食品微生物学微生物生态素材

会计学1食品微生物学微生物生态素材食品微生物学微生物生态素材微生物生态学微生物生态学 在一定意义上也可以称为在一定意义上也可以称为环境微生物学环境微生物学，是研究，是研究微生物群体与其环境系统之间相互作用微生物群体与其环境系统之间相互作用及其及其功能表达规律功能表达规律的科学的科学。第2页/共95页一、一、土壤中的微生物土壤中的微生物土壤微生物种类多、数量多、代谢潜力巨大，是主要的微生物源，是土壤微生物种类多、数量多、代谢潜力巨大，是主要的微生物源，是微生物的大本营微生物的大本营。第一节第一节 自然界中的微生物自然界中的微生物第3页/共95页第4页/共95页 细菌（细菌（10108 8）放线菌（放线菌（10107 7，孢子），孢子）霉菌（霉菌（10106 6，孢子），孢子）酵母菌（酵母菌（10105 5）藻类（藻类（10 04 4）原生动物（原生动物（10103 3）每克耕作层土壤各类微生物数量每克耕作层土壤各类微生物数量第5页/共95页不同类型的土壤类型土壤，微生物种类和数量有差异。不同类型的土壤类型土壤，微生物种类和数量有差异。P176P176表表6-16-1第6页/共95页微生物主要分布在营养条件良好、氧气含量比较丰富的微生物主要分布在营养条件良好、氧气含量比较丰富的浅土层浅土层。不同深度位置上的土壤微生物种类和数量变化。不同深度位置上的土壤微生物种类和数量变化。第7页/共95页二、水体中的微生物二、水体中的微生物1.1.淡水微生物淡水微生物1 1）数量和种类与接触的土壤有密切关系；数量和种类与接触的土壤有密切关系；2 2）吸附于悬浮在水中的有机物上及水底；吸附于悬浮在水中的有机物上及水底；第8页/共95页3 3）多能运动，有些具有很异常的形态）多能运动，有些具有很异常的形态柄细菌柄细菌第9页/共95页4 4）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多对健康不利的细菌；）靠近城市或城市下游水中的微生物多，并且有很多对健康不利的细菌；第10页/共95页饮用水的微生物指标饮用水的微生物指标总菌数：总菌数：100 100个个/mlml；大肠杆菌：不得检出；大肠杆菌：不得检出第11页/共95页5 5）水体自身存在自我净化作用）水体自身存在自我净化作用第12页/共95页a a）致病菌一般对营养要求苛刻，因此在一般的水中只能存活致病菌一般对营养要求苛刻，因此在一般的水中只能存活2 23 3天；天；b b）水表微生物会受辐射等作用而被杀灭；水表微生物会受辐射等作用而被杀灭；c c）原生动物等的吞噬作用；原生动物等的吞噬作用；d d）由固形物吸附再沉积到水底；由固形物吸附再沉积到水底；水体自我净化作用水体自我净化作用第13页/共95页在光线充足的沿岸带、湖水带分布着大量在光线充足的沿岸带、湖水带分布着大量光合藻类和好氧微生物光合藻类和好氧微生物（假单胞菌、嗜纤维菌、柄细菌、生丝微菌等）（假单胞菌、嗜纤维菌、柄细菌、生丝微菌等）深水带，光线少、溶解氧低，可见深水带，光线少、溶解氧低，可见紫色和绿色硫细菌及其他兼性厌氧菌紫色和绿色硫细菌及其他兼性厌氧菌。湖底区分布着大量湖底区分布着大量厌氧微生物厌氧微生物，主要有，主要有脱硫弧菌、甲烷菌、梭菌脱硫弧菌、甲烷菌、梭菌等。等。6 6）淡水中微生物类群的空间分布）淡水中微生物类群的空间分布第14页/共95页7 7）清水型水生微生物）清水型水生微生物微生物微生物数量少数量少(10-10(10-103 3/ml)/ml)以以化能自养型和光能自养型微生物为主化能自养型和光能自养型微生物为主。如色杆菌、无色杆菌和微球菌等；霉菌中如水霉、绵霉等的一些种；以及单细胞和丝状的藻类和一些原生动物常在水面生长，数量较少。如色杆菌、无色杆菌和微球菌等；霉菌中如水霉、绵霉等的一些种；以及单细胞和丝状的藻类和一些原生动物常在水面生长，数量较少。水中的水中的“土著土著”菌群。菌群。根据微生物对水生环境中的营养要求，将其分为三类：根据微生物对水生环境中的营养要求，将其分为三类：贫营养细菌贫营养细菌（1-15mgC/L1-15mgC/L）、）、兼性贫营养细菌兼性贫营养细菌（也能适应并生长在富营养培养基中的贫营养细菌）、（也能适应并生长在富营养培养基中的贫营养细菌）、富营养细菌富营养细菌（10gC/L10gC/L）第15页/共95页第16页/共95页v数量多数量多。