微生物生态学复习资料0001

1、Microbial Ecology绪论1. 名词解释：微生物生态学 :是研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的一门科学。 微生态学 ：是生态学的一个层次，是研究正常微生物在细胞或分子水平上相关关系的科学 环境 、自然环境 +生物环境生境 、指生物的个体、种群或群落生活地域的具体环境。生物非生物栖息地 、生物生活或居住的范围的物理环境。如林地生境中的不同树冠层、树干生态位 、一个种群在生态系统中， 在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关 系与作用。基础生态位 、一个物种能够占据的生态位空间， 由物种的变异和适应能力决定， 而非其地理 因素。基本生态位是实验室条件下的生态位，

2、里面不存在捕食者和竞争。实际生态位 、自然界中真实存在的生态位。物种流 是指物种的种群在生态系统内或系统之间时空变化的状态。2. 微生物生态学的研究意义有哪些？ 发现新的在工农业（如固氮）、食品（如发酵）、医药（如抗生素）和环境保护（如生物修复）方面有重要用途的微生物菌株（包括极端环境中微生物资源的发掘）； 微生物在地球物质化学循环中具有重要作用； 开发和利用自然界中的微生物资源，保护好微生物基因资源； 控制有害微生物，利用微生物净化环境，保护环境，维持环境生态平衡； 保护人类健康和保护生态平衡发挥微生物的最佳作用。3. 微生物生态学主要研究内容有哪些？ 正常自然环境中的微生物种类、分布及变化

3、规律； 极端自然环境中的微生物； 微生物之间、微生物与动植物相互关系； 微生物在净化污染环境中的作用； 现代分子微生物生态学的研究方法。4. 生态系统的功能有哪些？物种流 能量流 食物链 营养级 信息流5. 什么是微生物生态系统？其特点是什么？是指各种环境因子如物理、 化学及生物因子对微生物区系 （即自然群体） 的作用和微生物区 系对外界环境的反作用。特点：微环境 稳定性 适应性7.简述物种流的含义及其特点。 是指物种的种群在生态系统内或系统之间时空变化的状态。不同生态系统间的交流和联系。 主要有三层含义：生物有机体与环境之间相互作用所产生的时间、空间变化的过程； 物种种群在生态系统内或系统之

4、间格局和数量的动态，反映了物种关系的状态， 如寄生、 捕 生物群落中物种组成、配置、营养结构变化， 外来种和本地种的相互作用， 生态系统对物种 增加和空缺的反应等。8简述物种流对生态系统的影响。物种的增加和去除改变原有生态系统内的成员和数量；入侵物种通过资源利用改变生态过 程；物种丧失、空缺所造成分解作用及其速率的影响；间接影响一一外来种侵入后改变原有生态系统的干扰机制，从而改变了生态过程。9简述食物链的含义及其特点？生态系统中生物按食性关系而形成的锁链式的相互制约的形式。食物链是生态系统中贮存于有机物中的化学能在生态系统中层层传导的过程。特点：生物富集食物链有累积和放大的效应。能量单向流动，

5、逐级递减。捕食食物链的起点都是生产者，终点是不被其他动物所食的动物，中间不间断，不出现非生物物质及分解者即只有生产者和消费者。单方向：食物链中的捕食关系是长期自然选择形成的、不会倒转。10. 简述信息流的特点。信息量与日俱增一一基因组学的发展。多样性。物理信息（光、声、接触等）、化学信息（激素等）、行为信息（求偶炫耀、打斗等） 复杂性。信息多样性决定了通信方式的多样性。信息储存量大：如基因和蛋白数据库。未知性：11. 简述能量流的含义及其特点。能量通过生态系统从一种生物传递给另一种生物的现象。能量在生态系统中流动的特点： 生态系统中的能量流动是变化的。能量流动是单向的。光能 生物能、热能能量在

6、生态系统中流动的过程中是不断递减的。能量流动的过程中，质量不断提高。第一章 自然环境中微生物组成及其变化规律1. 名词解释：外来微生物、随雨水、动植物残体、 堆肥或受污染的水体进入土壤，在土壤中持续一定时间 并作短期的生长繁殖，但由于适应性差，一般不能持续发展。贫（寡）营养细菌、 有机碳含量1-15mg/L-自养型富营养细菌、营养物质浓度10g/L-异养型贫营养指数（0.1.）、某水样中贫营养细菌占总菌数的百分比特定腐败菌（SS0）只有部分微生物参与腐败过程2. 为什么说土壤是适合微生物生长的环境？ 土壤的固相成分：95%矿物质+5 %有机质无机盐： 磷、硫、钾、钠、铁、镁、钙、锌、锰有机质：

