1、第二部分 微生物生態(tài)第七章微生物的生態(tài)第一節(jié) 概 述第二節(jié)生態(tài)環(huán)境中的微生物第三節(jié)微生物與生物地球化學循環(huán)第七章微生物的生態(tài)概 述生態(tài)系統(tǒng)微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的角色第七章微生物的生態(tài)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)是指在一定的空間內生物的成分和非生物的成分通過物質循環(huán)和能量流動互相作用、互相依存而構成的一個生態(tài)學功能單位。生物成分按其在生態(tài)系統(tǒng)中的作用，可劃分為三大類群：生產者、消費者和分解者。微生物可以在多個方面但主要作為分解者而在生態(tài)系統(tǒng)中起重要作用。第七章微生物的生態(tài) 微生物是有機物的主要分解者是物質循環(huán)中的重要成員是生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產者是物質和能量的貯存者是地球生物演化中的先鋒種類 第七章微生物的生態(tài)

2、生態(tài)環(huán)境中的微生物 微生物生物環(huán)境間的關系土壤中的微生物水體中的微生物大氣中的微生物極端環(huán)境下的微生物動物體中的微生物植物體中的微生物人體微生物及病原微生物的傳播第七章微生物的生態(tài)種群的相互作用互生(mrtabiosis)共生(symbiosis)寄生(parasitism)拮抗(antagonism)捕食(predation)第七章微生物的生態(tài)種群的相互作用種群 是指具有相似特性和生活在一定空間內的同種個體群，種群是組成群落的基本組分。種群的相互作用復雜多樣，種群密度、代謝能力、增長速率等方面表述兩個種群之間的相互影響及作用。 第七章微生物的生態(tài)種群相互作用的基本類型中立生活 兩種群之間在一

3、起彼此沒有影響或僅存無關緊要的影響。偏利作用 一種種群因另一種種群的存在或生命活動而得利，而后者沒有從前者受益或受害。協(xié)同作用 相互作用的兩種種群相互有利，二者之間是一種非專性的松散聯(lián)合。第七章微生物的生態(tài)互惠共生 相互作用的兩個種群相互有利，兩者之間是一種專性的和緊密的結合，是協(xié)同作用的進一步延伸。聯(lián)合的種群發(fā)展成一個共生體，有利于它們去占據(jù)限制單個種群存在的生境。地衣是互惠共生的典型例子。寄生 一種種群對另一種群的直接侵人，寄生者從寄主生活細胞或生活組織獲得營養(yǎng)，而對寄主產生不利影響。第七章微生物的生態(tài)捕食 一種種群被另一種種群完全吞食，捕食者種群從被食者種群得到營養(yǎng)，而對被食者種群產生不

4、利影響。偏害作用(拮抗) 一種種群阻礙另一種種群的生長，而對第一種種群無影響。競爭 兩個種群因需要相同的生長基質或其它環(huán)境因子，致使增長率和種群密度受到限制時發(fā)生的相互作用，其結果對兩種種群都是不利的。第七章微生物的生態(tài)互生微生物間的互生人與腸道正常菌群的互生互生與發(fā)酵工業(yè)中的混菌培養(yǎng) 第七章微生物的生態(tài)共生微生物間的共生微生物與植物間的共生根瘤菌根微生物與動物間的共生昆蟲反芻動物第七章微生物的生態(tài)寄生微生物間的寄生微生物與植物間的共生微生物與動物間的共生拮抗捕食第七章微生物的生態(tài)土壤中的微生物土壤是微生物的合適生境土壤微生物種類齊全、數(shù)量多、代謝潛力巨大，是主要的微生物源 。土壤微生物的數(shù)量

5、和分布主要受到營養(yǎng)物、含水量、氧、溫度、pH等因子的影響，集中分布于土壤表層和土壤顆粒表面。 一、土壤中的生態(tài)條件土壤是自然界微生物活動的主要場所，因為土壤具備微生物生存的基本條件。水分土壤的孔隙和土塊的表面總會帶有一定的，土壤一般含有豐富的有機質，它們來自動植物的遺體。土壤也含有多種礦物質，含有微生物需要的金屬元素。在土壤團粒結構中含有空氣。這種土壤的pH接近中性，其溫度適宜，一年四季變化相對不大。在表層幾毫米之下，微生物可免于陽光直射。這些使土壤成為微生物活動最適宜的場所，所以土壤有微生物的“天然培養(yǎng)基”之稱。土壤中微生物數(shù)量最大，種類最多，人們常稱之為“微生物的大本營”。土壤逐漸干燥時，