每毫升污水的微生物含量达到。每毫升污水的微生物含量达到10107 710108 8个个v多为腐生细菌。革兰氏阴性无芽孢杆菌，纤毛虫类、鞭毛虫类和根足虫类多为腐生细菌。革兰氏阴性无芽孢杆菌，纤毛虫类、鞭毛虫类和根足虫类等原生动物，还有一些随人畜排泄物和病体污物进入水体的动植物等原生动物，还有一些随人畜排泄物和病体污物进入水体的动植物致病菌致病菌。v多为外来菌，多为外来菌，一般难以长期生存一般难以长期生存。但由于水体的流动，也会造成病原菌的传播甚至疾病的流行。但由于水体的流动，也会造成病原菌的传播甚至疾病的流行。8 8）腐败型水生微生物）腐败型水生微生物第17页/共95页2.2.海水微生物海水微生物1 1）嗜盐嗜盐，真正的海洋细菌在缺少氯化钠的情况下是不能生长的；，真正的海洋细菌在缺少氯化钠的情况下是不能生长的；2 2）低温生长低温生长，除了在热带海水表面外，在其它海水中发现的细菌多为嗜冷菌；，除了在热带海水表面外，在其它海水中发现的细菌多为嗜冷菌；4 4）耐高压耐高压（特别是生活在深海的细菌）。（特别是生活在深海的细菌）。3 3）大多数海洋细菌为）大多数海洋细菌为革兰氏阴性革兰氏阴性细菌细菌，并具有，并具有运动运动能力能力；第18页/共95页Micrococcus aquivivusMicrococcus aquivivus（水活微球菌）水活微球菌）最适生长条件：最适生长条件：600600个大气压个大气压。第19页/共95页“科学家们下海去！科学家们下海去！”德国科学家德国科学家H.N.SchulzH.N.Schulz等等19991999年在纳米比亚海岸的海底沉积物中年在纳米比亚海岸的海底沉积物中发现的一种硫磺细菌（发现的一种硫磺细菌（sulfur bacteriumsulfur bacterium），），其大小可达其大小可达0.75 0.75 mmmm，Thiomargarita namibiensisThiomargarita namibiensis，-“纳米比亚硫磺珍珠纳米比亚硫磺珍珠”第20页/共95页3 3、水体的富营养化作用和、水体的富营养化作用和“水花水花”、“赤潮赤潮”水资源污染日益严重水资源污染日益严重第21页/共95页水体的富营养化作用水体的富营养化作用大量有机物或无机物（磷酸盐和无机氮化合物）大量有机物或无机物（磷酸盐和无机氮化合物）藻类藻类等过量生长，产生大量的有机物等过量生长，产生大量的有机物异养微生物异养微生物氧化这些有机物，耗尽水中的氧，使氧化这些有机物，耗尽水中的氧，使厌氧菌厌氧菌开始大量生长和代谢开始大量生长和代谢分解含硫化合物，产生分解含硫化合物，产生H2S，从而导致水有难闻的气味，从而导致水有难闻的气味，鱼和好氧微生物大量死亡鱼和好氧微生物大量死亡，水体出现大量沉淀物和异常颜色，水体出现大量沉淀物和异常颜色第22页/共95页“水花水花”或或“水华水华”（water bloomwater bloom）：）：藻类（主要是微藻）的大量繁殖使水体藻类（主要是微藻）的大量繁殖使水体(淡水水体淡水水体)出现颜色，并变得浑浊，许多藻类团块漂浮在水面上形成。出现颜色，并变得浑浊，许多藻类团块漂浮在水面上形成。赤潮或红潮（赤潮或红潮（red tidesred tides）：）：在海洋中，某些甲藻类大量繁殖也可形成水花，从而使海水出现红色或褐色。在海洋中，某些甲藻类大量繁殖也可形成水花，从而使海水出现红色或褐色。水体富营养化引起的藻类过量生长除通过消耗水中的氧气危害养殖业外，很多藻类还能产生各种毒素，使动物得病或死亡，水体富营养化引起的藻类过量生长除通过消耗水中的氧气危害养殖业外，很多藻类还能产生各种毒素，使动物得病或死亡，“水花水花”和和“赤潮赤潮”第23页/共95页三、三、空气中的微生物空气中的微生物1 1）无原生的微生物区系）无原生的微生物区系,来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动；来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动；1 1、空气中微生物来源，种类、分布、空气中微生物来源，种类、分布第24页/共95页2 2）种类主要为霉菌和细菌；）种类主要为霉菌和细菌；第25页/共95页空气中的病原微生物空气中的病原微生物微生物名称微生物名称病病 名名微生物名称微生物名称病病 