7、动植物残体、腐殖质等提供碳、氮、氧土壤的水分：土壤的酸碱度：一般呈中性或弱碱性；土壤的空气：土壤的温度：一定保温性。3. 简述土壤中微生物的分布特点。分布广：各种类型土壤，不同土壤类型、肥力水平，土壤微生物的数量和分布有很大差异。阶梯分布：表土层微生物数量最多，随深度，数量减少。数量大：1g 土壤（干重）108个细菌种类多：4什么是土壤微生物的“土著”类群？ 包括哪几种类型？“土著”类群：长期生活土壤中，对土壤环境有较强的适应性，土壤环境变劣时一般以休眠状 态存活下来；土生性微生物：G-无芽孢杆菌、放线菌为主，土壤腐殖质为养料，数量稳定，作用持久、生长慢。发酵性微生物：假单胞菌、芽孢杆菌、青霉

8、、曲霉、毛霉等，动植物分 泌物、排泄物、残体为养料，代谢活动和数量表现为大起大落的间歇性。5. 简述土壤微生物的生态作用。（1 ）参与生物地球化学物质循环；（2 ）在土壤修复和净化中发挥重要作用；（3 ）分解者；（4）土壤微生物几乎参与土壤中的一切生物化学反应，能够灵敏地反映土壤污染状况及土 壤质量健康变化，因此可以用微生物学指标作为对土壤肥力、生态功能、土壤污染及环境质量评价的生物标志物；（5 ）土壤在接纳和自然净化环境污染物的过程中，经常受到外来病原微生物的污染，在疾 病传播中起一定作用6. 影响土壤微生物分布的因素有哪些？（1）土壤颗粒的性质：营养成分不同、贫瘠等。（2）土壤的水分：含水

9、量大多于干燥（3）氧气：真菌、大部分原生动物好氧，细菌好氧或厌氧。（4）pH :真菌较低，喜酸性土壤。也有一部分抗酸细菌（5）温度：低温微生物一般存在于南极、北极和一些终年积雪的高山地区；高温微生物一 般存在于热带土壤。其它：年度变化、人类活动等都可以改变微生物的数量和种类。7. 简述淡水微生物的分布特点。1）数量和种类与接触的土壤有密切关系；2 ）垂直分带分布；3 ）多是吸附在悬浮在水中的有机物上及水底；4 ）多能运动，有些具有很异常的形态（例如柄细菌）；5 ）靠近城市或城市下游水中的微生物多且有很多对健康不利的细菌，不宜作为饮用水源。8. 简述海水微生物分布特点。1）嗜盐，真正的海洋细菌在

10、缺少氯化钠的情况下是不能生长的；2 ）低温生长，热带海水表面外，其它海水中发现的细菌多为嗜冷菌；3）大多数海洋细菌为 G-细菌，并具有运动能力；4） 耐高压（特别是生活在深海的细菌）；5 ）更明显的垂直分层分布（透光区、无光区、深海区、超深渊海区）。9简述空气中的微生物分布特点。无原生微生物区系，主要以气溶胶形式存在；来源于土壤、水体及人类的生产、生活活动；种类主要为真菌和细菌，一般与其所在环境的微生物种类有关；数量取决于尘埃数量、停留时间和尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因素；传播动、植物疾病，造成食品及发酵生产中的污染。10. 简述工农业产品上的微生物分布特点。微生物引起的工业产品的霉腐：

11、由于微生物的生长繁殖而腐烂、变质，食品、农副产品不能再食用或使用；病原微生物进入人体的重要途径，引起传染性疾病；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；利用特定的微生物制备风味食品，如酱制品、米酒、腌酸菜等11. 简述鲜肉中微生物的类群及其作用。鲜肉中的微生物类群来源广泛，种类多，有真菌、细菌、病毒等，可分为致病性微生物、致腐性微生物及食物中毒性微生物三大类群。致腐性微生物：自然界里广泛存在的一类营死物寄生的， 能产生蛋白分解酶，使动植物组织 发生腐败分解的微生物。细菌数量最多，是造成鲜肉腐败的主要微生物；真菌数量少， 分解 蛋白质能力弱，生长慢，在鲜肉变质中起一定作用。致病性微

