微生物学课件

微生物的遗传与变异第一节遗传变异的物质基础第二节基因突变和诱变育种第三节基因重组和杂交育种第四节基因工程第五节菌种的衰退、复壮和保藏遗传和变异遗传：生物繁殖与自已相同或相似的后代的现象变异：生物亲代与子代之间，子代个体之间有差异的现象主要体现在形态和生理性状遗传型→遗传信息表型→具体性状变异→改变了的遗传型饰变→不涉及遗传的表型变化第一节遗传变异的物质基础染色体：DNA+组蛋白（真核生物）

DNA（原核生物）DNA：脱氧核糖核酸

RNA：核糖核酸

基因：能够贮存和传送出一个遗传信息的DNA片段质粒：独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子转座因子：位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列基因组基因组：细胞中基因以及非基因的DNA序列组成的总称，包括编码蛋白质的结构基因、调控序列以及目前功能尚不清楚的DNA序列。一般情况下，细菌是一套基因（单倍体），真核微生物是二套基因（二倍体）。微生物基因组随不同类型（真细菌、古生菌、真核微生物）表现出多样性。核酸是遗传物质的证明1.转化实验:只有S型菌株的DNA才能将R型菌株转化为S型,S型转移给R型的不是遗传性状,而是遗传信息;2.噬菌体感染:进入宿主细胞的只有DNA,在DNA中存在着包括合成蛋白质外壳在内的整套遗传信息;3.植物病毒重建实验:在RNA病毒中,遗传的物质基础也是核酸.遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式(一)细胞水平:大部分DNA集中在细胞核或核区,不同种微生物或同种微生物的不同细胞中细胞核数量有所不同;细胞核水平:真核生物有细胞核,核内DNA与组蛋白构成核染色体.原核生物具无核膜的核区,DNA呈环状双链结构,不与蛋白质结合;染色体水平:不同生物的染色体数差别很大,微生物多数是单倍体;遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式(二)核酸水平:多数生物的遗传物质是DNA,少数是RNA.DNA和RNA有双链和单链之分;不同微生物的基因组大小差别很大;基因水平:最小的遗传功能单位,构成染色体.原核生物和真核生物的基因调控不同.密码子水平:DNA链上决定各具体氨基酸合成的特定核苷酸排列顺序;核苷酸水平:是遗传变异中的最低突变单位和交换单位.原核生物的质粒定义：独立于基因组以外的,能进行自主复制的细胞质遗传因子。构型：CCC型—共价闭合环状质粒

OC型—开环状质粒

L型—线型质粒特点：携带某些核基因组上缺少的基因，从而获得某些对其生存并非必不可少的特殊功能。

质粒在基因工程中的应用质粒利于基因工程操作的优点:1.体积小,便于DNA的分离和操作;2.环状结构在操作过程中能保持性能稳定;3.有独立复制的起始点;4.拷贝量多,外源DNA能很快扩增;5.存在选择性标记,便于含质粒克隆的检出和选择.质粒的主要类型根据质粒所编码的功能和赋予宿主的表型效应,可分为:1.致育因子(F因子)：与大肠杆菌的有性生殖有关；2.抗性因子(R因子)：带有抗药性和抗金属的基因；3.Col质粒：含有编码大肠菌素的基因；4.毒性质粒(Ti质粒)：具有编码毒素的基因；5.代谢质粒(Ri质粒、mega质粒、降解性质粒）：带有能降解某些基质的酶的基因；6.隐秘质粒：不显示任何表型效应。质粒的不亲和性一种类型的质粒导入到含有一种质粒的宿主细胞，几代后，子细胞中只含其中一种质粒，这种质粒不能共存同一细胞的特性称为不亲和性。同一细菌中并存的质粒属于不同的不亲和群；同一细菌中不能并存的质粒属于同一不亲和群；质粒的不亲和性主要与复制和分配有关，有不同复制因子或不同分配系统的质粒才能共存于同一细胞中。转座因子位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列。广泛分布于原核和真核细胞中。类型：1.插入顺序(IS):最简单的转座因子,只含有编码转座所必须的转座酶的基因;2.转座子(Tn):携带有授予宿主某些遗传特性的基因(抗生素和毒物的抗性基因)。3.某些特殊病毒.转座的遗传效应转座因子的转座可引发多种遗传学效应,在生物进化上有重要的意义,也成为遗传学研究的重要工具.这些遗传变化包括:1.插入突变:转座因子插入到某一基因中后,此基因的功能丧失,发生突变;2.染色体畸变:同一染色体上不同位置的二个复制的转座可能发生同源重组,这种重组可导致DNA的缺失或倒位—染色体畸变；3.基因移动和重排:转座可使染色体上相距甚远的基因组合一起,构成操纵子或表达单元,也可能产生具有新的生物学功能的基因或新的蛋白质分子。第二节基因重组和杂交育种基因重组：两个独立基因组的遗传基因，通过一定的途径转移到一起，形成新的稳定基因组的过程。细胞水平上的遗传重组称为杂交，基因重组是在分子水平上进行的。细胞水平上的杂交必然包含了分子水平上的重组。基因重组是水平方向的基因转移；这种转移可以发生在不同的微生物之间，也可能发生在微生物与高等动植物之间。一、原核生物的基因重组重组形式转化:受体菌直接吸收供体菌的DNA片段而获得后者部分遗传性状的现象.转导:通过缺陷噬菌体的媒介,把供体细胞的小片段DNA携带到受体细胞中,通过交换与整合,使后者获得前者部分遗传性状的现象接合:供体菌通过性菌毛与受体菌直接接触,把F质粒或其携带的不同长度的核基因组片段传递给后者,使后者获得若干新遗传性状的现象.原生质体融合:通过人为的方法使遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融合,借以获得兼有双亲遗传性状的重组子的过程.二、真核生物的基因重组重组形式有性杂交:不同遗传型的两性细胞间发生的接合和随之进行的染色体重组,进而产生新遗传型后代.准性生殖:在同种而不同菌株的体细胞间发生融合,它可不借减数分裂而导致低频率基因重组并产生重组子.原生质体融合:遗传转化:第三节基因突变和诱变育种概念狭义：一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变而导致的遗传变化（点突变）；广义：大段染色体的缺失、重复、倒位所导致的遗传变化（染色体畸变）；基因突变是一切生物变化的根源，它与基因转移、基因重组一起推动了生物进化的遗传多变性。突变类型1.营养缺陷型:缺乏合成其生存所必须的营养物的突变;2.抗性突变型:基因突变使菌株对某些药物(抗生素)产生抗性的突变;3.条件致死突变型:在某一条件下具有致死效应,而另一条件下没有致死效应的突变;4.形态突变型:造成形态改变的突变;5.抗原突变型:由于基因突变引起细胞抗原结构发生的变异;6.产量突变型:因基因突变而在代谢产物产量上明显差别的突变;基因突变的特点1.自发性:突变可自发产生;2.不对应性:突变性状与引起突变的原因间无直接对应关系;3.稀有性:自发突变的机率在10-6～10-94.独立性:一种基因的突变率不受它种基因突变率的影响;5.可诱变性:自发突变可因诱发剂的影响而大大提高(10～105);6.稳定性:突变后的新遗传性状是稳定的;7.可逆性:某一性状的突变可以是“正向”的,也可以是相反的.基因突变的机制1.自发突变：不经诱变剂处理而自然发生的突变。2.诱发突变:通过使用诱发剂而提高了突变率的自发突变.能使突变率提高到自发突变水平以上的物理、化学和生物因子称为诱变剂。诱变剂的使用不会产生新的突变，而只是提高了自发突变的突变率。自发突变特点1.非对应性:突变的发生与环境因子无对应性。2.稀有性:自发突变的频率(突变率)很低,一般在10-6–10-9