名名绿脓杆菌绿脓杆菌化脓性感染化脓性感染破伤风杆菌破伤风杆菌破伤风破伤风百日咳杆菌百日咳杆菌百日咳百日咳白喉杆菌白喉杆菌白喉白喉结核分枝杆菌结核分枝杆菌结核病结核病溶血性链球菌溶血性链球菌化脓性感染化脓性感染金黄色葡萄球金黄色葡萄球菌菌化脓性感染化脓性感染流行性感冒病流行性感冒病毒毒流行性感冒流行性感冒其他呼吸道病其他呼吸道病毒毒 感感 冒冒 第26页/共95页南京市各类空气含菌量的比较南京市各类空气含菌量的比较类类 型型地地 点点人流、车辆及绿化状况人流、车辆及绿化状况含菌数含菌数 cfu/m3公共公共场所场所某火车站某火车站人多，车多人多，车多49 700某百货公司某百货公司人多人多21 100某电影院某电影院人多人多(不流动不流动)8 460街道街道南伞巷南伞巷人多，车多，基本无绿化人多，车多，基本无绿化44 050新街口新街口人多，车多，绿化好人多，车多，绿化好24 480太平路太平路人较少，车多，绿化好人较少，车多，绿化好7 850西康路西康路人少，车少，绿化好人少，车少，绿化好5 530公园公园玄武湖玄武湖水面公园，游人多水面公园，游人多6 980和平公园和平公园街道公园，游人少街道公园，游人少4 940灵谷寺灵谷寺森林公园，游人少森林公园，游人少1 372机关机关市防疫站市防疫站人少，绿化好人少，绿化好3 460植物植物园园植物所植物所人少，树木茂密人少，树木茂密1 0483 3）数量取决于所处的环境和尘埃数量；）数量取决于所处的环境和尘埃数量；第27页/共95页4 4）停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因素有关；）停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因素有关；5 5）与人类的关系：）与人类的关系：传播疾病、传播疾病、造成食品等的污染造成食品等的污染空气微生物的卫生标准及卫生洁净技术空气微生物的卫生标准及卫生洁净技术 卫生标准一般以卫生标准一般以500-1000500-1000个微生物个微生物/m/m3 3作为空气污染的指标。作为空气污染的指标。第28页/共95页平皿落菌法平皿落菌法 琼脂平板打开后暴露空气琼脂平板打开后暴露空气5-10min5-10min，培养，培养48h48h，计算菌落数。，计算菌落数。奥氏公式：奥氏公式：C=1000C=100050N/50N/（A At t）C=C=空气中微生物浓度空气中微生物浓度cfu/mcfu/m3 3，N=N=菌落数，菌落数，A=A=捕集面积，捕集面积，t=t=暴露时间。暴露时间。此法计算的浮游菌数比实际的菌少。没有考虑尘埃粒子大小、数量、气流情况。此法计算的浮游菌数比实际的菌少。没有考虑尘埃粒子大小、数量、气流情况。2 2、空气中、空气中 微生物检测方法微生物检测方法1 1）固体法）固体法第29页/共95页撞击法撞击法用吸风机或真空泵使含菌空气以一定流速穿过狭缝，平板与狭缝间隔用吸风机或真空泵使含菌空气以一定流速穿过狭缝，平板与狭缝间隔2mm2mm，平板以一定转速旋转，一般转动一周，取出后，平板以一定转速旋转，一般转动一周，取出后3737培养培养48h48h，计算菌落：，计算菌落：C=1000C=1000平板菌落数平板菌落数/（气流量（气流量L L时间时间t mint min）第30页/共95页撞击法空气采样接种器和培养的平板撞击法空气采样接种器和培养的平板第31页/共95页 将一定体积的含菌空气通入无菌蒸馏水或无菌液体培养基，将细菌阻留于无菌水中，然后取一定量菌液涂布琼脂平板，或取一定量菌液倒平板。将一定体积的含菌空气通入无菌蒸馏水或无菌液体培养基，将细菌阻留于无菌水中，然后取一定量菌液涂布琼脂平板，或取一定量菌液倒平板。2 2）液体法）液体法第32页/共95页四、四、生物体内外的微生物生物体内外的微生物1.1.人体的正常微生物区系人体的正常微生物区系 正常人体的皮肤、黏膜及肠道等部位，存在正常人体的皮肤、黏膜及肠道等部位，存在大量的大量的、种类稳定种类稳定的微生物，称为人体的微生物，称为人体正常菌群正常菌群。p184p184表表6-66-6第33页/共95页正常情况下，正常情况下，正常菌群与人体间是一种正常菌群与人体间是一种互生关系互生关系 正常菌群与人体保持正常菌群与人体保持平衡状态平衡状态，菌群内部的各种微生物之间相互制约，相对稳定。