微生物生態(tài)學

1、第九章 微生物生態(tài)學第一節(jié) 自然界中的微生物一、 土壤中的微生物土壤微生物種類多、數量多，是微生物的大本營。二、水體中的微生物飲用水的微生物指標：總菌數： < 100個/ml大腸桿菌：< 3 個/L水體的污染富營養(yǎng)化和“水花”、“赤潮”2. 海水微生物1）嗜鹽，2）低溫生長，除了在熱帶海水表面外，在其它海水中發(fā)現(xiàn)的 細菌多為嗜冷菌3）大多數海洋細菌為革蘭氏陰性細菌，并具有運動能力；4）耐高壓（特別是生活在深海的細菌）三、 空氣中的微生物微生物學的基本技術：無菌操作技術四、 生物體內外的正常菌群1. 人體的正常微生物區(qū)系正常菌群通過排阻、抑制外來致病菌；能合成許多人體必需的維生素、氨

2、基酸；條件致病菌：人體的正常微生物菌群一旦進入非正常聚居部位， 或生態(tài)結構發(fā)生改變而引起人類疾病的微生物?？赏ㄟ^口服某些活的微生物制劑來治療由于正常菌群失調而導致的腹瀉。 含蠟狀芽孢桿菌（B.cereus）的“促菌生”， 含地衣芽孢桿菌的“整腸生”、 枯草芽孢桿菌和腸球菌的“媽咪愛”、 它們都是通過芽孢桿菌的生長，為腸道重新創(chuàng)造良好的厭氧環(huán)境，促使腸道內正常的厭氧菌的生長繁殖。2. 無菌動物與悉生動物五、 工農業(yè)產品上的微生物1. 開發(fā)并推廣使用可被微生物降解的產品，或利用微生物的降解特性。生物可降解塑料2. 開發(fā)、利用纖維素（苧麻脫膠3. 食品、農副產品六、 極端環(huán)境下的微生物嗜熱微生物(t

3、hermophilles)嗜酸微生物(acidophiles嗜堿微生物(alkslinophiles嗜鹽微生物(halophile)嗜壓微生物(barophiles)研究意義： 開發(fā)利用新的微生物資源，包括特異性的基因資源； 為微生物生理、遺傳和分類乃至生命科學及相關學科許多領域，如：功能基因組學、生物電子器材等的研究提供新的課題和材料； 為生物進化、生命起源的研究提供新的材料。第二節(jié) 微生物菌種資源的開發(fā)從自然界分離篩選新菌種的步驟（4步）：采集菌樣富集培養(yǎng)純種分離性能測定活的非可培養(yǎng)狀態(tài)：（viable but nonculturable state , VBNC state）細菌處于不良

4、環(huán)境條件下時產生的一種特殊的生存方式或休眠狀態(tài)。第二節(jié) 微生物生態(tài)學的研究方法第三節(jié) 微生物活性的測定方法第四節(jié) 微生物在自然界物質循環(huán)中的作用一、 碳素循環(huán)微生物的作用： CO2的固定（光合作用） CO2的再生（分解作用）微生物是自然界有機物最重要的分解者地球上90%以上有機物的礦化都是由細菌和真菌完成的二、 氮素循環(huán)微生物的作用:自然界氮素循環(huán)的核心生物 只有微生物能參與N循環(huán)的所有過程，并在每個過程中都起主要作用。思考題從含菌樣品中或從自然界篩選菌種，一般要經過哪些環(huán)節(jié)，掌握純種分離的方法和純種驗證的方法。 為什么生物整治在清理石油溢出或其它有害廢物時比傳統(tǒng)的方法更有效?菌種衰退的表現(xiàn)、

5、原因與防止措施。菌種保藏的原理與常用的保藏方法。ATCC 和CCCCM采用的菌種保藏法。第二十五授課單元一、教學目的 使學生了解微生物在自然界中的分布規(guī)律、微生物在自然界物質循環(huán)中的作用、微生物間的相互關系以及開發(fā)利用微生物資源和環(huán)境保護方面的微生物學原理和應用。并以茅臺酒為例闡述微生物生態(tài)與產品質量的關系。二、教學內容 第五節(jié) 微生物之間的關系第六節(jié) 微生物與環(huán)境治理第七節(jié) 瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng)第八節(jié) 產甲烷作用和互養(yǎng)共棲三、教學重點、難點及處理方法重點: 1. 微生物之間的相互關系互生、共生、寄生和拮抗的概念。2. 微生物對污染物的處理尤其是污水處理的微生物學原理，介紹活性污泥和BOD的概念