6、細菌數(shù)量的變化細菌類群數(shù)量（106 /g 干土）0d15d細菌總數(shù)芽孢細菌無芽孢細菌球菌節(jié)桿菌22.86.013.03.10.672.92.20.10.10.60二、土壤微生物的分布特點不同土壤，微生物種類和數(shù)量、優(yōu)勢種群不同；同一土壤，微生物的分布呈不均勻性和季節(jié)性變化；土壤中微生物的垂直分布和水平分布呈現(xiàn)差異。三、土壤自凈和污染土壤微生物生態(tài)（一）土壤自凈1、概念2、影響因素(二)污染土壤的微生物生態(tài)四、土壤污染和土壤生物修復 (一)土壤污染物的來源及其不良后果1、土壤污染物的來源2、污染物的去向3、土壤污染的后果(二)土壤修復1、土壤修復的興起2、土壤修復的概念3、土壤生物修復技術簡介4

7、、土壤生物修復工程生物通風系統(tǒng)修復石油輕度污染土壤的示意圖典型花園土壤不同深度每克土壤的微生物菌落數(shù) /CFU深度/cm細菌放線菌*真菌藻類3-8975000020800001190002500020-25217900024500050000500035-40570000490001400050065-751100050006000100135絲狀細菌第七章微生物的生態(tài)水體中的微生物水生生境主要包括湖泊、池塘、溪流、河流、港灣和海洋。水體中微生物的數(shù)量和分布主要受到營養(yǎng)物水平、溫度、光照、溶解氧、鹽分等因素的影響。 一、水體中微生物的分布特點來自溪流的水較為清潔，營養(yǎng)

8、物質缺乏，其中細菌以革蘭氏陰性無芽孢菌為主。含鐵和硫的水中則常見鞘細菌和硫細菌 ；湖泊、池塘、河流中的微生物大部分來自土壤和生活污水，微生物類群直接反映了陸地情況。 水中的真菌以水生藻狀菌為主。湖水中最常見的真菌是水霉菌屬 (Soprolegnia)和綿霉菌屬 (Achalya)的菌種。海水中微生物的種類和數(shù)量也很大，分布極廣，特別是藻類最多。細菌的種類和土壤及淡水中的差別不大，但有較多的弧菌和革蘭氏陰性桿菌，球菌和放線菌較少。海水細菌中能游動的和有色素的細菌比例較大。海水營養(yǎng)物質相對不豐富，加之海水的高鹽分、低溫、高壓的條件，海水中微生物的濃度相對較低，異養(yǎng)菌數(shù)目相對較少，兼性好氧菌占優(yōu)勢而

9、專性好氧菌很少，它們大多是分解蛋白質能力強，而分解碳水化合物能力弱的菌種。 不同水體微生物數(shù)量國名河 名河水中的細菌數(shù)(個/mL)作 者德國巴西捷克福達河萊爾涅爾格羅河多瑙河3.52105 9.8106231054.55105JannaschSchmidtDaubner湖泊類型細菌總數(shù)（103 /mL）貧營養(yǎng)湖泊中營養(yǎng)湖泊富營養(yǎng)湖泊富營養(yǎng)水庫503404501400220012300100057900二、水體自凈作用（一）水體自凈1 概念：地面水接受污染物后，水質發(fā)生變化，經過一定時間(或流過一定距離)后，受多種因素的影響，被污染的地面水又恢復原有的潔凈狀態(tài)，這一過程稱為水體的自凈作用。 自凈