，菌群内部的各种微生物之间相互制约，相对稳定。正常菌群通过肠道获取营养和良好生境；正常菌群通过肠道获取营养和良好生境；正常菌群通过排阻、抑制外来致病菌；正常菌群通过排阻、抑制外来致病菌；能合成许多人体必需的维生素、氨基酸；能合成许多人体必需的维生素、氨基酸；第34页/共95页正常菌群到正常菌群到致病菌的转变致病菌的转变生态结构发生改变：生态结构发生改变：滥用抗生素；滥用抗生素；人身体虚弱抵抗力下降；吃了不洁净的食物等。人身体虚弱抵抗力下降；吃了不洁净的食物等。着生部位改变：着生部位改变：肠道中的大肠杆菌进入泌尿系统，引起尿路感染；人体表面的正常菌群，一旦它们进入伤口也会引起感染肠道中的大肠杆菌进入泌尿系统，引起尿路感染；人体表面的正常菌群，一旦它们进入伤口也会引起感染。条件致病菌：条件致病菌：人体的正常微生物菌群一旦进入人体的正常微生物菌群一旦进入非正常聚居部位非正常聚居部位，或，或生态结构发生改变生态结构发生改变而引起人类疾病的微生物。而引起人类疾病的微生物。第35页/共95页口服微生物制剂口服微生物制剂“促菌生促菌生”含蜡状芽孢杆菌；含蜡状芽孢杆菌；“整肠生整肠生”含地衣芽孢杆菌；含地衣芽孢杆菌；“妈咪爱妈咪爱”含枯草芽孢杆菌和肠球菌。它们都是通过芽孢杆菌的生长，为肠道重新创造良好的厌氧环境，促使肠道内正常的厌氧菌的生长繁殖。含枯草芽孢杆菌和肠球菌。它们都是通过芽孢杆菌的生长，为肠道重新创造良好的厌氧环境，促使肠道内正常的厌氧菌的生长繁殖。“金三歧金三歧”、“培菲康培菲康”、“丽珠肠乐丽珠肠乐”含双歧杆菌和乳酸菌的是通过乳酸菌产生乳酸来降低肠道含双歧杆菌和乳酸菌的是通过乳酸菌产生乳酸来降低肠道pHpH而抑制腐败菌的生长。而抑制腐败菌的生长。用于治疗由于正常菌群失调而导致的腹泻。用于治疗由于正常菌群失调而导致的腹泻。第36页/共95页2.2.无菌动物与悉生动物无菌动物与悉生动物无菌动物：无菌动物：在其体内外不存在任何正常菌群的动物。在其体内外不存在任何正常菌群的动物。悉生生物：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）。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）。用于科学研究：用于科学研究：干扰因素少，操作易控制，既可进行定性分析，也可进行定量分析，实验结果准确、可靠，对于了解微生物与宿主之间复杂的关系及其机理具有十分重要的作用。干扰因素少，操作易控制，既可进行定性分析，也可进行定量分析，实验结果准确、可靠，对于了解微生物与宿主之间复杂的关系及其机理具有十分重要的作用。第37页/共95页2.2.根际微生物和附生微生物根际微生物和附生微生物根际是指受植物根系活动的影响，在物根际是指受植物根系活动的影响，在物理、化学和生物学性质上不同于土体的那部分理、化学和生物学性质上不同于土体的那部分微域土区。微域土区。第38页/共95页根际微生物类群根际微生物类群根际细菌：根际细菌：假单胞菌、土壤杆菌、无色杆菌假单胞菌、土壤杆菌、无色杆菌等等 根际真菌：根际真菌：镰孢霉属、黏帚霉属、青霉属镰孢霉属、黏帚霉属、青霉属 根际原生动物根际原生动物第39页/共95页改善植物的营养条件改善植物的营养条件分泌植物生长刺激物质分泌植物生长刺激物质分泌抗生素分泌抗生素有时对植物产生毒害有时对植物产生毒害根际微生物对植物的影响根际微生物对植物的影响附生微生物：附生微生物：生活在植物体表面，主要借其外渗物质或分泌物质为营养的微生物生活在植物体表面，主要借其外渗物质或分泌物质为营养的微生物如乳酸杆菌和酵母菌如乳酸杆菌和酵母菌第40页/共95页五、五、工农业产品上的微生物工农业产品上的微生物1.1.工业产品工业产品大量工业制品都是直接或间接用动植物作原料来制造的大量工业制品都是直接或间接用动植物作原料来制造的纤维制品、木制品、革制品、橡胶制品、油漆、卷烟、化妆品等纤维制品、木制品、革制品、橡胶制品、油漆、卷烟、化妆品等有些工业产品如塑料、建筑涂料等也可被微生物分解、利用。有些工业产品如塑料、建筑涂料等也可被微生物分解、利用。光学仪器上的镜头，建筑泥浆、钢缆、地下管道、金属材料等，各种电讯器材、文物、书画等也可被多种特殊微生物所破坏。光学仪器上的镜头，建筑泥浆、钢缆、地下管道、金属材料等，各种电讯器材、文物、书画等也可被多种特殊微生物所破坏。