第二章现代微生物生态学

第一章一.微生物有哪些主要类群？有哪些特点？答：类群：1.真核细胞型；2.原核细胞型：细菌，放线菌，衣原体，支原体，立克次式体；3.非细胞型：病毒。

特点：1.体小，面积大2.吸收多，转化快3.生长旺，繁殖快4.分布广，种类多5.适应强，易变异二.你认为现代微生物学的发展有哪些趋势？答：研究领域有制药、治理环境污染等，微生物的基因科学，微生物病毒学，现代微生物学已发展出很多的分支学科，如病毒学，微生物基因组学，应用微生物（生物农药，浸矿微生物等），病源微生物（主要指细菌），海洋微生物，古细菌等，现代微生物学的研究主要集中在菌种的遗传背景，市场化应用等，食品微生物快速检测技术、食用菌的生产、功能性成分的提取等。

三.简述微生物与制药工程的关系。

答：1.人类除机械损伤外的疾病都是由微生物造成的2.微生物又是人用来防治疾病的常用方法3.微生物在自然环境中分布广泛来源很多4.微生物的代谢产物相当多样，可用于生物制药5.微生物和人之间的关系，涉及人、微生物、植物的协同进化6.遗传学与生态学名词对照：古菌域：Archaea 三域学说分为古菌域、细菌域、真核生物域，古菌域为其中一大类别。

（不确定）细菌域：bacteria 三域学说分为古菌域、细菌域、真核生物域，细菌域为其中一大类别。

（不确定）真核生物域：Eukarya 三域学说分为古菌域、细菌域、真核生物域，真核生物域为其中一大类别。

（不确定）微生物：microorganism 是所有形态体积微小的单细胞或者个体结构简单的多细胞以及没有细胞结构的低等生物的通称。

第二章一.比较下列各队名词①.原核微生物与真核微生物：原核微生物没有明显的细胞核，无核膜，核仁，无染色体，其细胞核为拟核，细胞内么有恒定的内膜系统，核糖体为70S型，大多为单细胞微生物。

真核微生物有明显细胞核，有各种细胞器，核糖体为80S型。

②.真细菌与古菌：相同点：以甲硫氨酸起始蛋白质的合成，核糖体对氯霉素不敏感，RNA聚合酶和真核细胞的相似，DNA具有内含子并结合组蛋白。

微生物生态学微生物生态学是研究微生物在自然界中的分布、种群组成、数量变动、生物地理分布规律以及微生物与环境的相互作用关系的科学。

微生物是地球上最古老、数量最多、多样性最丰富的生物群体之一，在地球生态系统中具有极其重要的地位和功能。

微生物生态学的研究对于揭示生物圈中微生物的生态分布规律、了解微生物参与地球生物化学循环以及应用于环境保护和生物技术等领域具有重要意义。

微生物生态学主要研究微生物在各种自然环境中的分布情况和种群组成。

地球上的各种环境如土壤、水体、空气、极地和深海等都是微生物的栖息地。

微生物能够适应各种极端环境，比如高温、低温、高盐、酸碱等，这使得它们具有广泛的生态适应性。

研究人员通过采集样品，进行微生物的分离培养和分子生物学技术分析，可以了解微生物的多样性和数量变动趋势。

微生物生态学还研究微生物在不同环境中的生物地理学分布规律。

地理位置、气候条件、土壤类型等环境因素对微生物的分布有着重要影响。

例如，富营养土壤中的微生物种类和数量会显著高于贫瘠土壤。

微生物生态学的研究可以揭示不同地理位置的微生物群落结构差异，从而了解各地微生物群落的特点和功能。

微生物与环境之间的相互作用也是微生物生态学的重要内容之一。

微生物参与了地球上各种生物圈的物质循环过程，如碳循环、氮循环和硫循环等。

微生物通过降解有机物和矿物质的转化，将其中的元素释放到环境中，影响着生态系统的结构和功能。

同时，微生物还参与了生物地球化学过程中的反应催化和能量转化，对维持地球生态系统的平衡具有重要的作用。

微生物生态学的研究不仅对于理解自然界中微生物的多样性、地理分布和生态功能具有重要意义，而且对于环境保护和生物技术等领域也有着广泛应用前景。

通过深入研究微生物的生态特征和功能，可以应用于环境污染修复、土壤改良、农业生产和食品工业等方面。

此外，微生物生态学还有助于发展微生物资源的有效利用和开发，为人类社会的可持续发展提供支持。

总之，微生物生态学作为一门重要的科学领域，通过研究微生物在自然界中的分布、种群组成、数量变动和与环境的相互作用关系，有助于揭示地球生态系统中微生物的生态规律，推动环境保护和生物技术的发展。

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，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？①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）；②微生物在地球物质化学循环中具有重要作用；③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；④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；⑤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？①正常自然环境中的微生物种类、分布及变化规律；②极端自然环境中的微生物；③微生物之间、微生物与动植物相互关系；④微生物在净化污染环境中的作用；⑤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。

微生物学重点名词解释第一章：原核微生物：细胞核无核膜包被、只有称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类。

磷壁酸：是大多数革兰氏阳性细菌细胞壁上的一种酸性多糖，以磷酸二酯键同肽聚糖的N-乙酰胞壁酸相结合。

主要成分是甘油磷壁酸和核糖醇磷壁酸。

脂多糖：是G-细菌的特有成分，位于细胞外壁层中。

它是由类脂A、核心多糖和O-特异性多糖三部分组成的类脂多糖类物质。

聚-β-羟丁酸：许多细菌的细胞质内常见的碳源类贮藏物，不溶于水，可溶于氯仿，可用卡罗蓝或苏丹黑染色，具有贮藏能量、碳源和降低细胞内渗透压的作用。

伴孢晶体：少数芽孢杆菌，如苏云金芽孢杆菌在形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体，称为伴孢晶体。