10、容量自凈作用有一定的限度，在水體自凈作用限度內能夠容納的污染物的最大數(shù)量，稱為該水體的自凈容量。對于某一特定的水域，若污染物的排放總量超過了其自凈容量，則水體不能自行恢復至原有的狀態(tài)，其生態(tài)平衡將遭到破壞，河水即被污染。我國每年的廢污水排放總量已經達到了620億噸水體自凈作用的強弱和自凈容量的大小受水量、水質及一系列水文條件 (如流量、流速、河流彎曲復雜程度等)影響。自凈作用是自然沉降作用、稀釋作用、有機物的生物降解、復氧作用 (溶解氧濃度的恢復)、日照等許多作用聯(lián)合的結果。若污染物的排放量在水體的自凈容量允許范圍，好氧菌能持續(xù)繁殖，隨有機物降解，溶解氧濃度會下降，水中BOD濃度也同時下降；有

11、機物分解完畢后，化能異養(yǎng)細菌停止生長；光合微生物 (藻類和藍細菌)利用水中溶解的無機物大量繁殖，隨后，無機營養(yǎng)物的減少使光合微生物數(shù)量也減少。水體的BOD、溶解氧恢復至原來的水平，河水的自凈作用完成。 廢水有時含有的各式各樣病原微生物，進入河流等水域，因環(huán)境變化，一定時間后死去，病原微生物的死亡是自凈作用的重要內容。 2 河流污染和自凈過程有機物排放至河流后，被河水稀釋，其中的懸浮物沉降至河底。好氧微生物降解有機物，加速繁殖，河水溶解氧降低，甲殼動物、大多原生動物死亡，魚類絕跡，厭氧菌大量繁殖。2 河流污染和自凈過程有機物濃度降低，COD和BOD降低、溶O2濃度增加，甚至達到飽和，水生生物開始

12、繁殖。有機物被完全降解，細菌數(shù)量減少，河水回復到原先的水平，自凈作用完成。有機物質種類及濃度：排入河流的有機物被降解的難易程度、有機污染物的濃度菌直接影響河流的自凈作用。溶解氧濃度：來源于藻類、藍細菌的光合作用和空氣中氧的擴散作用。 3 影響河流自凈作用的因素溫度：水溫或氣候都影響水體自凈作用其它因素：河流的流量、流速、河道彎曲復雜程度影響到沉降、稀釋作用；氧的擴散速率。 3 影響河流自凈作用的因素（二）衡量水體自凈的參考指標1、P/H指數(shù)P代表水體中光合自養(yǎng)型微生物數(shù)量，H代表異養(yǎng)微生物數(shù)量，二者之比即為P/H指數(shù)。一定程度上反映水體污染和自凈的程度。P/H指數(shù)低，有機物濃度較高，污染重，自

13、凈速率高，自凈度低；P/H值高，水體逐漸清潔，有機物濃度較低，污染輕，自凈速率較低。河流自凈作用完成后，P/H指數(shù)也恢復到原來的水平，自凈度高。 河流自凈過程中，好氧菌降低水中溶O2；藻類和藍細菌的光合作用產生的O2及空氣向水體擴散的O2使溶解氧濃度逐漸上升 (即復氧作用)。河流自凈過程中，在耗氧與復氧作用下的水中溶解氧變化曲線稱為氧垂曲線。2、氧垂曲線和氧濃度的晝夜變化幅度 O2的消耗量能反映微生物自凈作用的強弱，溶O2的完全恢復說明自凈作用已完成；氧垂曲線可反應水體自凈狀況。 （三）污染水體的微生物生態(tài)1 污化系統(tǒng)及其指示生物污化系統(tǒng) (也稱有機污染系統(tǒng))是根據(jù)水體有機物污染程度的不同，對

14、水體的一種分類法。當有機污染物排入河流，在其下游河段的自凈過程中，形成一系列污化帶。因各種水生生物需要不同的生存條件，故在各個帶中可找到不同的代表性指示生物，包括細菌、真菌、藻類、原生動物等微生物，以及輪蟲、浮游甲殼動物、魚類及底棲動物等。根據(jù)指示生物的不同，污化帶可分為多污帶、-中污帶、-中污帶和寡污帶。 (1)多污帶（polysaprobic zone）靠近排污點下游，河水深暗、渾濁，含大量有機物，BOD高，呈缺氧或厭氧狀態(tài)，污染嚴重。有機物分解產生H2S、NH3，使河水有異味。水生生物種類極少，以厭氧和兼性厭氧微生物為主，無魚類、顯花植物等。代表性的指示生物是細菌，且種類多、數(shù)量大，每m