第41页/共95页微生物在各类工业产品上的生长所造成的产品微生物在各类工业产品上的生长所造成的产品的霉腐给人类造成了巨大的损失的霉腐给人类造成了巨大的损失!而另一方面，也想开发并推广使用可被微生物而另一方面，也想开发并推广使用可被微生物降解的产品，或利用微生物的降解特性。降解的产品，或利用微生物的降解特性。-生物可降解塑料生物可降解塑料-开发、利用纤维素（能源、饲料）开发、利用纤维素（能源、饲料）-苎麻脱胶苎麻脱胶第42页/共95页2.2.食品、农副产品食品、农副产品 很多微生物在食品、农产品上生长后会产生对人有害的很多微生物在食品、农产品上生长后会产生对人有害的毒素毒素；肉毒毒素、肉毒毒素、黄曲霉素等黄曲霉素等不利影响：不利影响：由于微生物的生长繁殖而由于微生物的生长繁殖而腐烂、变质腐烂、变质，不能再食用或使用；，不能再食用或使用；病原微生物进入人体的重要途径，引起病原微生物进入人体的重要途径，引起传染性疾病传染性疾病；第43页/共95页有利影响：有利影响：利用特定的微生物制备风味食品，如酱制品、米酒、腌酸菜等；利用特定的微生物制备风味食品，如酱制品、米酒、腌酸菜等；第44页/共95页五、极端环境下的微生物五、极端环境下的微生物 嗜热微生物嗜热微生物(thermophilles)thermophilles)嗜冷微生物嗜冷微生物(psychrophiles)psychrophiles)嗜酸微生物嗜酸微生物(acidophiles)acidophiles)嗜碱微生物嗜碱微生物(alkslinophiles)alkslinophiles)嗜盐微生物嗜盐微生物(halophile)halophile)嗜压微生物嗜压微生物(barophiles)barophiles)第45页/共95页温泉中的微生物温泉中的微生物 第46页/共95页嗜寒水藻嗜寒水藻 嗜冷微生物：嗜冷微生物：耐寒喜温型耐寒喜温型 嗜冷型嗜冷型红雪现象红雪现象雪地上的微生物雪地上的微生物 第47页/共95页第48页/共95页从永冻冰层分离微生物从永冻冰层分离微生物第49页/共95页南极南极VostokVostok湖冰芯样品中的微生物湖冰芯样品中的微生物第50页/共95页美国犹他州大盐湖美国犹他州大盐湖紫红色为嗜盐杆菌细胞中的菌红素、菌视紫红素和盐藻细胞中的紫红色为嗜盐杆菌细胞中的菌红素、菌视紫红素和盐藻细胞中的胡萝卜素胡萝卜素第51页/共95页 开发利用新的微生物资源，包括特异性的基因资源；开发利用新的微生物资源，包括特异性的基因资源；为微生物生理、遗传和分类乃至生命科学及相关学科许多领域（如：功能基因组学、生物电子器材等）的研究提供新的课题和材料；为微生物生理、遗传和分类乃至生命科学及相关学科许多领域（如：功能基因组学、生物电子器材等）的研究提供新的课题和材料；为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。研究意义研究意义第52页/共95页对方；对方；5.捕食：捕食：以大吃小，仗势以大吃小，仗势欺人欺人.第二节第二节 微生物与生物环境之间的关系微生物与生物环境之间的关系微生物间及微生物与其它生物间的关系（微生物间及微生物与其它生物间的关系（5 5种）：种）：第53页/共95页有利关系：有利关系：一种生物的生长和代谢对另一种生物的生长产生有利的影响，或相互有利；即一种生物的生长和代谢对另一种生物的生长产生有利的影响，或相互有利；即“利人利已利人利已”（共生，互生）（共生，互生）有害关系：有害关系：一种生物的生长对另一种生物的生长产生有害的影响，或相互有害；即一种生物的生长对另一种生物的生长产生有害的影响，或相互有害；即“损人利己损人利己”（拮抗，寄生，捕食）（拮抗，寄生，捕食）中性关系：中性关系：二种生物生活在一起时，彼此对对方的生长代谢无明显的有利或有害影响；即二种生物生活在一起时，彼此对对方的生长代谢无明显的有利或有害影响；即“不利人不利己不利人不利己”（种间共生）（种间共生）第54页/共95页一、一、互互生生 二种可独立生活的生物，当它们生活在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的一种生活方式。二种可独立生活的生物，当它们生活在一起时，通过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的一种生活方式。