。3.规律性:特定微生物的某一特定性状的突变率具有一定的规律性。4.独立性:引起各种性状改变的基因突变彼此是独立的,即某种细菌均可以一定的突变率产生不同的突变,一般互不干扰。5.遗传和回复性:突变是遗传物质结构的改变,因此是可以稳定的遗传的.但同样的原理也可以导致突变的回复,使表型回复到野生型状态。6.可诱变性:通过理化因子等诱变剂的诱变作用可提高自发突变的频率,但不改变突变的本质.。诱发突变诱发突变点突变：碱基置换移码突变畸变：缺失添加易位倒位人工诱变方法1.物理诱变电离辐射：x-射线、

-射线非电离辐射：紫外线、激光、离子束2.化学诱变烷化剂碱基类似物吖啶化合物电离辐射直接打击细胞核酸，引起核酸电离直接打击细胞内水，引起水电离，形成自由基H、OH与核酸反应，产生次生电离作用结果：DNA大分子断裂，双螺旋氢链断裂等，导致基因突变或细胞死亡非电离辐射原理：DNA对波长254nm紫外线有强吸收作用作用：DNA断裂，形成胸腺嘧啶二聚体结果：碱基顺序变化→突变第四节基因工程是指对遗传信息的分子操作和施工,把分离到的或合成的基因经过改造,插入载体中,导入宿主细胞内,使其扩增和表达,从而获得大量基因产物,或者令生物表现出新的性状.基因工程在20世纪70年代出现。DNA的特异切割、DNA的分子克隆和DNA的快速测序三项关键技术的建立为基因工程奠定了基础。微生物在基因工程的兴起和发展中起着不可替代的作用。基因工程的基本过程1.分离或合成基因;2.通过体外重组将基因插入载体;3.将重组DNA导入细胞;4.扩增克隆的基因;5.筛选重组体克隆;6.对克隆的基因进行鉴定或测序;7.控制外源基因的表达;8.得到基因产物或转基因动物、转基因植物。外源供体克隆载体(染色体DNA或表达载体或化学合成DNA)酶切和连接└──────────┬──────┘↓重组载体↓←转化宿主细胞↓←扩增↓←筛选定位诱变重组体克隆寡核苷酸│←鉴定、测序┌──────────┬──────────┐工程菌工程动物工程植物↓←后处理└────┬─────┘表达产物↓←选育优良品种第五节菌种的衰退、复壮和保藏遗传性的变异是绝对的,而其稳定性是相对的;在变异中退化性的变异是大量的,而进化性的变异是个别的.衰退:由于自发突变的结果,物种原有一系列生物学性状发生量变或质变的现象.复壮:采取纯种分离和生产性状的测定工作,选择具有典型特征或生产性状的菌种.保藏:采用低温冷藏的方式,将典型菌种或典型培养物的优良纯种长期休眠,使之不死、不衰、不乱，保持原菌优良性状，以达到便于研究、交换和使用等目的。细菌衰退的表现1.原有形态性状典型性消退;2.生长速度变慢,产生的孢子变少;3.代谢产物生产能力下降,出现负变;4.致病菌对宿主侵染力下降或消失;5.对外界不良条件的抵抗力下降.菌种的衰退是发生在微生物细胞群中一个由量变到质变的逐步演化过程.菌种的复壮1.纯种分离法——菌落纯和菌株纯；平板表面涂布法菌落纯平板划线法琼脂培养基浇注法纯种分离用分离小室进行单细胞分离菌株纯用显微操纵器进行单细胞分离用菌丝尖端切割法进行单细胞分离2.通过宿主体复壮;3.淘汰已衰退的个体.菌种保藏方法

连续在培养基上移种生活态—传代培养保藏法连续在活宿主上移种封入玻璃管内干法吸附在合适的载体上休眠态固体斜面湿法半固体琼脂柱液体介质突变率指每一个细胞在每一世代中发生某一特定突变的概率,也用每单位群体在繁殖一代过程中所形成突变体的数目表示。例如：10-9的突变率即意味着109个细胞在分裂成2×109个细胞的过程中，平均形成一个突变体原核微生物原核微生物的概念

原核微生物(prokaryoticmicrobe)：是指核质和细胞质之间不存在明显核膜，其染色体由单一核酸组成的一类微生物。原核细胞型微生物包括细菌、放线菌和蓝细菌、支原体、立克氏体和衣原体。

俗称“三菌三体”

原核

微生物真细菌放射菌蓝细菌光合型细菌鞘细菌滑动细菌其它细菌型微生物古细菌螺旋体立克次氏体支原体衣原体

真核

微生物真菌（分枝状霉菌）酵母菌微藻类原生动物生物三域现代生物学细胞生物非细胞生物原核生物真核生物真细菌古细菌第一节细菌一、细菌形态细菌是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的微小原核生物。

1.基本形状：球状、杆状、螺旋状

2.大小

3.影响细菌形状和大小的因素球菌圆球形、扁圆球形、椭圆球形依子细胞的空间排列方式分为：单球菌一个方向分裂子细胞分散双球菌一个方向分裂子细胞成对排列链球菌一个方向分裂子细胞链状排列四联球菌二个方向分裂，子细胞田字形排列八叠球菌三个方向分裂，子细胞立方形排列葡萄球菌多个方向分裂，子细胞葡萄状排列杆菌杆状、圆柱状种类最多，与工农业生产关系密切同一种杆菌宽度比较稳定，长度易变大多数杆菌菌体分散存在，如水稻白叶枯病菌、鼠疫巴氏杆菌、大肠杆菌、麻风杆菌根瘤菌、痢疾志贺氏菌有些呈链状排列、栅状排列、八字形排列，如杀螟杆菌。螺旋菌细胞呈弯曲杆状包括弧菌：菌体弯曲呈弧形或逗号形，如霍乱弧菌螺旋菌：菌体回转如螺旋状，如红螺菌细菌三态（电镜照片）其它形式的细菌2．大小球菌大小以直径表示，0.5-2.0微米杆菌宽度与球菌相似，长度0.2-8.0微米螺旋菌大小以菌体两端点间距离表示微米（1㎜=1000微米）3.影响细菌形状和大小的因素环境条件和菌龄环境条件适宜的幼龄菌，表现正常的大小和形态环境温度偏高、营养条件失调的老龄菌，菌体萎缩二、结构与功能