15、l水中可達幾億個，例如硫酸鹽還原菌與產甲烷菌等，此外還有顫蚯蚓、蚊蠅幼蟲。 (2) 中污帶(-mesosaprobic zone) 在多污帶下游，有機物量略減少，BOD下降，河水依然灰暗，溶解氧低，水面上可有浮沫和浮泥。生物種類增加，細菌數(shù)減少，但每毫升仍有幾千萬個。代表性的指示生物舉例如下：天藍喇叭蟲、椎尾水輪蟲、櫛蝦、獨縮蟲、顫藻、小球藻等。 (3) -中污帶（-mesosaprobic zone）光合微生物和綠色浮游生物大量出現(xiàn)，水中溶解氧升高，有機質含量少，BOD很低，懸浮物進一步減少，有機氮已轉變?yōu)镹H4+、NO2-和NO3- ，CO2與H2S含量減少。細菌數(shù)量減少，藻類大量繁殖，輪

16、蟲、甲殼動物和昆蟲增加，生根的植物、魚類出現(xiàn)。代表性生物：藻類的水花束絲藻、變異直鏈硅藻、短棘盤星藻、舟形藻、梭裸藻 ；原生動物的草履蟲、聚縮蟲；微型后生動物的腔輪蟲、水蚤。 (4) 寡污帶(oligosaprobic zone)有機物完全分解為無機物，BOD極低，溶O2恢復正常，不含H2S，CO2含量較低，N元素全部氧化為NO3- ，自凈作用完成 。指示生物：魚腥藍細菌 、隔板硅藻 、黃群藻 、玫瑰旋輪蟲及其它藻類，鐘蟲、旋輪蟲、水生植物與魚類等。以上污化系統(tǒng)只能反映有機污染的程度，不能反映有毒廢水的污染。 2 水體有機污染指標BIP指數(shù) (Biologic Index of Water P

17、ollution)：根據(jù)水生生物種類的變化來評價水體污染程度的方法仍缺乏定量概念，可用水生生物的數(shù)量求出某種指數(shù)來定量表示水體污染程度。污染程度清潔水輕微污染中等污染嚴重污染BIP08820206060100利用BIP判斷水體的有機污染程度BIP =BA + B 100A 有光合作用微生物的數(shù)量B 非光合作用微生物的數(shù)量水污染生物指數(shù)的含義為：2）細菌菌落總數(shù)（CFU）指1mL水樣品在營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基中，于37C培養(yǎng)24hr后所生長出來的細菌菌落總數(shù)。用于指示被檢測水源水受有機污染的程度，為生活飲用水做衛(wèi)生學評價提供依據(jù)。我國規(guī)定，1mL生活飲用水中的細菌總數(shù)0.20.3mg/L, P0.010

18、.02mg/L，生化需氧量10mg/L，細菌總數(shù)105 個，葉綠素a10g/L。不同湖泊類型的主要特征特征貧營養(yǎng)湖泊富營養(yǎng)湖泊湖的形態(tài)水色透明度溶解氧營養(yǎng)物生物群落深、湖岸陡淡、呈藍色高濃度高N0.3mg/LP0.3mg/LP0.03mg/L種類少，數(shù)量多，主要是藍藻，一般缺乏底棲動物。富營養(yǎng)湖泊貧營養(yǎng)湖泊數(shù) 量品 種分 布晝夜間的遷移水華現(xiàn)象主要藻類豐 富較 少主要在水體表面有 限經常發(fā)生藍藻科魚腥藻屬、囊絲藻屬、微囊藻屬等，片硅藻科直鏈藻屬、脆桿藻屬、冠盤藻屬、星干藻屬。稀 少很 多可生長至深層頻繁很少出現(xiàn)綠藻科角星鼓藻屬、片硅藻科平板藻屬，小環(huán)藻屬；金藻可錐囊藻屬富營養(yǎng)湖泊與貧營養(yǎng)湖泊比

19、較eutrophicationLarge phytoplankton blooms can cause huge ugly foams on beaches. These blooms are not toxic but temporarily ruin the beach, reducing its recreational value.Algae bloom in Mounds Dam impoundment caused by eutrophication3 富營養(yǎng)化的危害水體外觀呈色、變濁、影響景觀：內陸湖：水華（水花 Water bloom);海洋：赤潮（紅潮 Red tide)水體