“可分可合，合比分好可分可合，合比分好”第55页/共95页微生物间的互生关系微生物间的互生关系纤维素分解细菌纤维素分解细菌固氮菌固氮菌(1)(1)土壤中的纤维素分解菌分解纤维素形成有机酸是固氮菌生长的能源和碳源物质土壤中的纤维素分解菌分解纤维素形成有机酸是固氮菌生长的能源和碳源物质;(2)(2)固氮菌固氮作用固定的氮素除满足自身需要外，还可分泌到土壤中作为纤维素分解菌的氮源，同时解除了有机酸对纤维素分解菌的抑制作用。固氮菌固氮作用固定的氮素除满足自身需要外，还可分泌到土壤中作为纤维素分解菌的氮源，同时解除了有机酸对纤维素分解菌的抑制作用。第56页/共95页土壤中氨化细菌把有机氮化合物转化为土壤中氨化细菌把有机氮化合物转化为NHNH4+4+，后者是亚硝化细菌生长的能源物质，而亚硝化细菌转化形成的亚硝酸是硝化细菌生长的能源物质，后者是亚硝化细菌生长的能源物质，而亚硝化细菌转化形成的亚硝酸是硝化细菌生长的能源物质 氨化细菌氨化细菌亚硝化细菌亚硝化细菌硝化细菌硝化细菌第57页/共95页二步发酵法生产维生素二步发酵法生产维生素C C反应如果单用反应如果单用氧化葡糖酸杆菌氧化葡糖酸杆菌（Gluconobacter oxydansGluconobacter oxydans），不仅生长差且产酸能力微弱；单用，不仅生长差且产酸能力微弱；单用条纹假单胞菌条纹假单胞菌（Pserdomonas striataPserdomonas striata）时，根本不产酸。如采用两种菌进行混菌发酵，能将时，根本不产酸。如采用两种菌进行混菌发酵，能将L-L-山梨糖转化成山梨糖转化成2-2-酮基酮基-L-L-古龙酸。古龙酸。第58页/共95页二、二、共生共生二种生物共居在一起，相互二种生物共居在一起，相互分工协作、相依为命分工协作、相依为命，甚至形成在生理上表现出一定的分工，在组织和形态上产生了新的结构的特殊的共生体。，甚至形成在生理上表现出一定的分工，在组织和形态上产生了新的结构的特殊的共生体。互惠共生：互惠共生：二者均得利二者均得利偏利共生：偏利共生：一方得利，但另一方并不受害一方得利，但另一方并不受害第59页/共95页微生物之间的共生微生物之间的共生藻类和真菌的共生藻类和真菌的共生-地衣地衣第60页/共95页结构上的共生：结构上的共生：形成有固定形态的叶状结构。真菌无规则地缠绕藻类细胞，或二者组成一定的层次排列。地衣繁殖时，在表面上生出球状粉芽，粉芽中含有少量的藻类细胞和真菌菌丝，粉芽脱离母体散布到适宜的环境中，发育成新的地衣形成有固定形态的叶状结构。真菌无规则地缠绕藻类细胞，或二者组成一定的层次排列。地衣繁殖时，在表面上生出球状粉芽，粉芽中含有少量的藻类细胞和真菌菌丝，粉芽脱离母体散布到适宜的环境中，发育成新的地衣生理上的共生：生理上的共生：共生菌从基质中吸收水分和无机养料；共生藻进行光合作用，合成有机物；共生菌从基质中吸收水分和无机养料；共生藻进行光合作用，合成有机物；使地衣能在十分贫瘠的环境中生存。使地衣能在十分贫瘠的环境中生存。第61页/共95页绿藻与原生动物间的共生绿藻与原生动物间的共生 绿绿草履虫通常与绿藻共生，它们的绿色则来自于绿藻。绿藻通过光合作用为草履虫提供能量，而草履虫则为绿藻提供一个温室环境。草履虫通常与绿藻共生，它们的绿色则来自于绿藻。绿藻通过光合作用为草履虫提供能量，而草履虫则为绿藻提供一个温室环境。第62页/共95页含青霉素的平板上转化子菌落（含青霉素的平板上转化子菌落（含有含有AmpAmpr r质粒质粒）周围生长的受体菌形成）周围生长的受体菌形成卫星菌落卫星菌落（-内酰胺酶分泌到胞外所致内酰胺酶分泌到胞外所致）细菌间共生细菌间共生第63页/共95页微生物和植物间的共生微生物和植物间的共生 根瘤：根瘤：根瘤菌与豆科植物形成的共生体根瘤菌与豆科植物形成的共生体 根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供氮素养料；根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供氮素养料；豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生长，同时，还为根瘤菌提供保护和稳定的生长条件。豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生长，同时，还为根瘤菌提供保护和稳定的生长条件。