所有的细菌都有共同的基本结构：细胞壁原生质体（细胞膜、细胞质、原核）

某些细菌除基本结构外，有特殊结构，如鞭毛、糖被、芽孢等。细菌的构造细菌细胞由外向里依次有鞭毛、菌（纤）毛、荚膜、细胞壁、细胞膜、细胞质，细胞质中又有液泡、储存性颗粒、核质等。细胞壁哪些功能？①固定细胞外形；②保护细胞免受外力的损伤；③阻拦大分子物质进人细胞；④使某些细菌具有致病性及对噬菌体的敏感性。伤寒杆菌细胞壁中含毒素细菌细胞壁几乎所有的细菌（除支原体外）都有细胞壁。它使得细胞壁坚韧并富有弹性。一旦失去细胞壁，所有的细菌都将变成球形。细胞壁的厚度一般在10～25纳米之间，约占细胞总体积的20％。细菌细胞壁的主要功能是保护细胞、维持细胞形状、协助鞭毛运动等，而且还与细菌的抗原性、致病性和对噬菌体的敏感性有关。细胞壁的成分主要为粘肽（肽聚糖），和蓝藻的细胞壁相似，而和其他真核植物的细胞壁成分却不同。凡能破坏肽聚糖结构或抑制其合成的物质，大多能损伤细菌细胞壁而杀伤细菌，如溶菌酶、青霉素等。细菌的细胞壁是多孔性的，容许水和一些化学物质通过，但大分子的物质不能通过。肽聚糖肽聚糖是细菌细胞壁中一种特殊成分。它由N-乙酰葡萄糖胺(简写为G)、N-乙酰胞壁酸(简写为M)，以及短肽等构成。N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸交替重复连接成聚糖骨架；短肽靠肽键连接在聚糖骨架的N-乙酰胞壁酸分子上；相邻的短肽交叉联结，形成高强度的网状结构。不同种类的细菌，组成肽聚糖的聚糖骨架相同，但短肽的组成和相邻短肽间的联结方式不同。如金黄色葡萄球菌的短肽由L-谷氨酸、D-谷氨酸、L-赖氨酸和D-丙氨酸组成。肽聚糖是酶和抗生素作用的靶物质。例如，溶菌酶、葡萄糖球菌溶素能水解N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之间的化学键，从而导致细胞壁解体。又如，青霉素、头孢菌素等能干扰短肽链间的联结，磷霉素、环丝氨酸等能抑制聚糖骨架的合成，造成细胞壁缺陷，导致细菌在低渗溶液极易破裂而死亡。因此，肽聚糖在抗生素治疗上具有重要意义。细胞壁功能？①固定细胞外形，保护细胞免受外力的损伤；②细胞生长、分裂和鞭毛运动所必需；③阻拦大分子物质进人细胞；④使某些细菌具有致病性及对噬菌体的敏感性。伤寒杆菌细胞壁中含毒素G+细菌与G﹣细菌细胞壁构造的比较G+G﹣肽聚糖层肽聚糖层壁膜间隙外膜细胞质膜细胞质膜细胞壁的结构革兰氏阳性细菌（G+）革兰氏阴性细菌（G﹣）肽聚糖肽聚糖外膜肽聚糖肽聚糖磷壁酸脂磷壁酸细胞质膜细胞质膜NAM：N-乙酰胞壁酸NAG：N-乙酰葡糖胺肽脂多糖类脂AO-特异性外链脂蛋白外膜细胞壁的结构革兰氏阳性细菌（G+）革兰氏阴性细菌（G﹣）革

兰

氏

染

色

法1.涂片固定2.单染：结晶紫染液第一次染色

1min

3.媒染：碘-碘化钾溶液浸湿30S4.脱色：95%乙醇溶液进行颜色洗脱5.复染：红色的藩红染液第二次染色

呈现第二次染色的效果红色；称革兰氏阴性菌（红阴G-）细菌呈现第一次染色的效果紫色，革兰氏阳性菌（紫阳G＋）细胞膜生理功能：1、选择性地控制细胞内外的营养物质和代谢产物的运送；2、维持细胞内正常渗透压的屏障；3、合成细胞壁和糖被的各种组分的重要基地；4、膜上的能量代谢本科系统是细胞的产能场所；5、鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位细胞膜细胞质和内含物

是细胞膜包围的除核区外的一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。含水量80%，不流动（与真核生物不同）。主要成分为核糖体、贮藏物、多种酶类和中间代谢物、质粒、各种营养物和大分子单体。细胞质内形状较大的颗粒状构造称为内含物（包括各种贮藏物和羧酶体、气泡）原核大型环状双链DNA分子，有少量蛋白质与之结合，长度一般为0.25－3.00mm，是原核生物所特有的无核膜结构、无固定形态的原始细胞核。核质体——原核生物所特有的原始细胞核。细菌的核质体是一个大型环状的双链DNA分子，长度0.25mm~3mm，为细菌遗传物质，卷曲折叠于核区。核区没有外膜（这是原核生物与真核生物一个主要的区别之处）核质体真核生物细胞细胞核核质体核膜细菌的染色体和质粒核区（nuclearregion）鞭毛

生长在某些细菌体表的长丝状、波曲的蛋白质附属物，具有运动能力；鞭毛的构造由基体、钩形鞘和鞭毛丝三部分组成；鞭毛的有无和着生方式是细菌分类和鉴定中一项十分重要的形态学指标。

螺旋丝一般构造：钩型鞘基体外膜外膜细胞质膜细胞质膜细胞质膜肽聚糖肽聚糖钩型鞘螺旋丝L-环P-环G+细菌鞭毛G﹣细菌鞭毛S-环M-环鞭毛（flagella）构造鞭毛纤细而具刚韧性，直径仅20nm，长度达15~20µm方法二：普通光学显微镜（银盐染色）方法一：电子显微镜（负染的方法）如何观察鞭毛偏端单生两端单生周生鞭毛荧光假单胞鼠咬热螺旋体偏端丛生丁香假单胞两端丛生红色螺菌大肠杆菌

根据鞭毛的数量和排列情况，细菌鞭毛分为以下五种类型：鞭毛分类运动运动方式：旋转

鞭毛的生理功能逆时针旋转向前运动顺时针旋转翻滚转向逆时针旋转向前游动顺时针旋转翻滚转向运动方向

菌毛又称纤毛、伞毛、线毛或须毛，是一种长在细菌体表的纤细、中空、短直且数量较多的蛋白质类附属物，具有使菌体附着于物体表面上的功能。菌毛比鞭毛简单，无基体等构造，直接着生于细胞质膜上。直径一般为3-10nm，每菌一般有250-300条。菌毛多数存在于G﹣致病菌中。借助菌毛可使自己牢固地粘附在寄主体上。菌毛（pilus）糖被

包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质；如果具有较好结构也不易洗掉，称为夹膜（capsule）；如果薄并且容易消失称为黏液层（slimelayer）。糖被的成分一般为多糖，少数是蛋白质或多肽，也有多糖与多肽复合型。糖被的有无与遗传性有关，还与环境（尤其是营养）条件密切相关；糖被按有无固定层次、层次厚薄分为荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团；糖被的功能

1.保护作用；

2.贮藏养料，以备营养缺乏时重新利用；

3.作为透性屏障和离子交换系统，保护细菌免受重金属离子的毒害；

4.表面附着作用；

5.细菌间的信息识别作用；

6.堆积代谢废物。荚膜

是某些细菌在新陈代谢过程中形成的，分泌于细胞壁外的粘液状物质。多出现在“中老年细菌”外围功能？①储备粮；②生物吸附—菌胶团—多糖、糖蛋白水生生物的共性—含水率在90％~98％，极难染色；单染后墨汁背景衬托法观察多个菌体外面的荚膜物质互相融合，连为一体，组成共同的荚膜，菌体包埋其中，即成为菌胶团。形成菌胶团的典型细菌为动胶菌属的细菌。［菌胶团＋吸附物（物质、其他微生物）＝活性污泥］形成菌胶团的生物作用？——群体合作、阻挡原生动物的吞噬芽孢

