微生物学第八章

1、No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o微生物的生态 o 微生物生态学是生态学的一个分支。 o 微生物生态学是研究微生物的群体或(及)正 常菌群与周围的生物或非生物环境条件相互 作用规律的科学。 o 研究微生物生态学的意义：239页。 o 第一节 微生物在自然界中的分布与菌种资源 的开发 o 9.1.1微生物在自然界中的分布 o 9.1.1.1土壤中的微生物 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 土壤所具有的各种环境条件，构成了各种微生 物生命活动的良好因素，是微生物的“天然培 养基”，也是微生物的“大本营”。对于人类 来说土壤是最丰富的菌种资源库。 o 9.1

2、.1.2水体中的微生物 o 1.淡水型水体的微生物： o 1-1.清水型水生微生物：有机物含量很低的水体 中的微生物，贫营养细菌(1mg C/L)。 o 1-2.腐败型水生微生物：含有大量外来有机物的 水体。腐生细菌。 o 2.海水型水生微生物 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 No Image 有机污水 o3.天然水体的自净作用：主要是生物学和生物化学 的作用；其中有物质流和能量流的正常运转。 氧氧 藻类藻类 细菌细菌 有机碳有机碳 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学

3、 第八章 o 饮用水的微生物学标准 o 生活饮用水卫生标准（GB5749-2006） 中有关微生物学的指标： o 总大肠菌群（MPN/100mL或CFU/100mL） 不得检出；(旧标准为3/L) o 耐热大肠菌群（MPN/100mL或CFU/100mL） 不得检出； o 大肠埃希氏菌（MPN/100mL或CFU/100mL） 不得检出； o 菌落总数（CFU/mL）100； 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 9.1.1.3空气中的微生物 241页 o 9.1.1.4工农业产品上的微生物 241243页 o 9.1.1.5

4、极端环境下的微生物：凡需在绝大多数生 物无法生存的高温、低温、高酸、高碱、高盐、 高渗、高压、高辐射及干旱等极端环境下才能正 常生长繁殖的微生物，称为嗜极菌或极端微生物。 o 如：嗜热微生物、嗜冷微生物、嗜酸微生物、嗜 碱微生物、嗜盐微生物、嗜压微生物、抗辐射微 生物等。 243248页 o 9.1.1.6生物体内外的正常菌群，每一种高等动、 植物的正常个体，都是它们与微生物在一起的一 个共生复合物。 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 1977年，德国学者Volker Rush最早提出微生 态学。 o 其宗旨是：从细胞和分

5、子水平上研究微观层 次上的生态学规律； o 其任务是：1.研究正常菌群的本质及其与宿 主间的相互关系； o 2.阐明微生态平衡与失调的机制； o 3.指导微生态制剂的研制。 o 人体共有五大微生态系统：消化道、呼吸道、 泌尿生殖道、口腔和皮肤； 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 在人体五大微生态系统中，尤以消化道最引 人注目和重要。 o 其中的肠道正常菌群对宿主有很多有益作用： o 排阻、抑制外来致病菌； o 提供维生素等营养； o 产生淀粉酶、蛋白酶等有助消化的酶类； o 分解有毒或致癌物(亚硝胺等)； o 产生有机酸、

6、降低肠道pH并促进其的蠕动 o 刺激机体的免疫系统并提高免疫力等； o 厌氧菌是肠道正常菌群的主体； 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 肠道中的拟杆菌类(Bacteroides spp.)、双歧杆 菌类(Bifidobacterium spp.)、乳杆菌类 (Lactobacillus spp.)等厌氧菌是优势菌群。 o 其中的双歧杆菌类、乳杆菌类等是用于生产 调整肠道微生态失调的微生态制剂(益生菌 剂 probiotics)主要的优良菌种。 o 在一般情况下，正常菌群与人体保持着一种 十分和谐的平衡状态，菌群内部的各种微

7、生 物相互制约，维持稳定、有序的关系，即微 生态平衡；其对维护机体健康甚为重要。 o 正常菌群的微生态平衡是相对的、有条件的 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 一旦宿主的防御功能减弱、正常菌群生长部 位改变或长期服用抗生素，就会引起正常菌 群失调，使机体的健康受到明显的不利影响 o 如：正常菌群失调时出现的条件致病菌引起 的内源感染等等。 249页 o 2.无菌动物和悉生生物 250页 o 3.根际微生物和附生微生物(叶面微生物) o 9.1.2菌种资源开发 o 从自然样品中筛选目的菌种的步骤一般为： o 采集样品、富集培

