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1、关于菌种的衰退第1页,讲稿共55张,创作于星期三 性状稳定的菌种是微生物学工作最重要的基本要求,否则生产或科研都无法正常进行。影响微生物菌种稳定性的因素:a)变异;变异;b)污染;污染;c)死亡死亡.第2页,讲稿共55张,创作于星期三一、菌种的衰退一、菌种的衰退(degenration)1.衰退的表现衰退的表现 1)原有形态形状变得不典型;2)生长速度变慢;3)代谢产物生产能力下降;4)致病菌对宿主侵袭力下降;5)对外界不良环境的抵抗力下降。第3页,讲稿共55张,创作于星期三 2.衰退的原因衰退的原因 1)根本原因在于基因自发突变根本原因在于基因自发突变;2)传代次数的影响,使负突变株的比例逐
2、渐占 了优势;3)与培养条件有关。衰退是发生在微生物细胞群体中的一个由量变到质变的逐步演变的过程。第4页,讲稿共55张,创作于星期三二、衰退的防止与复壮二、衰退的防止与复壮(一)防止衰退的措施(一)防止衰退的措施 p2281.减少传代次数;减少传代次数;2.创造良好的培养条件;创造良好的培养条件;3.利用不易衰退的细胞传代利用不易衰退的细胞传代4.采用有效的菌种保藏方法;采用有效的菌种保藏方法;第5页,讲稿共55张,创作于星期三(二)菌种的复壮(二)菌种的复壮(rejuvenation)1.从衰退的菌种群体中把少数个体再找出来,重新获得具有从衰退的菌种群体中把少数个体再找出来,重新获得具有 原
3、有典型性状的菌种原有典型性状的菌种(狭义复壮,消极措施狭义复壮,消极措施)。2.有意识地利用微生物会发生自发突变的特性,在日常的菌种有意识地利用微生物会发生自发突变的特性,在日常的菌种 维护工作中不断筛选维护工作中不断筛选“正变正变”个体个体(广义复壮,积极措施广义复壮,积极措施)。a)纯种分离;b)通过寄主体进行复壮;第6页,讲稿共55张,创作于星期三纯种的分离方法纯种的分离方法 平板划线分离法 菌落纯 平板涂布分离法 平板倾注分离法 用“分离小室”进行单细胞分离 细胞纯 显微操纵器进行单细胞分离 菌丝尖端切割法进行单细胞分离第7页,讲稿共55张,创作于星期三三、菌种保藏三、菌种保藏在一定时
4、间内使菌种不死、不变、不乱在一定时间内使菌种不死、不变、不乱基本要求:基本方法:生活态休眠态培养基传代培养寄主传代培养冷冻干燥斜面、平板液氮、低温冰箱沙土管、冷冻真空干燥第8页,讲稿共55张,创作于星期三1.原理原理 人为地创造有利于微生物长期休眠的条件,主要是低温、干低温、干燥、缺氧燥、缺氧。2.保藏方法保藏方法 7种常用方法种常用方法 (p244表7-13)(1)斜面冰箱保藏法 (2)半固体冰箱保藏法 (3)石蜡油封藏法 (4)甘油悬液保藏法 (5)沙土管保藏法 (6)冷冻干燥保藏法 (7)液氮保藏法 第9页,讲稿共55张,创作于星期三ATCC采用的菌种保藏法采用的菌种保藏法:(Ameri
5、can Type Culture Collection,美国典型菌种保藏中心),美国典型菌种保藏中心)冷冻干燥保藏法液氮保藏法CCCCM采用的菌种保藏法采用的菌种保藏法:(China Committee for Culture Collections of Microorganism,中中国微生物菌种保藏委员会)国微生物菌种保藏委员会)斜面传代法冷冻干燥保藏法液氮保藏法第10页,讲稿共55张,创作于星期三 由于微生物的多样性,不同的微生物往往对不同的保不同的微生物往往对不同的保藏方法有不同的适应性,迄今为止尚没有一种方法能被证藏方法有不同的适应性,迄今为止尚没有一种方法能被证明对所有的微生物均
6、适宜明对所有的微生物均适宜。因此,在具体选择保藏方法时必须对被保藏菌株的特性、保藏物的使用特点及现有条件等进行综合考虑。对于一些比较重要的微生物菌株,则要尽可能多的采用各种不同的手段进行保藏,以免因某种方法的失败而导致菌种的丧失。第11页,讲稿共55张,创作于星期三本章重点本章重点一、了解证明核酸是遗传变异物质基础的3个经典实验 比较:基因型与表型,变异与饰变 质粒的概念,特点及主要类型。二、基因突变和诱变育种二、基因突变和诱变育种 1.基因突变的类型 2.基因突变的规律 3.了解常用诱变剂及其诱变机制 4.艾姆氏法检测致癌剂的理论依据、方法和优点 第12页,讲稿共55张,创作于星期三 5.了