6、，并以茅臺酒為例闡述微生物生態(tài)與產品質量的關系。難點:互生、共生、寄生和拮抗的概念, 通過舉例加以說明. 如互生, 固氮菌與分解纖維的微生物共同生長在一起是土壤微生物互生關系的典型例子, 固氮菌需要不含氮的有機物作為碳源和能源, 但不能直接利用土壤中大量存在的纖維素物質. 而分解纖維素的微生物雖然能分解纖維素, 但分解后有大量有機酸類物質積累. 對自己生長繁殖不利, 當兩者生活在一起時, 固氮菌可以利用分解纖維素的微生物所生成的有機酸類物質作為良好的碳源和能源而大量生長繁殖, 并進行了固氮作用; 而分解纖維素的微生物也不至于因自己累積代謝產物而中毒.相反, 由于固氮菌固定大氣中的氮氣, 而改變

7、土壤中的氮素循環(huán)而得以發(fā)展, 從而增加了對纖維素的分解能力. 由于兩者的互生關系, 增加了土壤的肥力.地衣是某些擔子菌的真菌和單細胞綠藻或藍藻共生形成的一種植物體. 真菌是行異養(yǎng)生活的, 它從共生的綠藻或藍藻得到有機養(yǎng)料, 同時能在十分貧瘠的環(huán)境條件下吸收無機養(yǎng)料供共生綠藻或藍藻利用. 共生的綠藻或藍藻從共生的真菌得到水分和無機養(yǎng)料, 進行光合作用所合成的有機物質即滿足自己的需要, 也滿足了共生真菌的要求, 且藍藻能固氮, 供給真菌的氮和營養(yǎng). 因此地衣能夠在極其惡劣的環(huán)境下生長. 非特異性拮抗關系可以乳酸細菌產生乳酸或醋細菌產生乙醇對其它微生物的抑制為例, 這種抑制無唯一性, 在一種條件下,

8、 不耐酸的細胞可被產酸的細菌所抑制. 寄生的一個典型例子是細菌與噬菌體.四、板書設計第五節(jié) 微生物與生物環(huán)境間的相互關系微生物間及微生物與其它生物間的關系（5種）：1. 互生：可分可合，合比分好；2. 共生：難分難解，合二為一；3. 寄生：以小吃大，內部攻擊；4. 拮抗：產生毒物，傷害對方；5. 捕食：以大吃小，仗勢欺人； 實例：茅臺酒與微生物：79種，微生物的種類和數量直接決定茅臺酒的質量。第六節(jié) 微生物與環(huán)境保護一、污水的微生物處理方法物理法 化學法 生物法（效率高，費用低，簡單方便）BOD5(biological oxygen demand) ，“五日生化需氧量”：水中有機物含量的間接指

9、標。一般指在特定時間（5天）和溫度（20 ）下，微生物氧化1L污水中所含的有機物所消耗的水中溶解氧毫克數（單位：mg/L） COD(chemical oxygen demand) ， “化學需氧量”：水中有機物含量簡便的間接指標。 指使用強氧化劑使1L污水中所含的有機物迅速進行化學氧化時所消耗的氧量（常用氧化劑：KMnO4或使用K2Cr2O7測得數值稱為CODcr ）。 2. 污水處理的主要裝置從能量角度分類：p272 節(jié)能型 氧化塘法 灑水濾床法好氧處理 推流式曝氣法 活性污泥法 完全混合曝氣法 耗能型 生物轉盤法 生物膜法 塔式濾池法厭氧處理 產能型： 厭氧消化法（即沼氣發(fā)酵）活性污泥法（

10、又稱“曝氣法”）利用含有好氧微生物的活性污泥，在通氣條件下，使污水得到凈化的生物學方法?；钚晕勰啵?activated sludge）： 指由菌膠團形成細菌、原生動物和其它微生物群聚集在一起形成的凝絮團，在污水處理中具有很強的吸附、分解有機物和毒物的能力。（活性污泥中細菌占9095%，常見的有生枝動膠菌、假單胞菌屬、無色桿菌屬、黃桿菌屬、節(jié)桿菌屬等）凈化過程包括兩種作用： 生化作用，污水中的有機物被微生物分解； 物理吸附、化學分解等作用；這種方法對生活污水的BOD5去除率可達95%（2）生物膜法活性污泥與生物膜中的微生物基本相同。菌膠團是活性污泥和生物膜的主體第七節(jié) 瘤胃微生物與生態(tài)系統(tǒng)第八節(jié) 產甲烷作用與互養(yǎng)共棲沼氣發(fā)酵的三大功能： 飼料 能源 肥料三階段復雜有機物