8、养、纯种分离、性能测定 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 1.采集样品：土壤是较好的采样点； o 应根据拟筛选的目的菌株选取采样地点，以 提高筛选的成功率； o 拟分离产淀粉酶的菌株时，可以选取粮食加 工厂等附近的土壤作为采样地点； o 拟分离产蛋白酶的菌株时，可以选取皮革加 工厂等附近的土壤作为采样地点； o 果园土壤中，一般含酵母菌较多； o 石油加工企业周围的土壤中，可以分解、利 用石油或烃类的微生物较多； 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 从施

9、用过农药的土壤中有可能分离到降解某 些农药的菌株； o 未受到污染的、肥沃的耕作土壤是较理想的 样品采集地，可能含有一些未知的新菌种； o 采样工具及样品保存器皿均须为无菌的，采 到的样品应尽快做分离工作； o 2.富集培养：根据筛选的目的，选用选择性 培养基(两个原则)对拟分离菌株做富集培养 o 若要分离能降解特定污染物的微生物菌株， 富集、分离培养基中应加有该类物质； 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 若需筛选到能降解杀虫剂、杀菌剂、除草剂 等在自然条件下不存在、由人工合成的化学 物质(外生物质，一般较难降解)的微生物

10、菌 株时， o 富集、分离培养基中须要添加一些容易被微 生物利用的有机物做初级能源，微生物才可 降解这类物质，这一现象称为共代谢。 o 若要分离产芽胞的细菌，可将土样或样品稀 释液于60100处理10分钟左右； o 3.纯种分离：一般可采用稀释平板法； 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 平板法中结合选择性培养基的使用，既可以 较方便地根据菌落和培养的特征判别菌株的 性质，相当于初筛； o 还可对相关的微生物数量做出统计； o 4.性能测定：应根据筛选的目的，实验开始 前选择并建立目的菌株相关性能的较精确的 检测方法，较准确

11、的对初筛得到菌株的性能 做测定、对比试验，选择出预期的菌株。 o 菌株的筛选是一项需要综合有关微生物的多 种基本知识、基本实验操作技能等的工作。 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 第二节 微生物与生物环境间的关系 o 9.2.1互生： 251253页 o 混菌培养，混合发酵，国家名优白酒的生产 o 9.2.2共生：微生物与植物的共生： o 1.共生固氮：根瘤菌、弗兰克氏菌等； o 2.菌根菌与植物：大部分植物都长有菌根， 菌根是某些真菌和植物根以互惠关系建立起 来的共生体； 253页 o 菌根主要可分为外生菌根和内生菌根；

12、 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 胞间真胞间真 菌菌丝菌菌丝 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 No Image 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 3.微生物与动物间的共生： o 人体正常菌群与人的关系； o 瘤胃微生物与反刍动物： 唾液 纤维质 饲料 自然 菌源 进入瘤胃 微生物 大量繁殖 CO2，CH4，H2 有机酸 吸收 转化 肉、奶肉、奶 大量菌体，固形物 消化 粪便 本课件只用

13、于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 3.寄生： 254256页 o 微生物间的寄生：蛭弧菌 o 微生物与植物间的寄生：植物病原微生物多 为真菌和病毒，细菌较少(？)； o 微生物与动物间的寄生： o 4.拮抗：抗生素；泡菜的制作等； o 5.捕食：微生物间的捕食关系主要是原生动 物捕食细菌和藻类，是水体生态系统中食物 链的基本环节。在污水净化处理中有重要作 用。 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 第三节 微生物与自然界物质循环 o 微生物在自然界中发挥着一个重要的

14、、不可 或缺的分解者的作用。 o 整个生物圈要获得繁荣昌盛和发展，其能量 主要来源于太阳，而其元素来源则主要依赖 于微生物所推动的生物地球化学循环，即物 质循环； o 9.3.1碳素循环：微生物的作用最大； 257页 o 地球上90%以上的有机物的矿化作用都是由 细菌和真菌完成的。 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 9.3.2氮素循环：氮元素在生物界的重要性， 也决定了氮素循环的重要性；258259页 o 氮素循环的八个环节中，有六个只能通过微 生物才能进行：生物固氮、硝化作用、同化 行硝酸盐还原作用、氨化作用、铵盐同化作