某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体。每一营养体内仅生成一个芽孢，故芽孢无繁殖能力。芽孢是生命世界中抗逆性最强的构造。芽孢1．多层结构功能由内至外，依次为①芽孢外壁

某些细菌当环境恶劣时，细胞质浓缩凝集，逐步形成一个圆形、椭圆形或圆柱形的休眠体，称为芽孢。②一层或几层芽孢衣

主要成分是角蛋白，非常致密，通透性差，能够阻止各类化学物质包括杀菌剂的进入；由蛋白质、脂类和糖组成类似于“蚕结茧变蛹”茧壳蛹壳③皮层很厚，主要成分为芽孢特有的肽聚糖，其中含有一种特殊的物质——吡啶二羧酸以及大量的Ca2+，二者形成了一种极为耐热的凝胶状物质，使得芽孢菌异常抗热，在沸水中芽孢也可存活数小时。④芽孢质中含水量极低，细胞内代谢极为缓慢，处于休眠状态。多层作用—使芽孢对高温、干燥、辐射、酸、碱和有机溶剂等杀菌因子具有极强抵抗能力芽孢“复苏”—合适的环境中，恢复普通的细胞结构，失去各类抵抗功能。芽孢≠孢子或种子（孢子：繁殖体（种子）

1→多）孢子能否形成芽孢，芽孢的形状、大小及其在细胞内的位置（如图），是细菌种的特征，在分类鉴定上有一定意义。结构致密，染料不能渗入，不着色能形成芽孢的细菌种类不多，最主要的是芽孢杆菌属（Bacillus）和梭菌属（Cletridium），它们都是革兰氏阳性菌。很多都是强致病菌，如肉毒梭菌、破伤风梭菌，有些形成的芽孢膨大，宽度明显超过菌体。含芽孢的梭菌

芽孢宽度超过菌体，使细胞呈梭状拟核细胞质细胞膜肽聚糖荚摸菌毛细菌菌体结构模式二、细菌的繁殖裂殖(主要形式)

二分裂:对称二分裂和不等二分裂;

三分裂:部分细胞进行成对的“一分为三”方式的分裂;

复分裂:细胞多处同时发生均等长度的分裂;芽殖(少数种类)

母细胞表面形成突起,突起长大与母细胞相仿后相互分开并独立生活。细菌的繁殖三、细菌的菌落

菌落形态菌落的大小(mm)

形状:

隆起形状:

边缘:

(2)斜面菌苔特征

(3)液体培养特征细菌的群体形态

铜绿假单孢粘质沙雷氏菌沙门氏菌费氏志贺氏菌第二节放线菌

是一类呈菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物。它属细菌的一类，但从进化观点来看属于介乎细菌与真菌之中。

G+细菌主要分布在有机质较高的微碱性土壤中。

细长分枝的原核单细胞生物放线菌放线——在固体培养基上呈辐射状生长营养类型：大多数腐生，少数寄生典型菌株：链霉菌、金霉菌、土霉菌、小单孢菌、诺卡氏菌等等生物意义：医药工程与环境工程的筛选培养对象其中的诺卡氏菌属能使石油脱蜡、烃类发酵、脱硫、脱磷，有的对氰化物、腈类化合物的分解能力强，用于丙烯腈废水生物处理。

—放线菌病

一、放线菌的形态结构特征：丝状分枝、

“根”“枝”“花”多核、单细胞（细胞核之间没有分隔）“种籽”孢子是放线菌的“种子”（无性）。孢子对于不良的外界环境有较强的抵抗力。散落的孢子遇到适宜条件就萌发长出菌丝。菌丝分枝再分枝，最后形成网状的菌丝体。？吸收营养、排泄废物？形成孢子丝？释放孢子繁殖孢子繁殖→无性繁殖类似真菌放线菌菌丝的作用孢子及孢子丝的形状链霉菌

二、放线菌的繁殖

培养基不混浊

膜状附壁，或沉降于底部。震荡（或摇床）培养：会如何?三、放线菌的菌落①菌落特征

（与细菌特征正好相反）表面常呈粉末状或皱褶状(？)

，有的则呈紧密干硬的圆形，有些为糊状。颜色各异，正反不同(？)

，质地紧密，菌落不易用接种环挑起(？)，较小。③生理特性大多数好氧，最适宜的pH值7～8，嗜中温。②液体培养特征静置培养：霉菌菌落短的菌丝体构成球状颗粒。第三节蓝细菌（蓝藻）

是一类进化历史悠久、G-、无鞭毛、含叶绿素A（不形成叶绿体）、能进行产氧性光合作用的大型原核微生物。广泛分布于自然界一、蓝细菌的形态与构造

蓝细菌的形态差异很大，单细胞球状、杆状，长丝状体，有分枝甚至有分化的各种类型。蓝细菌细胞最小的直径为（0.5～1μm），如细小聚球蓝细菌（Synechococcusparvus），最大的细胞直径可达60μm，如巨颤蓝细菌（Oscillatoriaprinceps），这也是迄今已知最大的原核生物细胞。蓝细菌个体一般直径为（3～10μm），比细菌大。蓝细菌菌体外常具有胶质外套，使多个菌体或菌丝体集成一团。蓝细菌没有鞭毛，但能借助于粘液在固体基质表面滑行。蓝细菌的运动表现出趋光性和趋化性。各种蓝细菌各种

蓝细菌蓝细菌的膜结构

蓝细菌有两种不同光合内膜结构。在大多数蓝细菌中的类囊体中含有叶绿素a、类胡萝卜素和藻胆蛋白体颗粒，其中含有藻胆蛋白(phycobiliproteins)。大多数蓝细菌细胞中，以藻蓝素占优势，使细胞呈特殊的蓝色，故称蓝细菌。

蓝细菌丝状体细胞中，常可见到少量较其他营养细胞大而厚壁的“异形胞”（heterocyst）在这些异形胞中没有光合反应系统，但存在固氮酶系统可以进行固氮。这样，普通营养细胞进行光合作用产生的光合产物可以为异形胞内进行固氮作用提供能源，而异形胞内固定的氮素可提供给普通营养细胞用于生物合成，二、蓝细菌的繁殖

蓝细菌以类似于芽生方式繁殖，在母细胞顶端以不对称的缢缩分裂形成小的单细胞，称为“外生孢子”。丝状蓝细菌的繁殖靠无规则的丝状体断裂或释放出链丝段（hormogonium），这些细胞短链（丝状体的片段）两端常呈圆锥形，可以丝状体断裂，滑行而离开。有些丝状蓝细菌的营养细胞能分化形成大而厚壁的休眠细胞，称为静息孢子（akinete）。这些细胞较一般营养细胞大得多，常含有色素，并含有贮藏性物质，能抗干燥和低温，可度过不良环境。在适宜的生长条件下，静息孢子可以萌发而形成新的丝状体。蓝细菌的生存

蓝细菌是光能自养型生物，进行产氧光合作用，同化CO2为有机物，许多种还具有固氮作用，因此，它们的生活条件和营养要求都不高，只要有空气、阳光、水分和少量无机盐类，便能大量成片生长。