20、散發(fā)不良氣味：土腥素（geosmin)，硫醇、吲哚、胺類、酮類等；溶解氧下降：分解有機物及藻類殘體造成細菌的大量繁殖，消耗掉水中的氧氣。水生生物大量死亡。有些產生毒素：甲藻產生石房毒素、進入食物鏈。 滇池藍藻水華收集區(qū)里，自動吸藻器在吸取厚達5 cm的微囊藻水華。4 優(yōu)勢藻種海洋中引起赤潮的主要藻種多為甲藻綱，常見的有：甲藻屬、膝蓋藻屬、多甲藻屬；湖泊水華產生以藍細菌為主：微囊藻屬、魚腥藻屬、束絲藻屬、顫藻等屬的一些種，有些能固氮。5 富營養(yǎng)化的檢測與防治監(jiān)測：N、P元素的含量，水體中N0.3mg/L、P0.03mg/L時，藻類生長加快。 日本學者提出，按下式計算： 耗O2量 無機N(g/L)

21、 無機P(g/L) 1500 若結果 1，富營養(yǎng)化將出現(xiàn)。 1評價水體富營養(yǎng)化的方法與AGP評價水體富營養(yǎng)化的方法是：觀察藍藻等指示生物；測定生物的現(xiàn)存量；測定原初生產力；測定透明度；測定氮和磷等導致富營養(yǎng)化的物質。將五方面綜合起來對水體的富營養(yǎng)化作出全面、充分地評價。為了控制排入水體的廢水量和水質，以便采取防止廢水對水體產生負面影響的措施，必須測定該廢水中藻類的潛在生產力(AGP)。AGP即藻類生產的潛在能力。把特定的藻類接種在天然水體或廢水中，在一定的光照度和溫度條件下培養(yǎng)，使藻類增長到穩(wěn)定期為止，通過測干重或細胞數(shù)來測其增長量。此即藻類生產的潛在能力(AGP)。 歐、美已制訂藻類培養(yǎng)試驗

22、標準法，日本也在使用。具體藻類培養(yǎng)試驗的培養(yǎng)方法如下：藻種：羊角月芽藻、小毛枝藻、小球藻屬、衣藻屬、谷皮菱形藻、裸藻屬、柵列藻屬、纖維藻屬、實球藻屬、微囊藻屬及魚腥藻屬等。 方法：將培養(yǎng)液用濾膜(1.2m)或高壓蒸汽滅菌器(121C，15min)除去SS和雜菌。取500mL置于L型培養(yǎng)管(1,000mL)，接入羊角月芽藻，將培養(yǎng)管放在往復振蕩器上(3040r/min)，20，光照度為4,000 6,000 lx條件下振蕩培養(yǎng)720d(每天照明培養(yǎng)14h，暗培養(yǎng)10h)后，取適量培養(yǎng)液用濾膜過濾，置105烘至衡重，稱干重，計算藻類中的干重即為該水樣的AGP。日本天然水體貧營養(yǎng)湖的AGP在1 mg

23、L，中營養(yǎng)湖AGP為l10mgL，富營養(yǎng)湖AGP為550mgL。若加人生活污水處理水，AGP明顯增加。 防治：加強生態(tài)管理：防止含N、P及生活污水未經處理直接排入河流；污水深度處理：徹底去除有機污染物；化學殺藻：漂白粉、CuSO4 (0.10.5mg/L)撒入產生赤潮的河流或海洋；生物殺藻劑：尋找藻類的致病微生物；混層法：人為增加溶氧，強力攪拌，防止藻類過度繁殖。這是“滇池藍藻水華污染控制技術研究”基地的重力斜篩自動脫水設備在對滇池藍藻水華進行脫水處理。脫水后形成的藻漿經去毒處理，成為上好的有機肥料或飼料。中科院水生所“滇池藍藻水華污染試驗技術研究”課題組示范區(qū)6.1 km2的滇池水面在治理中