15、 用、异化性硝酸盐还原作用、反硝化作用、 亚硝酸氨化作用； o 微生物是自然界氮素循环中的核心生物。 o 9.3.3硫素循环与细菌沥滤： 2592261页 o 9.3.4磷素循环： 261页 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 第四节 微生物与环境保护 o 9.4.1水体的污染及其用微生物治理污染 o 当进入自然水体的污染物的量超出了水体自 净的承载量时，水体的自净能力就会丧失， 导致水体的污染。 o 1.富营养化：水体中氮、磷等元素含量过高， 引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖 的现象。 o 水华：发生在淡水水体中的富

16、营养化现象； o 赤潮：发生在咸水区水体中的富营养化现象 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 2.微生物处理污水： o 微生物处理污水的原理在一定程度上依据了 自然水体的自净原理； o 用微生物处理、净化污水的过程，实质上就 是在污水处理装置这一小型人工生态系统内， 利用不同生理、生化功能微生物间的协同作 用进行的一种物质循环过程； o 这一过程，也是微生物的混菌培养(发酵)和 连续培养具体应用的一个例子； o 其间发生着不同微生物群落间的演替。 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第

17、八章 微生物学 第八章 o 污水的主要类型：生活污水，工业废水 o 3.污水处理中几个常用的名词： o BOD：生化需氧量，衡量水中有机物含量 的间接指标，近似表示水中可被生物降解的 有机物含量； o BOD的测定条件：20下，5天；即BOD5 ； o 当BOD5 10mg/L时，该水已严重污染； o COD：化学需氧量，也是衡量水中有机物 含量的间接指标，近似表示水中全部的有机 物； 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o BOD与COD的比值越大，表面污水所含的 有机污染物中可生物降解的部分所占比例越 大，即污水的可生化性好

18、； o TOD：总需氧量； o DO：溶解氧量； o SS ：悬浮物量； o TOC：总有机碳量； o 4.用于污水处理的特种微生物：263页 o 5.污水处理的方法和装置： o 流程：污水过滤、沉淀处理达标排放 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 No Image 好氧 兼性厌氧 氧化塘法 o5-1节能型：氧化塘法 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o5-1节能型：洒水滤床(池)法 No Image (510cm) 1.83m 本课件只用于教学 未经作者同意

19、请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 No Image 滤床(池)中的生 物化学过程 在固形物表面附 着上一层微生物 细胞、荚膜等构 成的胶体膜状 物生物膜，这 一过程称为挂膜。 这层生物膜有很 强的吸附、降解 有机物的能力。 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 5-2.活性污泥法： o 活性污泥(activated sludge)一种由细菌、原生 动物和其他微生物、胶体物等聚集在一起形 成的凝絮团，在污水处理中具有很强的吸附、 降解有机物或毒物的能力； o 活性污泥还具有良好的沉降性能； 大

20、分子 有机物 胞外酶 CO2、H2O、NH3、 SO4=等 +能量 小分子 有机物 呼吸 氧化 中间 产物 细胞物质 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 污水 过滤 沉淀 二次二次 沉淀池沉淀池 出水 剩余污泥 厌氧发酵 接种用活性污泥回流 曝气池曝气池 p5-3活性污泥法中的推流式曝气法 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 No Image 5-3活性污泥法中的完全混合曝气法 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微

21、生物学 第八章 No Image p生物膜法中的生物转盘法 No Image 生物转盘剖面图 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 9.4.2沼气发酵与环境保护 o 1.沼气发酵的意义： 266页 o 2.沼气发酵的三个阶段： o 沼气(marsh gas)又称生物气，是一种混合可燃 气体，主要成分为甲烷，及极少量的H2、N2、 CO2等。 o 沼气发酵又称甲烷形成，其生化本质是： o 一类严格厌氧的古生菌产甲烷菌(267、268 页)在厌氧条件下，利用H2还原CO2等碳源营 养物以产生细胞物质、能量和代谢废物甲 烷的过程。

22、其中有多种微生物的共同参与。 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 2-1.水解阶段：由多种厌氧性或兼性厌氧的水 解性或发酵性细菌把纤维素、淀粉、蛋白质、 脂类等水解为小分子有机酸； o 2-2.产酸阶段：由厌氧的产氢产乙酸细菌群把 第一阶段产生的各种有机酸分解成乙酸、H2 和CO2的过程。 o 2-3.产气阶段：由严格厌氧的产甲烷菌群 (methanogens)利用一碳化合物(CO2、甲醇、甲 酸、甲基胺或CO)、二碳化合物(乙酸)和H2产 生甲烷的过程。 o 3.参与甲烷形成反应的独特辅酶 268页 本课件只用于教学 未经作者同意 请勿用于其他场合 No Image 微生物学第八章 微生物学 第八章 o 3-1.作为C1载体的辅