蓝细菌一般喜中温，但在高达80℃的温泉及多年不融的冰山上亦可见其踪迹。多种蓝细菌生存于淡水中，是水域生态系统食物链中的重要一环。当其恶性增殖时，可形成“水华”(waterbloom)，造成水质恶化与污染。海洋污染后形成“赤潮”（raltide）。蓝细菌在岩石风化、土壤形成及保持土壤氮素营养水平上有重要作用。三、蓝细菌的类群1、色球蓝细菌群

这些是以二分裂或芽生繁殖的单细胞蓝细菌，细胞球形至杆状，可单生或长成聚合体。细胞间有荚膜或粘液。本群的代表如粘杆菌属（Gloeobacter）、粘球蓝细菌属（Gloeocapsa）和管孢蓝细菌属（Chamaesiphon）。

2、宽球蓝细菌群

细胞通过形成小的球形细胞（小孢子）来繁殖。小孢子由营养细胞复分裂产生，并随母细胞含纤维外壁的破裂而释放出来。单细胞的属只依靠复分裂来繁殖，而其他属则通过二分裂形成细胞聚集体，然后由组成聚集体的部分或所有细胞进行复分裂而释放出小孢子。属于本类群的有宽球蓝细菌属（Pleurocapsa）、皮果蓝细菌属（Dermocarpa）和粘八叠球菌属（Myxosarcina）等6个属。色球蓝细菌群

粘球蓝细菌管孢蓝细菌粘杆菌宽球蓝细菌群

宽球蓝细菌皮果蓝细菌粘八叠球菌3、颤蓝细菌群

细胞在一个平面上进行二分裂并只产生营养细胞呈丝状，无异形胞。颤蓝细菌属（Oscillatoria）、螺旋蓝细菌属（Spirulina）和鞘丝蓝细菌属等属于本类群。本类群分布在淡水和海洋中，以浮游生物和水生附着生物出现，也常见于陆地。有些颤蓝细菌可生长在大约62℃的温泉中。

4、念珠蓝细菌群

这群是唯一能在一个平面上进行二分裂并能产生异形胞的丝状蓝细菌。有些属如伪枝蓝细菌属（Scytonema）经常产生假分枝，但其分裂也是在同一平面上进行。有的还会产生静息孢子。最常见的属有念珠蓝细菌属（Nostoc）和鱼腥蓝细菌属（Anabaena）。念珠蓝细菌群中有许多种具有固氮作用。

5、真枝蓝细菌群

细胞能多平面、多方向的分裂，有异形胞的丝状蓝细菌。所有的属都能周期性地产生真分枝，并在有些属中形成多个细胞列（2排或多排细胞）。有些属产生静息孢子。代表属如飞氏蓝细菌属（Fischerella）。颤蓝细菌群颤蓝细菌螺旋蓝细菌念珠蓝细菌群伪枝蓝细菌念珠蓝细菌鱼腥蓝细菌真枝蓝细菌群飞氏蓝细菌第四节其它原核生物

是同属G-，代谢能力差，主要营细胞内寄生的小型原核生物；支－立－衣，寄生性增强；是介于细菌与病毒间的一类原核生物一、立克次氏体

是一类专性寄生于真核细胞内的G-原核生物;

有细胞壁,不能独立生活;

细胞较大,无过滤性,存在产能代谢系统；是许多严重传染病的病原菌。立克次氏体立克次氏体对理化因素的抵抗力弱，56℃30分钟即被灭活，但对低温及干燥的抵抗力强。立克次氏体对化学消毒剂及常用的抗生素敏感，但对磺胺类药物不敏感。人类的流行性斑诊伤寒、恙虫热、Q热等均由立克次氏体所致。二、支原体

支原体是一群介于细菌与病毒之间，可通过滤菌器、无细胞壁，能在无生命培养基中生长繁殖的最小原核微生物。

支原体为多形性，多数呈球形，直径0.15～0.8μm，无细胞壁，胞浆外有三层结构的细胞膜，故可变性较大。支原体支原体的生长不受青霉素、环丝氨酸等阻碍细胞壁合成的抗生素所抑制，对溶菌酶无反应，但对土霉素、四环素等均较敏感。属好气或厌气菌，在少量空气下生长最良好。寄生型的支原体最适生长温度为37℃，低于30℃不能生长。三、衣原体

衣原体是一组细小、敏感、革兰氏染色阴性的专性细胞内寄生菌。衣原体属分为三个种：沙眼衣原体、鹦鹉热衣原体和肺炎衣原体。能通过细菌滤器，寄生在细胞内，并形成包涵体；具有RNA和DNA及一定的酶，以二分裂的方式繁殖，具有细胞膜及壁并对抗生素敏感。衣原体

衣原体具有G-细菌的细胞结构特征，有一定的代谢能力但缺乏独立的产能系统，因而必须从宿主细胞得到能量、酶类和一些低分子化合物，既不能独立生活也难于人工培养。衣原体可不需媒介直接侵染鸟类和哺乳动物如人类。四、螺旋体介于细菌与原虫之间的微生物，有三个属：1.疏螺旋体属：回归热螺旋体，奋森氏螺旋体

2.密螺旋体属：梅毒螺旋体，雅司螺旋体

3.钩端螺旋体属：钩端螺旋体（一）钩端螺旋体1.分类

问号钩体：致病性钩体

双曲钩体：非致病性钩体

2.生物学性状

（1）菌体细长，呈螺旋状。一端或两端弯曲成钩。暗视野显微镜：运动活泼，似珍珠排列的细链。G-，一般不易着色,一般多用镀银染色或荧光染色

（2）培养：可人工培养，korthof培养基加8-10%兔血清

（3）抵抗力：弱，对温度，消毒剂敏感,对青霉素，庆大霉素敏感钩端螺旋体3.致病性

传染源：猪、鼠

传染方式：接触疫水：主要感染方式：接触污染物；经消化道；昆虫叮咬

发病机理：潜伏期，败血症期，器官损伤期，恢复期，后发症期。4.免疫性：有细胞免疫，也有体液免疫5.微生物学检验：病原体检查；血清学试验。钩端螺旋体（二）回归热螺旋体1.分类：

虱传播型（流行性）病原体为回归热螺旋体

蜱传播型（地方性）病原体为杜通氏螺旋体2.生物学性状：

（1）形态：疏螺旋体，运动活泼G-，姬姆萨染色呈紫红色

（2）培养：困难，易失去毒力

（3）Ag：易变异，是其最大的特点3.致病性：3周期性发热与缓解交替可能由于机体免疫反应与病原体Ag变异相互作用所致。4.微生物学检验：暗视野显微镜检查；动物试验：3豚鼠对蜱型病原体敏感，对虱型有抵抗力。回归热螺旋体（三）梅毒螺旋体梅毒病原菌，因透明不易着色，又称苍白螺旋体