7、解诱变育种的主要环节及常用的初筛方法;掌握UV诱变育种的操作程序及注意事项。6.筛选营养缺陷型突变株的主要步骤和方法,淘汰野生型的方法 7.抗生素高产突变株及抗性突变株的筛选方法。8.名词:营养缺陷型,野生型,原养型,基本培养基,完全培养基,补充培养基,点突变,转换,颠换,移码突变,染色体畸变,光复活作用 第13页,讲稿共55张,创作于星期三三、基因重组与杂交育种三、基因重组与杂交育种 1.了解原核生物和真核微生物基因重组的方式。名词概念:转化,转染,转导,普遍转导,局限转导,低频转导,高频转导,双重溶源菌,接合,性导,Hfr菌株,溶源转变。比较:转化与转染,转导与性导,转导与溶源转变,普遍转
8、导与局限转导,LFT与HFT 有性生殖与准性生殖,转化、转导、接合和原生质体融合第14页,讲稿共55张,创作于星期三 2.E.coli F+、F-、Hfr和F菌株的异同及相互间关系。3.原生质体融合的基本操作及优点。4.酿酒酵母有性杂交的育种程序。四、基因工程 名词,基本操作五、菌种的衰退、复壮与保藏 1.菌种衰退的表现、原因与防止措施。2.菌种保藏的原理与常用的保藏方法。ATCC 和 CCCCM采用的菌种保藏法。第15页,讲稿共55张,创作于星期三 第九章第九章 微生物的生态微生物的生态第16页,讲稿共55张,创作于星期三生态学:生态学:研究生物及其环境条件间相互作用规律的科学研究生物及其环
9、境条件间相互作用规律的科学。根据生态学的研究对象和采用的研究方法不同根据生态学的研究对象和采用的研究方法不同,生态学的分类不生态学的分类不同。同。微生物生态学:微生物生态学:在一定意义上也可以称为环境微生物学,是研究微生物群在一定意义上也可以称为环境微生物学,是研究微生物群体与其环境系统之间相互作用及其功能表达规律的科学体与其环境系统之间相互作用及其功能表达规律的科学。第17页,讲稿共55张,创作于星期三微生物生态学研究的主要三个目的:微生物生态学研究的主要三个目的:阐明自然界中微生物的生物多样性和微生物群落中不同群体之阐明自然界中微生物的生物多样性和微生物群落中不同群体之间相互作用的关系;间
10、相互作用的关系;测定自然界中微生物的活动并监测它们对生态系统的影响;测定自然界中微生物的活动并监测它们对生态系统的影响;充分挖掘特殊生态环境中有益微生物,使其更好地为人类服充分挖掘特殊生态环境中有益微生物,使其更好地为人类服务。务。微生物生态系统:微生物生态系统:微生物与其周围的环境(包括动植物)组成的具有一定结微生物与其周围的环境(包括动植物)组成的具有一定结构和功能的开放系统。在自然界的任何生境中,微生物之间、构和功能的开放系统。在自然界的任何生境中,微生物之间、微生物与其它生物之间、微生物与环境之间彼此影响、相互依微生物与其它生物之间、微生物与环境之间彼此影响、相互依存构成一个稳定的系统
11、关系存构成一个稳定的系统关系。第18页,讲稿共55张,创作于星期三本章内容本章内容第一节第一节 自然界中的微生物自然界中的微生物第二节第二节 微生物生态学的研究方法微生物生态学的研究方法第三节第三节 微生物活性的测定方法微生物活性的测定方法第四节第四节 微生物在自然界物质循环中的作用微生物在自然界物质循环中的作用第五节第五节 微生物之间的关系微生物之间的关系第六节第六节 微生物与环境治理微生物与环境治理第七节第七节 瘤胃微生物生态系统瘤胃微生物生态系统第八节第八节 产甲烷作用和互养共栖产甲烷作用和互养共栖第19页,讲稿共55张,创作于星期三一、一、土壤中的微生物土壤中的微生物 土壤是微生物生长
12、繁殖的天然培养基土壤是微生物生长繁殖的天然培养基,是人类最丰富的,是人类最丰富的“菌种资菌种资源库源库”。不同类型的土壤、同一类型土壤的不同深度或不同水平位置,微不同类型的土壤、同一类型土壤的不同深度或不同水平位置,微生物种类和数量变化很大。生物种类和数量变化很大。第一节第一节 自然界中的微生物自然界中的微生物 由于表土层土壤比较干燥,且接受大量紫外线照射,所以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 第20页,讲稿共55张,创作于星期三每克耕作层每克耕作层土壤含菌量十倍递减土壤含菌量十倍递减 细菌(细菌(108)放线菌(放线菌(107,孢子),孢子)霉菌(霉菌(106,孢子),
13、孢子)酵母菌(酵母菌(105)藻类(藻类(104)原生动物(原生动物(103)第21页,讲稿共55张,创作于星期三二、水体中的微生物二、水体中的微生物1.淡水微生物淡水微生物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)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;3)多能运动,有些具有很异常的形态(例如)多能运动,有些具有很异常的形态(例如柄细菌柄细菌););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)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,因此不宜作为饮用水源;不利的细菌,因此不宜作为饮用水源;5)
