屬（Penicillium） 存在于水果、食品上引起變敗，亦有些產(chǎn)生真菌毒素鐮刀菌屬（Fusarium） 寄生或腐生于植物上，有些種可產(chǎn)生真菌毒素,交鏈孢霉屬（Alternaria） 用于栽培植物、產(chǎn)生蛋白酶、甾族化合物轉(zhuǎn)化等芽枝霉屬（Cladosporium） 引起食品霉變，污染谷物、紡織品、皮革和橡膠等根霉屬（Rhizopus） 分解

46、有機(jī)質(zhì)能力極強(qiáng)，在釀造、生物制品領(lǐng)域應(yīng)用,毛霉屬（Mucor） 分解淀粉及蛋白能力極強(qiáng)，用于發(fā)酵工業(yè)木霉屬（Trichoderma） 可生產(chǎn)纖維素酶、合成核黃素、產(chǎn)生抗生素等，有些能轉(zhuǎn)化甾體化合物,2.藻類（algae）,廣泛浮游于淡水及海洋水的上層 。自然界水生生態(tài)系統(tǒng)中重要的初級生產(chǎn)者，水生食物鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。與水體生產(chǎn)力和物質(zhì)轉(zhuǎn)化及能量流關(guān)系密切，使水體保持自然生態(tài)平衡。,常見藻類,綠藻：藻體中含葉綠素及少量胡蘿

47、卜素、葉黃素，細(xì)胞呈草綠色,硅藻：藻瓣中含大量硅質(zhì)和果膠質(zhì)，死亡后藻殼遺留于海中，形成硅藻土，可作濾劑、絕緣劑甲藻：水中主要浮游藻類，喜酸性環(huán)境，大量增殖引起“赤潮” ，毒素可累積于貝體,小球藻 柵藻衣藻,3. 原生動物（protozoa）,單細(xì)胞低等動物水中重要的浮游生物在凈化污水中起一定作用常見的原生動物 ：鞭毛綱、肉足綱、纖毛綱和孢子綱,運(yùn)動細(xì)胞器是鞭毛多生活在含有機(jī)質(zhì)較多的污水中 常見的有綠眼蟲 、波豆蟲、滴蟲等

48、,鞭毛綱（Mastigophora）,,運(yùn)動器官是偽足，也是攝食細(xì)胞器生活在富有藻類、含氧量較高的水塘或溝渠中，或潮濕土壤的表層。最常見的代表有變形蟲（amoeba）,肉足綱（Sarcodina）,運(yùn)動細(xì)胞器是纖毛，亦為攝食細(xì)胞器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜分游泳型（如草履蟲 ）和固著型（如鐘蟲類 ）,纖毛綱（Ciliata）,,,無運(yùn)動細(xì)胞器，有些種類在某一時期有鞭毛或偽足有復(fù)雜的生活史原蟲為寄生，環(huán)境 中少見,孢子蟲綱（Sporozo

49、a）,間日瘧原蟲,是由蛋白質(zhì)外殼包裹一種核酸（ RNA 或DNA）形成的顆粒，不具細(xì)胞結(jié)構(gòu)體積小、結(jié)構(gòu)簡單、專性寄生、抵抗力特殊主要為病毒（virus）空氣、土壤、水和食品等各種外環(huán)境均可為其生境并成為傳播疾病的媒介,（三）非細(xì)胞型微生物,空氣中：室內(nèi)：來自人體，如流感病毒、鼻病毒、腮腺炎病毒、麻疹病毒、天花病毒、水痘病毒、風(fēng)疹病毒和腺病毒等；室外：來自污水噴灌，以腸道病毒為主水中：來自人、畜糞便及污水等，多為腸道內(nèi)病毒土壤中