1.生物学性状

1.形态：密螺旋体，运动活泼，运动平稳而有规律，很少发生急速旋转运动；一般染料难染色，姬姆萨染色呈桃红色，镀银染色成棕褐色。

2.培养：未成功；接种于家兔睾丸中保存菌种。

3.抵抗力：弱

2.致病性与免疫性：（伯氏包柔氏螺旋体引起莱姆病）

人是梅毒唯一传染源。主要通过性接触传染。

传染分三期：1）硬下疳可自愈

2）皮肤粘膜的梅毒诊，全身L结肿大

3）器官损伤期

传染性免疫梅毒螺旋体

(Treponema

palidum)3.梅毒的微生物学检验（1）病原体检查：

1）镀银染色，涂片染色

2）暗视野显微镜检查

3）动物接种

（2）血清学试验：

1）非密螺旋体抗原试验：

2）密螺旋体抗原试验微生物种类球菌杆菌弧菌（螺旋菌）老鼠蚂蚁蚂蚁团藻、线虫、草履虫水绵、草履虫、硅藻、变形虫、水绵、眼虫、涡鞭藻贾第虫、芽胞、链蓝藻形球菌、螺旋体螺旋体、链球菌、螺菌、杆菌大肠杆菌大肠杆菌、葡萄球菌、固氮菌细菌的基本构造螺旋体微生物的生态学第一节微生物在自然界中的分布第二节微生物的生物环境第三节微生物在自然界物质循环中的作用第四节微生物与环境保护生物圈

地球表面有生命的地带被称为“生物圈”。它包括地球上一切生命有机体（植物、动物和微生物）及其赖以生存和发展的环境（空气、水、岩石、土壤等）。生物群落与环境之间以及生物群落内部通过能量流动和物质循环形成一个统一整体，即生态系统，生物圈是地球上最大的生态系统。群落内部依靠食物链维系着物质和能量的平衡和流动，生物和环境之间也因物质和能量的制约而达到一种较稳定的状态，即生态平衡。生物与环境之间、生物群落内部以及人类与生物环境之间时刻存在着复杂的相互作用，研究这些相互作用将有助于人类更好地保护自身生存环境。生物圈Ⅱ号沼泽沙漠雨林海洋农田人居生态系统在一定地域内,生物与环境之间形成的统一的整体,叫生态系统。一片草原

一片森林

一块农田

一个湖泊属于生态系统的是哪些？

一条河

一群鱼

一群人

海洋生态系统淡水生态系统生物群落

在特定空间或特定生境下,具有一定的生物种类组成,它们之间及其与环境之间彼此影响,相互作用,具有一定的外貌及结构,包括形态结构与营养结构,并具特定功能的生物集合体.也可以说,一个生态系统中具生命的部分即生物群落.种群种群（population）是占据特定空间（地理位置）的同种有机体的集合群。

种群是物种在自然界中存在的基本单位，又是生物群落的基本组成单位。种群是一种特殊组合，具有独特性质、结构、机能，有自动调节大小的能力。微生物在生态系统中的作用

微生物是有机物的主要分解者微生物是物质循环中的重要成员微生物是生态系统中的初级生产者微生物是物质和能量的贮存者微生物是地球生物演化中的先锋种类第一节微生物在自然界中的分布一、土壤中的微生物二、水体中的微生物三、空气中的微生物四、工农业产品上的微生物五、极端环境下的微生物六、生物体内外的微生物一、土壤中的微生物土壤是固体无机物、有机物、水、空气和生物组成的复合物，是微生物的合适生境；土壤微生物的数量和分布主要受到营养物、含水量、氧、pH等因子的影响，集中分布于土壤表层和土壤颗粒表面；土壤具有高度的异质性，其内部包含有许多不同的微生境，因而在微小的土壤颗粒中也可能存在不同的生理类群。典型花园土壤不同深度每克

土壤的微生物菌落数（万）深度(cm)细菌放线菌真菌藻类

3–8975.0208.0119.02.520–25217.924.55.00.535–4057.04.91.40.0565–751.10.50.60.01135–1450.1—0.3—二、水体中的微生物水生生境:海洋、湖泊、水库、池塘、溪流、河流、港湾、沼泽等水生生境中微生物的数量和分布主要受到营养物水平、温度、光照、溶解氧、盐分等因素影响；微生物在水生态系中的分布有一定规律性，且是动态的。（一）内陆水体中微生物的分布水体多为淡水，其中的微生物主要来源于土壤、空气、污水、人和动植物的排泄物以及动植物尸体等；影响微生物在淡水中的分布最重要的环境因子是营养物质，水体中有机质含量高，则微生物的数量大；内陆水体中微生物的种类和数量，随水体类型的不同而异。内陆水体类型浅水层和流动水体：清水水体富营养水体深水层和稳定水体：沿岸区深水区底层区池塘及养殖水体清水型水体营养物质含量低，细菌总数低（几百至数万/毫升），较小型球菌和短杆菌经常占优势；以化能自养微生物和光能自养微生物为主（硫细菌、铁细菌、衣细菌、蓝细菌和光合细菌）；流动的水体中，水的上层只有单细胞藻类和细菌生长，在水流缓慢的浅水处，有丝状藻类和丝状细菌和真菌生长。并由于藻类积累的有机质微环境使腐生菌和原生动物随之大量繁殖。富营养水体含有大量有机营养物，细菌总数高（可达数百万至数千万/毫升），水体含有大量腐生菌（各种肠道杆菌、芽孢杆菌、弧菌和螺菌等）有机物丰富的河水中，特别是有污水流入的区域，水中富含高等真菌的孢子，它们大多来自陆源；相对于清水水体，富营养水体的微生物数量和分布有明显的季节性变化。深水层和稳定水体沿岸水体：上层水（从水面到水面下10M），氧含量高，主要为好氧性细菌、真菌和藻类；深水水体：水深20M以下，光线弱，溶氧量少，主要有着色菌属和绿菌属等光合细菌；底层水体：水深30M以下及底质中，严重缺氧，主要为厌氧菌、原生动物和一些鞘细菌。池塘及养殖水体池塘中细菌、真菌等微生物种类和数量一般与富营养湖相近，池塘受人为影响很大；鱼池的施肥、投饵对细菌组成影响很大。养鱼池中有机物降解期间，细菌相的连续更替存在一定的方向性；池塘中的微生物也存在季节变动以及水平分布和垂直分布。鱼池浮游细菌生物量变化是：秋＞夏＞春＞冬（二）海洋中微生物的分布海洋就整体而言，有机质含量低，盐度高，温度较低，深海静水压很高，微生物生长受到限制；海水中主要有假单胞菌属、弧菌属、芽孢杆菌属和蓝细菌；霉菌少于细菌，藻类繁多，原生动物数量极大；不同海水水体细菌含量不同，同一水体，细菌的含量也存在明显的水平颁布和垂直分布。海洋微生物的垂直分布1.透光区:光照强、水温高、营养来源直接，适于多种海洋微生物,尤其是单细胞藻类；2.弱光区:微生物总数特点是显著成层,在温度和盐度跃层附近水层中,微生物的密度比其它水层高得多;3.深海区:无光照,寒冷,高静水压,少量微生物存在;4.深渊海区:黑暗、寒冷、超高压，极少数耐压菌生存。三、空气中的微生物空气不是微生物生长发育场所，空气微生物来自灰尘、水滴、动物呼吸道、排泄物；空气中微生物数量与空气污染程度成正比丘陵地面大于高空城市空气大于乡村空气公共场所、医院、闹市区、数量多海洋、高山、森林、雪山、数量少