12、生物：病原菌，包括人畜共患病病原微生物和只感染畜禽的病原微生物，主要是细菌和病毒。只感染畜禽的病原微生物种类最多，造成畜禽传染病传播及流行。中毒性微生物：有些致病性微生物或条件致病性微生物，可通过污染食品或细菌污染后产生大量毒素，从而引起以急性过程为主要特征的食物中毒。12. 简述微生物引起工业材料及其制品的劣化的种类。霉变：由霉菌引起的劣化腐朽：好氧条件下微生物酶解有机质使其劣化的现象，如由担子菌引起的木材或木制品的腐朽现象腐烂（腐败）：由细菌或酵母菌引起的使物体变软、发臭性的劣化腐蚀：由硫酸盐还原细菌、铁细菌或硫细菌引起的金属材料的侵蚀、破坏性劣化变质：指由各种生物或非生物因素引起的工农业

13、产品质量下降的现象13. 海洋微生物与陆地微生物相比有哪些特征？嗜盐性、嗜压性、嗜冷性、耐贫瘠广食性、增殖很慢代时很长。14 .简述地球上最大的两大生命域及其特征。地球上最大的两大生命域指陆地生命域和海洋生命域。陆地生命域分布于地表及地下一定深度范围内；海洋生命域存在于海洋水体的一定深度内。共同特征：借助于绿色植物和微生物光合作用，以太阳光或与太阳光直接有关的地表营养物质为生命能的源泉。15. 简述地球上第三大生命域及其特征和研究意义。第三大生命域即大洋深处的热泉喷口生命域，全部为微生物。特征：不需要阳光和所有地表能源，依靠海洋洋底裂隙中不断上升的热液携带的化学能维持生命，构成了海洋深处又一巨

14、大的微生物生态系统，一直可延伸到大洋的最深部位。意义：不仅推动了对海洋生命和洋底生物一地质作用过程（包括洋底成矿作用等）的研究，而且说明人们有必要重新审视和更新关于生命及其能量来源的一般知识。16. 简述地球上第四大生命域及生态学意义。第四大生命域指广泛存在于陆地深处数百米至数千米深度的一些喜温厌氧的微生物。这些微生物的生态习性和生理特征与表生生命有显著的差异，构成了地下深部一个自成系统的高温生物圈。不依赖于太阳光和地表能源，主要靠深部流体携带的化学能生活。地下深部高温生物圈的发现和证实对生物学和地质学都提出了重大的挑战。不仅要求重新理解生命的起源和演化以及地球生物圈的底界和分布范围，而且必须

15、认真考虑有可能由这一地下深部高温生物圈造成的化学活动的累积总量，以及它们可能对地壳、海洋和大气圈的化学演化和对地表生物演变所具有的重要意义。第二章极端环境中的微生物1什么是嗜热微生物？简述嗜热微生物的嗜热机理。嗜热微生物是一类能高温环境下生存，最适生长温度在45C以上的微生物。大部分嗜热微生物生长温度在 45 C 60C，少数最适生长温度在80 C以上。嗜热菌对高温的适应机制：1）细胞膜上脂肪酸的成分变化： 细胞膜上长链饱和脂肪酸比例随温度的提高而增多，不饱和脂肪酸则减少，有利于提高膜对高温的稳定性。2）具耐高温酶：3-磷酸甘油醛脱氢酶在 90 C还是稳定的，糖酵解酶类和其他酶类也是这 样，其

16、耐热机制是受蛋白质一级结构所决定。3）生物大分子具热稳定性：嗜热菌的tRNA因其G、C含量高，提供了较多的氢键，故具有独特的热稳定性。4）嗜热菌的蛋白质氨基酸具较高的荷电氨基酸组成和平均疏水性。2. 简述热微生物潜在的应用。可用于细菌浸矿、石油及煤炭的脱硫。利用嗜热菌对废水废料进行厌氧处理，可提高反应速度，消灭污水污物中的病原微生物。发酵工业中，可以利用其耐高温的特性，提高反应温度，增大反应速度，减少中温型杂菌污染的机会。嗜热菌可用于生产多种酶制剂，例如纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、菊糖酶等，由这些微生物中产生的酶制剂热稳定性好、催化反应速率高，易于在室温下保存。嗜热菌研究中最引人注目的成

17、果之一就是将水生栖热菌中耐热的Taq DNA聚合酶用于基因的研究和遗传工程的研究以及基因技术的广泛应用中。3. 简述嗜冷微生物的抗性机理及潜在应用。嗜冷机制：调整细胞膜脂类的组成维持膜的流动性、通透性，保证膜的正常生理功能。细胞膜内含有大量的不饱和脂肪酸， 随温度的降低而增加， 从而保证了膜在低温下的流动性， 细胞能在低温 下不断从外界环境中吸收营养物质。蛋白质和蛋白质合成： 嗜冷微生物的酶在低温下能有效起催化作用，其酶的二级结构含有较多的a螺旋，能使酶蛋白在寒冷环境中有较强的弹性。酶：嗜冷微生物的酶有较强的极性，含有较少的亲水性氨基酸，有助于在低温下保持蛋白质的弹性及酶的活性。潜在应用：作为