14、水体自身存在自我净化作用:)水体自身存在自我净化作用: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23天;天;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)原生动物等的吞噬作用;原生动物等的吞噬作用;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;水中的病原微生物会对水质产生重要影响水中的病原微生物会对水质产生重要影响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:大肠杆菌:3 3 个个/L L第22页,讲稿共55张,创作于星期三在光线充足的沿岸带、湖
15、水带分布着大量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)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。湖底区分布着大量厌氧微生物,主要有脱硫弧菌、甲烷菌、梭菌等。第23页,讲稿共55张,创作于星期三水体的污染水体的污染富营养化和富营养化和“水花水花”、“赤潮赤潮”水体大量的有机物或无机物,特别是磷酸盐和无机氮化合物水体大量的有机物或无机物,特别是磷酸盐和无机氮化合物水的富营养化水的富营养化藻类等过量生长,产生大量的有机物藻类等过量生长,产生大量的有机物异养微生物氧化这些有机物,耗尽水中的氧,异养微生物氧化这些有机物,耗尽水中的氧,使厌氧菌开始大量生长和代谢
16、使厌氧菌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,水体出现大量沉淀物和异常颜色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第24页,讲稿共55张,创作于星期三上述过程又称富营养化作用,它是水体受到污染上述过程又称富营养化作用,它是水体受到污染并使水体自身的正常生态失去平衡的结果。并使水体自身的正常生态失去平衡的结果。“水花水花”或或“水华水华”(water 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,出现颜色
17、,并变得浑浊,许多藻类团块漂浮在水面上形成。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 tides):):在海洋中,某些甲藻类大量繁殖也可形成水花,从而使在海洋中,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。海水出现红色或褐色。引起水体富营养化的藻类除通过消耗水中的氧气危害养殖引起水体富营养化的藻类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,业外,很多藻类还能产生各种毒素,使动物得病或死亡,因此由于富营养化作用致死的鱼等水产品不能食用因此由于富营养化作用致死的鱼等水产品不能食用第25页,讲稿共55张,创作于星期三严严重重污污染染
18、的的水水会会通通过过食食物物链链的的生生物物放放大大作作用用危危害害人人类类健健康康第26页,讲稿共55张,创作于星期三2.海水微生物海水微生物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)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,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;细菌多为嗜冷菌;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)大多数海洋细菌为)大多数海洋细菌为革兰氏阴性细菌革兰氏阴性细菌,并具有运动能力;,并具有运动能力;第27页,讲稿共55张,创作于星