法国百货商场

400万/立方米公园0.1万/立方米森林0.0055万/立方米空气中微生物的形式和寿命空气中微生物以气溶胶形式存在，它们是疾病传播、工业污染、产品霉变的重要根源；空气中微生物的寿命芽孢、孢子寿命较长细菌、放线菌和真菌菌丝寿命短原因：干燥、营养不足、紫外线四、工农业产品上的微生物工农业产品的许多材料是微生物可适宜生长的场所，一旦条件适合，微生物会大量繁殖，造成产品被破坏；破坏形式：1.霉变:霉菌引起的劣化;2.腐朽:微生物酶解造成产品性质严重下降;3.腐烂:细菌生长繁殖含水量较高产品的劣化;4.腐蚀:细菌（氧化硫杆菌）引起金属、建材的侵蚀、破坏性劣化。五、极端环境下的微生物极端环境:高温、低温、高酸、高碱、高盐、高毒、高压、干旱、高辐射的环境；嗜极微生物：依赖极端环境才能正常生长繁殖的微生物；研究嗜极微生物的意义：1.开发利用新的微生物资源,包括特异性的基因资源;2.为生物基因组学和生物材料研究提供新的课题和材料;3.为生物进化和生命起源研究提供新的材料.嗜热细菌分为5类:耐热菌、兼性嗜热菌、专性嗜热菌、极端嗜热菌、超嗜热菌微生物温度上限的一般规律：

1.原核生物高于真核生物；

2.原核生物中，古生菌高于真细菌；

3.非光能营养细菌高于光能营养细菌；

4.单细胞生物高于多细胞生物。嗜冷微生物分为专性嗜冷和兼性嗜冷,前者最高生长温度不超过20度,可以在0度或低于0度以下生长;后者可在低温下生长,也可在20度以上生长.主要生境是极地、深海、寒冷水体、冷冻土壤、阴冷洞穴、保藏食品的低温环境；细胞膜组成中含有大量不饱和、低熔点脂肪酸是嗜冷微生物适应环境的生化机理。嗜酸微生物嗜酸微生物:只能生活在PH＜4以下,在中性PH下即死亡的微生物;耐酸微生物:能在高酸条件下生长,但最适PH接近中性的微生物;优势菌是无机化能营养的硫氧化菌、硫杆菌；嗜酸菌的细胞膜、细胞壁具有排斥H+，对H+

离子不渗透或把H+从胞内排出的机制。嗜碱微生物最适生长PH在9以上，中性条件不能生长的微生物称嗜碱微生物；中性条件能生长的称耐碱微生物；有二个主要类群：盐嗜碱微生物和非盐嗜碱微生物。前者的生长还需高盐度；细胞外被是胞内中性环境和胞外碱性环境的分隔，是嗜碱微生物嗜好碱性的重要基础。具有排出OH-的功能；嗜盐微生物分为弱嗜盐、中度嗜盐、极端嗜盐嗜盐微生物的嗜盐机制仍在探索中，与Na+的排出和K+

吸收浓缩有关；嗜盐细菌具有许多生理特性，可用于电子器件和生物芯片的性能开发。嗜压微生物需要高压才能良好生长的微生物称为嗜压微生物。最适生长压力为正常压力，但能耐受高压的微生物称为耐压微生物。普遍生活在深海区，少数存在于油井深处。六、生物体内外的微生物动物体中的微生物植物体中的微生物人体微生物动物体中的微生物生长在动物体上的微生物是一个种类复杂、数量庞大、生理功能多样的群体；从生境空间位置分为体表和体内，从生理功能上分为有益和有害；典型表现的有：微生物与昆虫的共生

瘤胃共生发光细菌和海洋鱼类共生植物体中的微生物1.植物表面是某些微生物的良好生境,微生物对植物表面的影响主要是偏害作用;2.微生物和植物根相互关系:

根际微生物

菌根

共生固氮人体微生物人体器官表面一般为无侵袭力的“土著”微生物所占据.皮肤、口腔和胃肠道有各具特色的微生物群落。人体五大微生态系统：皮肤、口腔、消化道、呼吸道、泌尿生殖道；人体微生态学的任务1.研究正常菌群的本质及其与宿主间的相互关系；2.阐明微生态平衡与失调的机制；3.指导微生态制剂的研制，用于调整人体的微生态平衡。皮肤微生态温度适中（33-37℃），pH稍偏酸（4-8），可利用水不足，汗液中有无机离子和其它有机物，是微生物生长合适生境；优势的细菌种群是革兰氏阳性菌（葡萄球菌属、微球菌属、棒杆菌属）；皮肤表面正常栖居的微生物对外来微生物具有排斥作用，可以防止外来微生物和病原微生物的侵染，对皮肤有保护作用。口腔微生态温度稳定、水分充足、微生境形态多样、营养丰富、唾液提供微生物生长因子（也含有抗微生物物质）、好氧大环境和厌氧微生境并存；主要类群包括细菌、放线菌、酵母菌、原生动物，以细菌数量最多；口腔疾病和口腔微生物有重要关系，主要不是外部微生物的侵染，而是内部微生物群落组成和结构的改变。消化道微生态包括胃、小肠、大肠。胃的酸度高，不适合微生物生长；小肠稍偏碱，表面多腺体蠕动强烈；大肠中性偏碱，表面多腺体，温和蠕动，富集微生物；微生物数量从胃到大肠—从低端（103

）到高端（108

）。厌氧菌是肠道正常菌群的主体（约占99%）；人和胃肠道微生物存在着对双方都有利的共生关系。胃肠道易于受到外来微生物或病原微生物的侵染。第二节微生物的生物环境一、互生二、共生三、寄生四、拮抗五、捕食1.互生两种可单独生活的生物在一起时,通过各自的代谢活动而有利于对方,或偏利于一方的生活方式;分解纤维素的细菌与好氧的自生固氮菌生活在一起时，后者可将固定的有机氮化合物供给前者需要，而纤维素分解菌也可将产生的有机酸作为后者的碳源和能源物质，从而促进各自的增殖和扩展.2.共生共生是指两种生物共居在一起相互分工协作，彼此分离就不能很好地生活。地衣是真菌和蓝细菌或藻类的共生体。在地衣中，藻类和蓝细菌进行光合作用合成有机物，作为真菌生长繁殖所需的碳源，而真菌能向光合微生物提供生长因子和运输无机营养。根瘤菌与豆科植物共生形成根瘤共生体，根瘤菌固定大气中的氮气，为植物提供氮素养料，而豆科植物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。3.寄生寄生指的是小型生物生活在较大型的生物体内或体表，从后者获得营养，进行生长、繁殖，并使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。噬菌体与宿主菌的关系；病原生物在动、植物体内的寄生;

生物农药(针对昆虫的细菌、真菌、病毒杀虫剂）；4.拮抗拮抗关系是指一种微生物在其生命活动中，产生某种代谢产物或改变环境条件，从而抑制其他微生物的生长繁殖，甚至杀死其它微生物的现象。青霉素的发现就源于拮抗现象。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,它是水体生态系统中食物链的基本环节;单细胞藻类培养中的原生动物污染;真菌捕食土壤线虫.第三节微生物在自然界物质