24、水質逐漸好轉，成群的紅嘴鷗飛至湖面捕食、嬉戲。 返回第七章微生物的生態(tài)大氣中的微生物大氣中沒有固定的微生物種類。大氣中的微生物來源于土壤、水體和其他微生物源。 不同地點大氣中的微生物數(shù)量 地點微生物數(shù)量/CFum-3北極(北緯800)0海洋上空l-2市區(qū)公園200城市街道5000宿舍20000畜舍1000000-2000000第七章微生物的生態(tài)極端環(huán)境下的微生物極端環(huán)境下微生物的研究意義類群嗜熱微生物嗜冷微生物嗜酸微生物嗜堿微生物嗜鹽微生物嗜壓微生物抗輻射微生物 第七章微生物的生態(tài)動物體中的微生物 微生物和昆蟲的共生瘤胃共生發(fā)光細菌和海洋魚類的共生 第七章微生物的生態(tài)植物體中的微生物植物表面微

25、生物與植物病害微生物和植物根相互關系藍細菌和植物的共生固氮 第七章微生物的生態(tài)微生物和植物根相互關系 根際微生物(rhizosphere microorganisms) 菌根(mycorrhiza) 共生固氮 根瘤菌和豆科植物的共生固氮 放線菌和非豆科植物共生固氮 Rhizobium nodules on a pea root第七章微生物的生態(tài)人體微生物皮膚 口腔胃腸道 病原微生物通過水體的傳播病原微生物通過土壤的傳播病原微生物通過空氣的傳播通過水傳播的主要病原微生物及所引發(fā)的傳染病細菌病原微生物潛伏期臨床癥狀細菌空腸彎曲桿菌2-5天胃腸炎，常伴有發(fā)熱產腸道毒素大腸埃希氏菌6-36h胃腸炎沙門

26、氏菌屬6-48h胃腸炎，常伴有發(fā)熱；傷寒或腸外感染傷寒沙門氏菌10-14天傷寒 發(fā)熱、厭食、不適、短暫疹、脾腫大志賀氏菌屬12-48h胃腸炎，常伴有發(fā)熱和血樣腹瀉霍亂弧菌011-5天 胃腸炎，常有明顯的脫水小腸結腸炎耶爾森氏菌3-7天胃腸炎，腸系淋巴結炎，或急性末端回腸炎；可能類似闌尾炎病毒A型肝炎病毒2-6星期肝炎惡心、厭食、黃疸和黑尿諾沃克病毒24-48h胃腸炎短期輪狀病毒24-72h胃腸炎常有明顯脫水原生動物痢疾內變形蟲2-4星期 從溫和的胃腸炎到急性暴發(fā)性痢疾，有發(fā)熱和血樣腹瀉表吮賈第蟲1-4星期慢性腹瀉，上腹部疼痛，胃脹，吸收不良和消瘦第七章微生物的生態(tài)第三節(jié) 微生物與生物地球化學循

27、環(huán)碳循環(huán)氮循環(huán)硫循環(huán)磷循環(huán)鐵循環(huán)錳循環(huán) 第七章微生物的生態(tài)一、生物地球化學循環(huán)(biogeochemical cycles) 指生物圈中的各種化學元素，經生物化學作用在生物圈中的轉化和運動的過程。是地球化學循環(huán)的重要組成部分。第七章微生物的生態(tài)碳、氮、磷、硫的循環(huán)受二個主要的生物過程控制，一是光合生物對無機營養(yǎng)物的同化，二是后來進行的異養(yǎng)生物的礦化。實際上所有的生物都參與生物地球化學循環(huán)。微生物在有機物的礦化中起決定性作用，地球上90%以上有機物的礦化都是由細菌和真菌完成的。 二、碳循環(huán)（一）碳在生物圈中的總循環(huán)Carbon cycle/recycle第七章微生物的生態(tài)（二）碳循環(huán)主要途徑CO

28、2固定生物多聚物的分解（1）淀粉（2）纖維素和半纖維素（3）果膠質（4）木質素（5）脂類 第七章微生物的生態(tài)（1）淀粉分解在磷酸化酶作用下分解在淀粉酶作用下分解第七章微生物的生態(tài)（2）纖維素和半纖維素的分解纖維素化學組成纖維素酶微生物第七章微生物的生態(tài)微生物依次通過三種酶：內切葡萄糖酶、外切葡萄糖(纖維二糖水解酶) 和-葡萄糖苷酶(纖維二糖酶)完成對纖維素的分解。首先破壞纖維素的結晶狀態(tài)，打斷氫鍵，內切酶切開(1,4)糖苷鍵，外切酶從暴露的纖維鏈素末端切下二糖單位，最后-葡萄糖苷酶對纖維二糖水解得葡萄糖。第七章微生物的生態(tài)分解纖維素的微生物細菌、真菌、放線菌都有；好氧細菌： 粘細菌較多，如生孢