18、洗涤剂添加剂；作为食品添加剂；筛选新的抗生素或抗癌药物；低温发酵可节约能源及减少中温菌的污染；低温环境下的生物修复。4. 简述嗜酸微生物的抗性机理及潜在应用。 细胞表面上存在有大量的重金属离子，如Cu2+，可以与周围 H+进行交换，从而阻止H+对细胞的损伤； 细胞壁和细胞膜中含有一些特殊的化学成分，如较少的磷、含C40的烷基甘油二醚、硫脂、环丙烷脂肪酸； 含有抗酸水解的蛋白质，如氧化硫硫杆菌的鞭毛能抗强酸和高温是因为该菌能合成抗酸水 解的蛋白质； 在嗜酸细菌中的呼吸过程与嗜中性微生物的基本相似，不同的是嗜酸细菌细胞膜两侧的质子梯度ApH非常大，细胞质接近中性； 长期进化适应了 SO42-环境，

19、细胞中存在去除 SO42-的体系。潜在应用：细菌冶金、煤和石油脱硫、生产肥料。5. 简述嗜盐微生物的抗性机理及潜在应用。 嗜盐菌细胞结构稳定和细胞内K+等离子浓度的维持需高盐浓度； 嗜盐菌的酶产生、稳定和活性发挥需要高盐浓度； 嗜盐菌细胞膜对高盐浓度的适应； 嗜盐菌细胞内积累或产生相溶性溶质以适应高盐浓度。潜在应用：生产化工原料、工业酶制剂、紫膜的应用、应用于工业发酵。6. 了解研究极端环境中微生物的意义和应用前景。意义：研究其特殊结构、机能和遗传基因以及应答相应的强烈限制因子，对阐明物种起源、生物进化具有重要意义；研究其生理生化特性，可用于量度地球上生命生存的理化极限，对探索宇宙星球上的生物

20、有参考价值；可探索出新的生理途径， 生产新酶和新的生物制剂，使用于特殊环境条件，如煤脱硫、冶炼金属、处理有毒废水、高压深油井探矿、纤维素高温发酵酒精等。应用：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；为生物进化、生命起源的研究提供新的材料。第三章微生物种群的生态学关系1. 名词解释：共代谢、又称协同代谢。是指利用一种容易降解的物质作为支持微生物生长繁殖的营养物质， 微生物同时又降解另一种物质，而被降解和转化的物质并不能使共代谢的微生物获得能量、 碳源或其他的任何营养共代谢偏利、指

21、生长在一定基质上的一个有机体无偿的氧化它不能作为碳源和能源利用的第 二个基质，其氧化产物为其他微生物所利用。协同作用、相互作用两种群相互有利，二者之间非专性的松散联合。拮抗、两种微生物生活在一起时，一种微生物产生某种特殊的代谢产物或改变环境条件从而 抑制或杀死另一种微生物的现象。种群、具有相似特性和生活在一定空间内的同种个体群。种群密度、某一空间单位内的种群大小群落、一定区域内或一定生境中各种微生物种群相互松散结合的一种结构单位。群落演替、群落中某个种群被其他种群完全替代时，便形成了一个新的生物群落。这种一个生物群落被另一个生物群落所取代的过程原生演替、微生物种群定居的生境，没有前者定居。新生

22、婴儿肠道一一双歧杆菌（人奶微生物群落简单）自发演替、在演替中微生物修饰生境， 新种群得以发展。 这种由群落机能的反作用引起生境 改变而产生演替。兼性厌氧菌种群产生厌氧环境，厌氧菌种群发展。次生演替、演替发生在被占用过的生境，或具有演替历史的生境。双歧杆菌一一大肠杆菌、粪链球菌等（成年人）他（异）发演替、由环境因子改变而发生演替，与群落成员生命活动无联系的环境改变所引起的。2试述微生物种群间的相互关系，并举例说明。（1 ）中立生活两种种群微生物之间相互无影响的生活在一起，或不表现出明显的有利或有害关系。低密度、低水平代谢、休眠的孢子等（2） 偏利生活 一种种群因另一种群的存在或生命活动而获利，而