19、期三三、三、空气中的微生物空气中的微生物1)无原生的微生物区系;)无原生的微生物区系;2)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;3)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;)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;4)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;5)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;6)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;微生物学的基本技术:微生物学的基本技术:
20、无菌操作技术无菌操作技术第28页,讲稿共55张,创作于星期三四、四、生物体内外的正常菌群生物体内外的正常菌群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的微生物,称为人体生物,称为人体正常菌群正常菌群。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平衡状态,菌群内部的各种微生物之间相互制约,正常菌群与人体保持平衡状态,菌群内部的各种微生物之间相互制约,相对稳定。相对稳定。皮肤表面皮肤表面:微球菌、链球菌、葡萄球菌和霉菌微球菌、
21、链球菌、葡萄球菌和霉菌;肠道肠道:大肠杆菌、产气杆菌、变形杆菌、粪链球菌、产气荚膜梭菌、乳酸杆菌大肠杆菌、产气杆菌、变形杆菌、粪链球菌、产气荚膜梭菌、乳酸杆菌 (厌氧菌占绝大多数(厌氧菌占绝大多数)正常菌群通过肠道获取营养;正常菌群通过肠道获取营养;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29页,讲稿共55张,创作于星期三环境条件改变或着生部位改变:环境条件改变或着生部位改变:正常菌群正常菌群致病菌致病菌t 滥用抗生素;滥用抗生素;t 人身体虚弱抵抗力下降;人身体虚弱抵抗力下降;t 吃了不洁净
22、的食物;吃了不洁净的食物;肠道中的正常菌群,大肠杆菌,一旦进入泌尿系统,引起尿路感染。肠道中的正常菌群,大肠杆菌,一旦进入泌尿系统,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。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非正常聚居部位,人体的正常微生物菌群一旦进入非正常聚居部位,或生态结构发生改变而引起人类疾病的微生物。或生态结构发生改变而引起人类疾病的微生物。第30页,讲稿共55张,创作于星期三可通过口服某些活的微生物制剂可通过口服某些活的微生物制剂来治疗由于正常菌群失调而导致的腹泻。来治疗由于正常菌群失调而导致的
23、腹泻。含蜡状芽孢杆菌(含蜡状芽孢杆菌(B.cereusB.cereus)的的“促菌生促菌生”,含地衣芽孢杆菌的含地衣芽孢杆菌的“整肠生整肠生”、枯草芽孢杆菌和肠球菌的枯草芽孢杆菌和肠球菌的“妈咪爱妈咪爱”、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。肠道内正常的厌氧菌的生长繁殖。含双歧杆菌和乳酸菌的含双歧杆菌和乳酸菌的“金三歧金三歧”、“培菲康培菲康”、“丽珠肠乐丽珠肠乐”是通过乳酸菌产生乳酸来降低肠道是通过乳酸菌产生乳酸来降低肠道pH而抑制腐败菌的生长。而抑制腐败菌的生长。这类活的微
24、生物制剂又称为这类活的微生物制剂又称为微生态制剂微生态制剂微生态制剂一般用于恢复肠道内的正常生态环境,若肠道功微生态制剂一般用于恢复肠道内的正常生态环境,若肠道功能正常,一般不需要服用!能正常,一般不需要服用!第31页,讲稿共55张,创作于星期三2.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)。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
25、析,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。机理具有十分重要的作用。第32页,讲稿共55张,创作于星期三五、五、工农业产品上的微生物工农业产品上的微生物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、建筑涂料等也有很多微生物可以分解、利用有