循环中的作用一、碳素循环二、氮素循环三、硫素循环与细菌过滤四、磷素循环生态系统生态系统是指在一定的空间内生物的成分和非生物的成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位。生物成分按其在生态系统中的作用可划分为三大类群：生产者、消费者和分解者。微生物主要作为分解者在生态系统中起重要作用。一、碳素循环碳元素是一切生命有机体的最大组分，接近有机物质干重的50%。碳循环是最重要的物质循环。碳在生物圈中的总体循环生境中的碳循环:是生物圈碳的总循环的基础。好氧条件下，大生物和微生物都能分解简单的有机物和生物多聚物；厌氧条件下，唯有微生物能分解有机物；微生物能使非常丰富的生物多聚物得到分解，腐殖质、蜡和许多人造化合物只有微生物才能分解。二、氮素循环氮是生物有机体的主要组成元素，氮循环是重要的生物地球化学循环；氮循环由6种氮化合物（N2、NH4+NO2-NO3-R—NH2N2O）的转化反应组成。包括固氮、氨化（脱氨）、硝化作用、反硝化作用及硝酸盐还原；生物体有机酸NO3-NH4+NO2-NON2O大气N2同化作用氨化作用硝化作用硝化作用反硝化作用生物固氮同化作用还原作用自然界中的氮循环氮循环中氮化合物的转化反应1.固氮:大气中氮转化成氨(铵)的生化过程.2.硝化作用:好氧条件下,在无机化能硝化细菌作用下氨被氧化成硝酸盐的过程.3.氨化作用:有机氮化物转化成氨(铵)的过程.4.同化硝酸盐作用:硝酸盐被除数还原成亚硝酸盐和氨,氨被同化成氨基酸的过程.5.反硝化作用:硝酸盐转化为气态氮化物(N2和N2O)的过程.三、硫素循环硫氧化:还原态的无机硫化物(S、H2S、FeS2、S2O22-、S4O62-)被微生物氧化成硫酸的过程.硫酸盐还原:和硝酸盐相似,硫酸盐被微生物还原成H2S的过程.硫化氢释放(有机硫化物的矿化):生物尸体和残留物中含硫蛋白质经微生物的作用释放出H2S、CH3SH、(CH2)3S等含硫气体.自然界中的硫循环生物体有机硫SO42-H2S原素S同化性硫酸盐还原脱硫作用硫氧化作用硫氧化作用同化作用异化性硫还原硫循环中微生物的作用异化性硫酸盐还原四、磷素循环磷元素及其化合物无气态形式,磷素循环是一种沉积循环.磷的生物地球循环包括三个基体过程:1.有机磷转化成溶解性无机磷(有机磷矿化);2.不溶性无机磷变成溶解性无机磷(磷的有效化);3.溶解性无机磷变成有机磷(磷的同化).磷素循环不溶性无机磷细菌代谢磷的有效化可溶性无机磷有机磷微生物吸收（富营养）进入环境（矿化）排放酸类物质铁的生物循环与转化微生物活动酸类物质沉淀性高铁化物溶解性亚铁化物还原氧化铁细菌类微生物吸收＋有机酸有机酸铁盐微生物分解无机态铁释放第四节微生物与环境保护一、水体的污染——富营养化二、用微生物治理污染三、沼气发酵与环境保护四、用微生物监测环境污染一、水体的污染——富营养化水域的植物营养成分（氮、磷等）不断补给，过量积聚，致使水体营养过剩的现象称为水体“富营养化”。由于水体中营养物质过多，水生生物（主要是藻类）大量繁殖。藻类的的呼吸作用及死亡藻类的分解作用消耗大量的氧，致使水体处于严重的缺氧状态，并分解出有毒物质，从而给水质造成严重的不良后果。富营养化发生条件（1）总磷、总氮等营养盐相对比较充足；（2）缓慢的水流流态；（3）适宜的温度条件；只有在三方面条件都比较适宜的情况下，才会出现某种优势藻类“疯”长现象，爆发富营养化。富营养化发生机理

总磷总氮等营养盐是发生富营养化的必要条件，但不是必然条件。富营养化发生发展是由于水体整个环境系统出现失衡，导致某种优势藻类大量繁殖生长的过程。富营养化现象水华（waterbloom）：发生在淡水水域的富营养化，水中蓝绿藻快速繁殖，使水体出现颜色并变得浑浊，许多藻类团块漂浮在水面上，形成一层蓝绿色藻体和泡沫；从而形成所谓的“水花”或“水华”赤潮（redtides）：发生在海水水域的富营养化，通常是指海洋微藻、细菌和原生动物在海水中过度增殖或聚集致使海水变色的一种现象。水中赤潮生物大量繁殖，水体呈现不同的颜色，有红颜色或砖红颜色、绿色、黄色、棕色等。富营养化的后果富营养化是一个自然过程，但人类的活动（如大量生活污水直接排入水体）会加速这一过程，这种情况下的富营养化称为人为富营养化。富营养化的直接后果的造成大量的鱼类的死亡，另外对工业、生活、灌溉用水都有不利的影响。富营养化的治理世界上对湖泊富营养化的治理有多种方式，国内比较熟悉的有两种：一是通过养鱼、向湖中投放除藻试剂等方式改善水质，二是实施生态系统工程，以栽植大型水生植被为主，重建水下生态系统。第一种方式见效快，但副作用大。第二种是一个“长治久安”的办法。目前，欧美许多国家都沿用了这一办法，效果不错。但由于耗资巨大，时间长，最少需要3年至5年才能初见成效，国内尚无成熟经验。二、微生物治理污染污染介质的微生物处理1.污水的微生物处理：在污水处理过程中利用不同生理、生化功能微生物间的协同作用而进行的一种物质循环过程。2.固体废弃物的微生物处理：利用多种好氧性高温微生物对有机垃圾进行快速处理，使垃圾在处理后表现为减量化、无害化和资源化。1．水体自净自然净化物理作用：稀释、沉淀（强）化学作用：日光、氧气等对污染物的分解（弱）生物作用：生物降解（食物链）

（强）水体自净速度有哪些限制因素？物理？净水流量、流速、污染物物理性质、地域、季节、天气化学？污染物的化学性质和日光、氧气、水对污染物质分解作用生物？生物种类、数量（营养物浓度、环境因子）、代谢的极限速度因为水体的自净速度是有限的。在正常情况下，水体单位时间内通过正常生物循环中能够同化有机污染物的最大数量称为同化容量或自净容量。

在自净容量范围内水体的净化是如何进行的呢？A．自净的过程

水体自净过程大致如下a.物理作用有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体沉降到河底；如下图河流污染和自净过程b.生物作用

好氧菌↑溶氧↓好氧菌↓厌氧菌↑自然溶氧、藻类产氧溶解氧↑有机物降解河流污染和自净过程图污水自净被污染的水体都是自净水体！但自净恢复的程度不同，或称污染现状不同。2．衡量水体污染与自净的指标

用什么指标可以衡量河段水体污染与自净所处的阶段?山东小清河水体外观、化学指标、生物种类、数量及比例关系、溶解氧等A．P／H指数与BIP指数P代表光合自养型微生物（如藻类）H代表异养型微生物（如细菌等），两者的比即P／H指数。P/H

=（有叶绿素的微生物数量）/（异养微生物数量）BIP

=（无叶绿素的微生物数量）/（全部微生物数量）≈H/（P+H）×100%

污染前污染

净化开始

持续结束P/H：高下降最低点上升高BIP：0~8上升60~100下降0~8通常使用的是BIP指数。B．氧浓度昼夜变化幅度河流污染中氧浓度昼夜变化示意图为什么不同的净化程度昼夜变化幅度不同？氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，因此与P/H或BIP有关。溶氧变化

污染前－→污染－→

净化开始－→持续－→结束

幅度

0

0增