第64页/共95页第65页/共95页微生物与动物的共生微生物与动物的共生外共生：外共生：微生物生活在动物宿主的表面（包括消化道的内表面或是外分泌腺体的导管。微生物生活在动物宿主的表面（包括消化道的内表面或是外分泌腺体的导管。内共生：内共生：微生物生活在动物宿主的细胞内或是个体身体内部但是在细胞外微生物生活在动物宿主的细胞内或是个体身体内部但是在细胞外 第66页/共95页与白蚁的共生与白蚁的共生第67页/共95页与反刍动物的共生关系与反刍动物的共生关系反刍动物，如牛、羊、骆驼、长颈鹿等以植物的纤维素为主要食物，它们在瘤胃中经微生物发酵变成有机酸和菌体蛋白再供动物吸收利用。反刍动物，如牛、羊、骆驼、长颈鹿等以植物的纤维素为主要食物，它们在瘤胃中经微生物发酵变成有机酸和菌体蛋白再供动物吸收利用。瘤胃也为里面居住的微生物提供了必要的营养和生长条件瘤胃也为里面居住的微生物提供了必要的营养和生长条件-食物和严格的厌氧环境食物和严格的厌氧环境第68页/共95页细菌与管虫的共生关系细菌与管虫的共生关系第69页/共95页第70页/共95页第71页/共95页三、三、寄生寄生 一种小型生物生活在另一种相对较大型生物的体内或体表，从中取得营养和进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。一种小型生物生活在另一种相对较大型生物的体内或体表，从中取得营养和进行生长繁殖，同时使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。寄生物（寄生物（parasiteparasite）寄主或宿主（寄主或宿主（hosthost）第72页/共95页微生物间的寄微生物间的寄生生t 噬菌体噬菌体细菌细菌t 蛭弧菌蛭弧菌细菌细菌t 真菌真菌真菌真菌t 真菌、细菌真菌、细菌原生动物原生动物第73页/共95页四、四、拮抗拮抗 某种生物产生的代谢产物可抑制它种生物的生长发育甚至将后者杀死。某种生物产生的代谢产物可抑制它种生物的生长发育甚至将后者杀死。t 微生物间的微生物间的“化学战术化学战术”抗生菌产生能抑制其它生物生长发育的抗生菌产生能抑制其它生物生长发育的抗生素抗生素；t 微生物间的生长抑制微生物间的生长抑制 因某种微生物的生长而引起的其它因某种微生物的生长而引起的其它条件的改变条件的改变，从而抑制它种生物的生长，从而抑制它种生物的生长第74页/共95页AB图图9 95 5 微生物之间的拮抗现象（图微生物之间的拮抗现象（图A A是一种芽孢杆是一种芽孢杆菌产生的细菌素对茄子黄萎病菌的拮抗作用；图菌产生的细菌素对茄子黄萎病菌的拮抗作用；图B B是是五株放线菌的菌丝琼脂块对黄瓜枯萎病菌的拮抗作用五株放线菌的菌丝琼脂块对黄瓜枯萎病菌的拮抗作用）第75页/共95页五、五、捕食捕食 某一种群被另一种群完全吞食，捕食者种群从被食者种群得到营养，而对被食者种群产生不利影响。某一种群被另一种群完全吞食，捕食者种群从被食者种群得到营养，而对被食者种群产生不利影响。t原生动物吞食细菌和藻类；原生动物吞食细菌和藻类；t粘菌吞食细菌和其它微生物；粘菌吞食细菌和其它微生物；t真菌捕食线虫和其它原生动物真菌捕食线虫和其它原生动物.第76页/共95页捕虫菌目（捕虫菌目（ZoopagalesZoopagales）捕获线虫捕获线虫第77页/共95页食线虫真菌扑食线虫的实物照片食线虫真菌扑食线虫的实物照片第78页/共95页第三节第三节 微生物在生态系统中的地位和作用微生物在生态系统中的地位和作用生态系统：生态系统：生物群落生物群落所生活的非生物环境所生活的非生物环境物质循环物质循环能量流动能量流动生产者：生产者：从无机物合成有机物；从无机物合成有机物；消费者：消费者：利用有机物进行生活，一般不能将有机物直接分解成无机物；利用有机物进行生活，一般不能将有机物直接分解成无机物；分解者：分解者：分解有机物成无机物；分解有机物成无机物；生物按其在生态系统中的作用，可划分为生物按其在生态系统中的作用，可划分为3 3大类群：大类群：第79页/共95页一、微生物在生态系统中的地位：一、微生物在生态系统中的地位：1 1、微生物是有机物的主要分解者、微生物是有机物的主要分解者微生物最大的价值也在于其分解功能微生物最大的价值也在于其分解功能。