26、些工业产品如塑料、建筑涂料等也有很多微生物可以分解、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。材、文物、书画等也可被多种特殊微生物所破坏。第33页,讲稿共55张,创作于星期三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
27、。-生物可降解塑料生物可降解塑料-开发、利用纤维素开发、利用纤维素(能源、饲料)(能源、饲料)-苎麻脱胶苎麻脱胶第34页,讲稿共55张,创作于星期三2.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;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
28、、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35页,讲稿共55张,创作于星期三第36页,讲稿共55张,创作于星期三可采用多种方法防止微生物对食品等的破坏可采用多种方法防止微生物对食品等的破坏第37页,讲稿共55张,创作于星期三五、五、极端环境下的微生物极端环境下的微生物 嗜热微生物嗜热微生物(thermophilles)嗜冷微生物嗜冷微生物(psychrophiles)嗜酸微生物嗜酸微生物(acidophiles)嗜碱微生物嗜碱微生物(alkslinophiles)嗜盐微生物嗜盐微生物(halophile)嗜压微生物嗜压微生物(barophiles)第38页,讲
29、稿共55张,创作于星期三研究意义:研究意义: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;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。第39页,讲稿共55张,创作于星期三第二节第二节 微生物生态学的研究方法微生物生态学的研究方法一、微生物生态研究中的传统方法l1样品的采集、富集培养和微生物
30、纯培养分离 l土壤和污泥样品采集l水体样品的采集 l空气样品的采集 l生物体上微生物样品的采集 l采集样品的处理(数量测定,或富集培养,纯种分离)第40页,讲稿共55张,创作于星期三l2最大或然值法l将样品用无菌生理盐水进行系列稀释,取一定稀释度的稀释液接种于液体培养基中,培养一定时间后,观察各稀释度的生长情况,以统计学的方法求出样品中微生物的数量 l3活菌计数法 l即平板活菌计数.该法测定的是样品中所含的限时可培养的活的微生物数量,对于那些不可培养的微生物,将不可能统计在内。l对于非培养态微生物的多样性和分布的研究,可采用直接显微染色观察、16SrDNA分子探针分析或PCR对特定基因的扩增等
31、方法 第41页,讲稿共55张,创作于星期三二、微生物生态学研究中的原位观察l1.激光聚焦显微镜观察法 l2.染色法l荧光染料吖啶橙可以掺入DNA和RNA分子中,使土壤中的活细胞原位着色l微生物细胞表面有特异的抗原成分,利用荧光标记的特异抗体,可以定量地估计自然生境中单一菌群甚至是单一菌株的数量和分布 l3.微生境模拟技术l实验室中的微生境模拟l原位培养技术 第42页,讲稿共55张,创作于星期三三、微生物生态学中的分子生物学方法l1.核酸探针技术 l2.PCR特异性扩增技术 第43页,讲稿共55张,创作于星期三第三节第三节 微生物活性的测定方法微生物活性的测定方法 微生物活性的测定就是对微生物群
32、落中各种群生态作用的大体估计,几种代谢相关群体的活性可以通过测量单一类型的代谢活动来评价。l一、特殊酶活性的测定l二、脱氢酶活性的测定l三、微生物呼吸率的测定l四、放射性同位素测定l五、微电极第44页,讲稿共55张,创作于星期三第四节第四节 微生物在自然界物质循环中的作用微生物在自然界物质循环中的作用生态系统: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;分解成无机物;分解者:分解
33、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大类群:大类群:第45页,讲稿共55张,创作于星期三生态系统的进化:生态系统的进化:地球起源地球起源 化学进化化学进化原始物质原始物质 生物进化生物进化原始生命原始生命(只有分解者,单级生态系统)(只有分解者,单级生态系统)双级生态系统双级生态系统(分解者,生产者)(分解者,生产者)三级生态系统三级生态系统(分解者,生产者,消费者)(分解者,生产者,消费者)第46页,讲稿共55张,创作于星期三微生物在生态系统中的地位:微生物在生态系统中的地位:1、微生物是有机物的主要分解者;、