50、：可吸附于顆粒內(nèi)而延長存活時間食品中：主要引發(fā)甲型病毒性肝炎和胃腸炎等食源性疾病,環(huán)境中的病毒,是感染細(xì)菌、真菌、放線菌或螺旋體等微生物的病毒。,分布極廣宿主特異性，只寄居在易感宿主菌體內(nèi)，可利用其進(jìn)行細(xì)菌的鑒定與分型結(jié)構(gòu)簡單、基因數(shù)少，是分子生物學(xué)與基因工程的良好實(shí)驗(yàn)工具,噬菌體（bacteriophage）,噬菌體結(jié)構(gòu)模式圖,第四節(jié) 微生物生態(tài)學(xué)的 應(yīng)用及研究前景,一、微生物生態(tài)學(xué)的應(yīng)用,在病因研究中的作用在認(rèn)

51、識疾病本質(zhì)中的作用在疾病防治中的作用在環(huán)境污染與控制中的作用,在病因研究中的作用,將疾病的發(fā)生歸結(jié)于病原-宿主-環(huán)境的生態(tài)失調(diào)以及影響這一生態(tài)平衡的因素，如社會、心理等因素的作用可以解釋為什么許多病原微生物的感染率較高，但并非所有感染者均發(fā)病的現(xiàn)象在引起疾病發(fā)生的諸多因素中，應(yīng)該找出主要原因,在認(rèn)識疾病本質(zhì)中的作用,引起疾病的本質(zhì)——微生態(tài)失衡或失調(diào) 任何原因打破了微生物與微生物之間以及微生物與其所處的環(huán)境之間相互

52、適應(yīng)、相互依賴、相互制約的生態(tài)關(guān)系，從而發(fā)生相互斗爭即可引起疾病的發(fā)生。,在疾病防治中的作用,治療疾病的重點(diǎn)不僅要抑殺病原菌，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)補(bǔ)充或促進(jìn)正常菌群的大量繁殖，使機(jī)體內(nèi)微生物群體由失調(diào)恢復(fù)到平衡。 針對微生物生態(tài)失調(diào)原理，進(jìn)行微生態(tài)調(diào)整是防治微生物性疾病以及微生物感染及其相關(guān)問題的一個重要方向。,在環(huán)境污染研究中的作用,環(huán)境污染(environmental pollution) ： 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和機(jī)能受到外來有害物質(zhì)

53、的影響或破壞，超過了生態(tài)系統(tǒng)的自凈（self-purification）能力，打破了正常的生態(tài)平衡，給人類造成嚴(yán)重危害的狀況 。,研究微生物對污染物降解與轉(zhuǎn)化的規(guī)律，為生態(tài)平衡的修復(fù)和環(huán)境改善服務(wù)。研究污染環(huán)境與微生物種群之間的相互關(guān)系，以利用生物在生存環(huán)境改變時所發(fā)生的相應(yīng)變化，進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境質(zhì)量評價。,具體內(nèi)容：,微生物對有機(jī)物的降解（degradation）微生物對金屬的轉(zhuǎn)化微生物對污染物的降解與轉(zhuǎn)化污染環(huán)境的生物修復(fù)

54、 （biological recovery） 微生物監(jiān)測 （microbial monitoring）,污水處理及微生物的作用,其基本原理是污水在充分曝氣條件下，通過需氧微生物的旺盛代謝活動，氧化分解有機(jī)污染物，使污水凈化。根據(jù)污水處理過程中起作用的微生物對氧氣需求的不同，可將污水生物處理 分為需氧處理與厭氧處理兩大類。 常用的方法有：活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、厭氧消化法和土地處理法5大類型。,二、微生物生態(tài)學(xué)研究的前景,定

55、性研究趨向定量研究靜態(tài)描述趨向動態(tài)分析單層面分析逐漸向多層次的綜合研究發(fā)展與其他某些學(xué)科的交叉研究日益顯著,發(fā)展趨勢,基礎(chǔ)研究方面 深入到分子、原子水平，基本原理和相關(guān)規(guī)律、機(jī)制的認(rèn)識不斷豐富人體解剖和功能角度 細(xì)化到消化、呼吸、泌尿生殖系統(tǒng)、免疫缺陷等疾病病因、發(fā)生機(jī)制和治療層面醫(yī)學(xué)微生態(tài)學(xué)動力學(xué)理論研究方面 對微生物的演替、峰頂、轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)移等現(xiàn)象的認(rèn)識正逐步加深,Thanks