23、后者没有从前者得到相应 的利益或害处，改变环境条件产生偏利作用，共代谢的偏利作用。牝牛分枝杆菌在丙烷上生长的同时，有能力共代谢环己烷， 将环己烷氧化成能被假单胞菌种群利用的环己酮，而这些假单胞菌没有能力直接利用环己烷（3） 协同作用 相互作用两种群相互有利，二者之间非专性的松散联合。将自生固氮的芽孢杆菌接种于食用菌的培养基中，可提高培养基中的氮源，大大提高食用菌的产量和质量。（4 ）互惠共生地衣（5）寄生 噬菌体与细菌、蛭弧菌与细菌（自学）（6）捕食 原生动物吞食细菌、藻类（7 ）偏害作用 指一种群阻碍另一种群生长，而对第一种群无影响的相互作用青霉菌（8）竞争 两种群因需要相同的生长基质或其他

24、环境因子，致使增长率和种群密度受限时发生的相互作用。3. 简述微生物群落演替的类型和特征。按引起演替变化的原因：自发演替：在演替中微生物修饰生境，新种群得以发展。 这种由群落机能的反作用引起生境改变而产生演替。兼性厌氧菌种群产生厌氧环境，厌氧菌种群发展。他（异）发演替：由环境因子改变而发生演替，与群落成员生命活动无联系的环境改变所引起的。按营养和能量变化特征：自养演替：随着供给非限制性的太阳能而发生。先驱群落异养演替：随着供给营养物而发生。按演替发生的环境条件：原生演替：微生物种群定居的生境，没有前者定居。新生婴儿肠道一一双歧杆菌（人奶微生物群落简单）次生演替：演替发生在被占用过的生境，或具有

25、演替历史的生境。双歧杆菌一一大肠杆菌、粪链球菌等（成年人）4. 简述微生物种群的适应作用。适应作用：是生物在生存竞争中， 为适应环境条件而形成一定性状的现象。通过微生物基因库内的基因突变和基因重组等发生。结构适应：休眠结构生理适应：特殊酶、特殊代谢途径，营养多样性繁殖适应：简单分裂传播适应：气传、水传行为适应：趋化性反应、生理节奏自然选择：适者生存，不适者淘汰。第四章微生物与动植物的相互关系1. 名词解释：根际、植物根系直接影响下的特殊生态环境，即从根表面到距根12mm范围受根系分泌物控制的薄层土壤根际效应：在根际中，植物根对土壤微生物群落的组成和密度有直接的影响的现象R/S、根际微生物和非根

26、际微生物的数量之比VA菌根、菌丝直接入侵根表皮细胞内和细胞外，不形成哈氏网；在皮层细胞内的菌丝，其 顶端膨大且分枝，形成泡囊-丛枝菌根，正常菌群、附生生物附着在植物的树干、叶子和果实表面的微生物群体2. 简述微生物与动、植物的共生关系。微生物与昆虫的共生瘤胃共生发光细菌与海洋鱼类的共生光合微生物与无脊椎动物的共生1菌根菌根是某些真菌和植物根系的互惠共生联合体外生菌根内生菌根2根瘤 根瘤菌与豆科植物共生固氮放线菌与非豆科植物的共生固氮3试述根际微生物与植物之间的关系。1) 植物根系对根际微生物的作用根系分泌物和脱落物是根际微生物的重要营养来源和能源；根系的呼吸作用影响根际土壤的气体组分、pH、E

27、h等；根系的吸收作用对根际土壤微生物的影响；根际温度一般比非根际土壤温度高12C。2) 根际微生物对植物的作用有益影响：有效化营养元素；促进植物生长；根际微生物分泌的抗生素类物质，有助于作物避免土著性病原菌的侵染；产生铁载体，改善植物的生长条件，促进植物生长。不利影响：微生物与植物竞争矿质营养，在一定时间内减少了对植物养分的供应，造成对植物生长的不利；由于不同植物根际条件的选择性，某些病原菌在相应植物的根际得到加富， 更助长了病害的发生；某些微生物产生的有毒物质能抑制种子的发芽、幼苗的生长和根系的伸长。4. 运用微生物生态学理论，论述微生物在植物保护中的作用。根际微生物与根的关系一一菌肥及其应用；菌根菌与根的关系 菌根菌的应用；微生物与植物的寄生关系一一植物病害； 微生物与昆虫的关系一一杀虫微生物的应用； 拮抗关系抗生素或生物农药的应用。第五章微生物与生物地球化学循环1. 名词解释：硝化作用、微生