34、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。它们分解生物圈内存在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。的无机物,再供初级生产者使用。2 2、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;微生物参与所有的物质循环,大部分元素及其化合物都受到微微生物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;
35、而一些过程只有微生物才能进行,起独特作用;而主要作用;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。有的是循环中的关键过程,起关键作用。3、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是生态系统的初级生产者,它们具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、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。可以在食
36、物链、食物网中流动。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,贮存着大量有机体。在土壤、水体中有大量的微生物生物量,贮存着大量的物质和能量。的物质和能量。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,并进化成后来的动、植物。藻类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,提供可的产氧作用及其它细菌的固氮作用
37、,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。利用的氮为后来动、植物出现打下基础。第47页,讲稿共55张,创作于星期三一、一、碳素循环碳素循环微生物的作用:微生物的作用:CO2的固定的固定(光合作用)光合作用)CO2的再生(分解作用)的再生(分解作用)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%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第48页,讲稿共55张,创作于星期三第49页,讲稿共55张,创作于星期三二、二、氮素循环氮素循环N存在形式存在形式:胺盐(胺盐(NH 4+)NO NO2 2-NO
38、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50页,讲稿共55张,创作于星期三1.氨化作用氨化作用 2.硝化作用硝化作用 3.反硝化作用反硝化作用 4.固氮作用固氮作用 5.铵盐、硝酸盐铵盐、硝酸盐 的同化作用的同化作用 第51页,讲稿共55张,创作于星期三三、硫素循环三、硫素循环 1.硫化物和元素硫化物和元素 硫的氧化作用硫的氧化作用 2.硫酸盐还原硫酸盐还原 3.H2S的释放的释放(有机硫化
39、物(有机硫化物 的矿化)的矿化)第52页,讲稿共55张,创作于星期三四、铁循环 1.细菌的铁氧化作用和还原作用 嗜酸化能无机营养菌氧化亚铁硫杆菌氧化亚铁硫杆菌以亚铁作为能源物质而生长,由于亚铁氧化为高铁产生的能量很少,所以这些细菌为了生长必须氧化大量的亚铁,结果少量的细胞就可以形成大量的铁沉淀。细菌还原Fe3+为Fe2+是把Fe3+作为电子受体进行无氧呼吸。2.黄铁矿的氧化作用 FeS2+3.5O2+H2O Fe2+2SO42-+2H+FeS2+14Fe3+8H2O 15Fe2+2SO42-+16H+第53页,讲稿共55张,创作于星期三五、微生物与重金属元素 微生物细胞表面的一些大分子物质的非
40、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,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。Hg0通过光化学氧化形成汞离子(Hg2+),进入水体的主要是Hg2+,然后被某些微生物代谢形成水溶性的甲基汞(CH3Hg+)或挥发性的二甲基汞(CH3-Hg-CH3)。二者与蛋白质结合,积累在动物组织特别是肌肉中。CH3Hg+是一种强烈的神经毒素。汞可以引起人和动物肝脏和肾脏的损伤。第54页,讲稿共55张,创作于星期三感感谢谢大大家家观观看看第55页,讲稿共55张,创作于星期三