29、食纖維菌、食纖維菌、堆囊粘菌；鐮狀纖維菌、纖維弧菌。厭氧細菌：產纖維二糖芽孢梭菌嗜熱纖維芽孢梭菌真菌：青霉菌、曲霉、鐮刀霉、木霉及毛霉.第七章微生物的生態(tài)化學組成聚戊糖（木糖和阿拉伯糖）；聚己糖（半乳糖、甘露糖）；聚糖醛酸（葡萄糖醛酸和半乳醛糖）半纖維素的分解O2H2CO有氧分解有機酸、醇無氧分解單糖和糖醛酸O2H多縮醛酶半纖維素+半纖維素的分解第七章微生物的生態(tài)分解半纖維素的微生物細菌：芽孢桿菌、假單胞桿菌、節(jié)桿菌放線菌真菌：根霉、曲霉、小克銀漢霉、青霉、鐮刀霉第七章微生物的生態(tài)（3）果膠質化學組成 D-半乳糖醛酸以-1,4糖苷鍵構成的直鏈高分子化合物；存在于植物細胞壁和細胞間質中。造紙、制

30、麻廢水中亦含有果膠物質果膠的分解第七章微生物的生態(tài)分解果膠的微生物:好氧細菌：枯草芽孢桿菌、多粘芽孢桿菌、浸軟芽孢桿菌、無芽孢的軟腐歐氏桿菌；厭氧細菌：蝕果膠梭菌和費辛尼亞浸麻梭菌；真菌：青霉、曲霉、木霉、小克銀漢霉、根霉和毛霉；放線菌。第七章微生物的生態(tài)（4）木質素化學組成 苯丙烷單元通過醚鍵和碳碳鍵連接并難以被水解的復雜無定形高聚物。酶系 目前尚未完全清楚，研究較多的有：漆酶、木素過氧化物酶、錳過氧化物酶等第七章微生物的生態(tài)木質素降解微生物：白腐菌，屬于擔子菌，如干朽菌、多孔菌、傘菌；以黃孢原毛平革菌研究較多，其特點是培養(yǎng)溫度高（37），無性繁殖迅速，菌絲生長快且分泌木質素降解酶能力強，已

31、成為研究白腐真菌的模式微生物。厚孢毛霉；假單孢菌的個別種（5）脂類組成：由甘油和高級脂肪酸組成；酶系：脂肪酶脂肪+H2O脂肪酶甘油+高級脂肪酸類脂質+H2O磷肪酶類甘油或其他醇類+高級脂肪酸+磷酸+有機堿類蠟脂+H2O脂酶類高級醇+高級脂肪酸第七章微生物的生態(tài)第七章微生物的生態(tài)降解微生物好氧為主要種類細菌：假單孢菌、分枝桿菌、無色桿菌、芽孢桿菌和球菌；真菌：青霉、曲霉、枝孢霉、粉孢霉放線菌中的有些種。思考： 植物多聚物的降解產物去向？其生產和生態(tài)意義如何？第七章微生物的生態(tài)三、氮素循環(huán)（一）定義自然界中不同氮化合物的在微生物作用下的轉化過程。第七章微生物的生態(tài)（二）氮素循環(huán)途徑： 固氮作用 氨

32、化(脫氨)作用 硝化作用 硝酸鹽還原與反硝化作用第七章微生物的生態(tài)1、固氮作用（1）定義：N2被還原為氨和其它氨化物的過程。（2）類型：非生物固氮: 雷電、合成氨工業(yè)生物固氮: 占全部固氮量的75%左右。第七章微生物的生態(tài)生物固氮作用微生物：原核微生物如固氮菌、根瘤菌與豆科植物的共生固氮、弗蘭克氏放線菌與非豆科植物的共生固氮生物固氮作用反應式 N2+6e+6H+nATP NH3+nADP+nPi生物固氮(Biological Nitrogen Fixation)定義固氮微生物自生固氮菌共生固氮菌聯(lián)合固氮菌 分布于根際、葉面、動物腸道等處好氧自生固氮菌兼性厭氧自生固氮菌厭氧自生固氮菌根瘤 豆科植