它们分解生物圈内存在的动物和植物残体等复杂有机物质，并最后将其转化成最简单的无机物，再供初级生产者使用。它们分解生物圈内存在的动物和植物残体等复杂有机物质，并最后将其转化成最简单的无机物，再供初级生产者使用。第80页/共95页2 2、微生物是生态系统中的初级生产者、微生物是生态系统中的初级生产者 光能营养和化能营养微生物光能营养和化能营养微生物是生态系统的初级生产者，它们具有初级生产者所具有的二个明显特征，即可直接利用太阳能、无机物的化学能作为能量来源，另一方面其积累下来的能量又可以在食物链、食物网中流动。是生态系统的初级生产者，它们具有初级生产者所具有的二个明显特征，即可直接利用太阳能、无机物的化学能作为能量来源，另一方面其积累下来的能量又可以在食物链、食物网中流动。第81页/共95页3 3、微生物是物质循环中的重要成员、微生物是物质循环中的重要成员微生物微生物参与所有的物质循环参与所有的物质循环，大部分元素及其化合物都受到微生物的作用。在一些物质的循环中，微生物是主要的成员，起主要作用；而一些过程只有微生物才能进行，起独特作用；而有的是循环中的关键过程，起关键作用。，大部分元素及其化合物都受到微生物的作用。在一些物质的循环中，微生物是主要的成员，起主要作用；而一些过程只有微生物才能进行，起独特作用；而有的是循环中的关键过程，起关键作用。第82页/共95页4 4、微生物是物质和能量的贮存者、微生物是物质和能量的贮存者 微生物和动物、植物一样也是由物质组成和由能量维持的生命有机体。在土壤、水体中有微生物和动物、植物一样也是由物质组成和由能量维持的生命有机体。在土壤、水体中有大量的微生物生物量大量的微生物生物量，贮存着大量的物质和能量。，贮存着大量的物质和能量。第83页/共95页5 5、微生物在地球生物演化中的作用、微生物在地球生物演化中的作用微生物是最早出现的生物体微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动、植物。藻类的产氧作用及其它细菌的固氮作用，改变大气圈中的化学组成，提供可利用的氮为后来动、植物出现打下基础。，并进化成后来的动、植物。藻类的产氧作用及其它细菌的固氮作用，改变大气圈中的化学组成，提供可利用的氮为后来动、植物出现打下基础。第84页/共95页1 1、碳素循环碳素循环微生物的作用：微生物的作用：微生物是自然界微生物是自然界有机物最重要的分解者。有机物最重要的分解者。地球上地球上90%90%以上有机物的矿化都是由细菌和真菌完成的以上有机物的矿化都是由细菌和真菌完成的COCO2 2的固定的固定（光合作用）光合作用）COCO2 2的再生（分解作用）的再生（分解作用）二、微生物与生物地球化学循环二、微生物与生物地球化学循环第85页/共95页第86页/共95页2 2、氮素循环氮素循环N N存在形式存在形式 ：胺盐（胺盐（NH NH 4 4 +）NO NO2 2-NO NO3 3-有机含氮有机含氮 N N2 2微生物的作用微生物的作用:自然界氮素循环的核心生物自然界氮素循环的核心生物 只有微生物能参与只有微生物能参与N N循环的所有过程，循环的所有过程，并在每个过程中都起主要作用。并在每个过程中都起主要作用。第87页/共95页固氮作用固氮作用 硝化作用硝化作用 反硝化作用反硝化作用 氨化作用氨化作用 铵盐、硝酸盐铵盐、硝酸盐 的同化作用的同化作用 第88页/共95页3 3、硫素循环、硫素循环 橙色箭头表示微生物和植物的共同进行的反应橙色箭头表示微生物和植物的共同进行的反应第89页/共95页第90页/共95页 微生物细胞表面的一些大分子物质的非特异性吸附作用重金属，甚至被微生物细胞吸收，从而使重金属元素大量富集，富集之后的微生物细胞进入食物链，可造成高级生物重金属浓度的积累效应，从而形成很大的危害。微生物细胞表面的一些大分子物质的非特异性吸附作用重金属，甚至被微生物细胞吸收，从而使重金属元素大量富集，富集之后的微生物细胞进入食物链，可造成高级生物重金属浓度的积累效应，从而形成很大的危害。另外另外,可以利用微生物富集特点，用于贫矿的富集可以利用微生物富集特点，用于贫矿的富集,用于贵重金属的回收利用等等。用于贵重金属的回收利用等等。第91页/共95页三三 微生物与环境保护微生物与环境保护第92页/共95页第93页/共95页第94页/共95页感谢您的观看！感谢您的观看！第95页/共95页