33、物植物 地衣 滿江紅魚腥藻地衣滿江紅魚星藻根瘤菌和根瘤的形成根瘤與根瘤菌的形態(tài)根瘤菌特點感染性-結瘤專一性-互接種族有效性-固氮根瘤的形成根毛彎曲松馳變軟根瘤菌侵入根毛根瘤形成固氮作用生化機制生物固氮反應的6要素測定固氮酶活力的乙方法固氮的生化途徑固氮酶的產氫反應ATP的供應還原力及其傳遞載體固氮酶還原底物- N2鎂離子嚴格的厭氧微環(huán)境固二氮酶還原酶組份固二氮酶組份固氮作用生化機制 生物固氮總反應N2+8H+1824ATP 2NH3+H2+1824ADP+1824Pi電子來源丙 酮 酸(Fe4S4)2.2e- Fd.2e- Fd (Fe4S4)2 ATPADP+PiFeMoCo.2e- FeM

34、oCo 2NH3N2氧障第七章微生物的生態(tài)2、氨化(脫氨)作用（1）定義：有機氮化物轉化成氨(銨)的過程。（2）蛋白質的氨化氧化脫氨基作用；水解脫氨基作用；還原脫氨基作用；第七章微生物的生態(tài)（3）尿素和尿酸的氨化CO(NH2)2+2H2O (NH4)2CO3 NH3+CO2+H2O（4）參與微生物細菌、放線菌、真菌。3、硝化作用（1）定義好氧條件下，氨在硝化細菌作用下，被氧化成硝酸鹽的過程。 （2）硝化作用過程分兩步完成 第一步：氨被氧化成亞硝酸第二步：亞硝酸被氧化成硝酸 （3）參與的微生物亞硝酸細菌硝酸細菌第七章微生物的生態(tài)4、硝酸鹽還原與反硝化作用硝酸鹽還原包括同化硝酸鹽還原和異化硝酸鹽還

35、原。第七章微生物的生態(tài)同化硝酸鹽還原是硝酸鹽被還原成亞硝酸鹽和氨，氨被同化成氨基酸的過程。這里的氮化物被還原成為微生物的氮源。第七章微生物的生態(tài)異化硝酸鹽還原又分為發(fā)酵性硝酸鹽還原(fermentative nitrate reduction)和呼吸性硝酸鹽還原(respiratory nitrate reduction)。如呼吸性硝酸鹽還原的產物是氣態(tài)的N2O、N2，則這個過程被稱為反硝化作用。第七章微生物的生態(tài)呼吸性硝酸鹽還原中硝酸鹽作為末端電子受體被還原成亞硝酸鹽、氨或產生氣態(tài)氮(反硝化作用)。在反硝化過程中硝酸鹽經一系列酶的作用，細胞色素傳遞電子，最后被還原成N2O和N2，大量的N2O

36、、N2釋放到大氣中去。反硝化過程也是一個偶聯(lián)產能過程，但電子傳遞鏈較短，一個硝酸鹽還原過程產生2個ATP，反硝化細菌的生長緩慢。第七章微生物的生態(tài)具有異化硝酸鹽還原能力的微生物很多，大部分是異養(yǎng)的，少量自養(yǎng)，有的能兼營異養(yǎng)和自養(yǎng)。但它們都是好氧菌或兼性厭氧菌。反硝化作用的效應是造成氮的損失，降低氮肥效率，N2O的釋放會破壞臭氧層。自然界中，反硝化作用損失的氮可由固氮過程增加的氮得到平衡。 第七章微生物的生態(tài)硫循環(huán)硫的生物地球化學循環(huán)包括還原態(tài)無機硫化物的氧化，異化硫酸鹽還原，同化硫酸鹽還原，硫化氫的釋放（脫硫作用）。微生物參與所有這些循環(huán)過程。 第七章微生物的生態(tài)硫的氧化硫氧化是還原態(tài)的無機硫化物(如S0、H2S、FeS2、S2O22-和S4O62-等)被微生物氧化成