菌落和菌苔：单个细胞或一小堆同种细胞接种到固体培养基上，经过生长繁殖，形成肉眼可见的具有一定形态的子细胞生长群体，称为菌落。

许多菌落连成一片成为菌苔。

基内菌丝：又叫营养菌丝或一级菌丝，长在培养基表面或内部，菌丝无分割，可以产生各种水溶性、脂肪性色素，使培养基着色。

功能：吸收营养物质和排泄代谢废物。

异形胞：在丝状蓝细菌中，有少数细胞核其它细胞不同，形大、壁厚、专司固氮功能的细胞，称为异形胞。

放线菌：呈菌丝状生长、主要以孢子繁殖和陆生性强的原核生物。

缺壁细菌：由于人工方法或自然发生的缺少细胞壁的细菌，主要有L型细菌、原生质体、球状体和支原体等。

L型细菌：专指在实验室中通过自发突变而形成的遗传性稳定的细胞壁缺陷菌株。

鞭毛：某些细菌细胞表面伸出的长丝状、波曲的蛋白质附属物，从细胞膜内长出，伸出细胞壁外，具运动功能。

芽孢：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、壁厚、含水量低、抗逆性极强的休眠体。

第二章：真核微生物：细胞核具核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的生物。

2μm质粒：在酿酒酵母中发现的闭合环状超螺旋DNA分子，长约2μm，每个细胞中含60-100个，占总DNA的3%，复制受核基因组的控制。

第二章他感作用§1. 他感作用及其表现一、他感作用(Allelopathy)1. 他感作用的定义生存竞争是地球上一切生命体的根本属性，生态系统中的高等植物相互竞争水分、光照和土壤养分等是其重要内容之一。

在生存竞争过程中，植物形成了各自保护自己和战胜周围物种的方式，当这种保护方式是以化学方式为主时，就属于“他感作用”的范畴。

所以，他感作用是指一种有机体所产生的化学有毒物质，进入环境被另一种有机体所吸收，并抑制后者生长、发育和繁殖的现象。

Molisch（玛里斯，1937）首先给“他感作用”下定义，广泛地解释为：“各类植物之间的生物化学作用”，包括了不利和有利作用两个方面。

Rice（1974）在《他感作用》一书中将他感作用定义为：“一种植物所产生的化学有毒物质，进入环境对另一种植物的有害作用”。

与Molisch相似，Rice认为他感作用是一个包括了高等和低等植物的多种生物化学作用。

Muller(1970)所持的看法则不同，他认为应该将他感作用一词仅限于高等植物间的相互作用。

但这种区别很难划出一条明显的界限，因为低等植物常常也直接或间接地参与到高等植物间的化学作用之中，如一个植物产生的化学物质常常依赖于土壤微生物的作用才能使其有毒物质解毒或进一步合成其它无毒化合物等。

2. 他感作用物质与作用条件（1）他感作用物质高等植物间起抑制作用的化学物质叫他感作用物质或毒素。

他们都是典型的次生组分，并且分子量小、结构简单。

绝大多数已被证明的他感作用物质是挥发性萜类或挥发性酚类化合物（图3–1）。

图3–1 植物次生物质的代谢关系（仿Krebs, 1985）Whittaker(1972)指出，他感作用物质可能仅仅是植物对食草动物的取食反映在体内所产生的物质，因为它们所起的作用也是次生作用。

这种理论假定，取食抑制物质的释放，导致植物根、茎或叶分泌一些化合物，并进入环境，当它们被附近的其它高植物吸收时便能减轻相互间的竞争影响，以利自身的发展。

微生物生态学的基本理论和应用研究微生物是地球上最早出现的生命形式之一，它们在生态系统中发挥着重要的生物学和生物化学作用。

微生物生态学研究微生物在环境中的分布、演化、生态适应和生态功能。

微生物生态学的研究对于生态保护、生物资源利用和生物技术应用等领域都有重要的意义。

微生物生态学的主要理论包括：基础生态学理论、系统生境学和微生物群落学。

基础生态学理论是微生物生态学的核心，主要是研究微生物在环境中的生物学和生物化学特征，如生长、代谢、遗传、进化、适应和生态关系等。

系统生境学是指微生物和环境的相互作用，包括微生物的资源利用、废物处理、污染治理和生态恢复等方面。

微生物群落学是研究微生物在群体水平上的生态功能和生态调节作用，如微生物种类和数量的变化、微生物协同作用和生物能量流动等。

微生物生态学的应用研究主要包括：环境污染控制、生态修复、农业生产和药物开发等。

环境污染控制是微生物生态学的一个重要应用领域，微生物可以利用有机物和无机物进行酸化、碱化、腐蚀和抗污染等作用，达到净化环境的目的。

生态修复是指通过微生物的作用修复和重建生态系统，从而减轻或消除环境污染，保持生态平衡。

农业生产是将微生物应用于农业生产中，以增加土壤肥力、提高作物产量和品质，预防病虫害和保护环境等。

药物开发是利用微生物的生物化学和生物学特性制备药物，为人类健康服务。

微生物生态学的研究需要通过多种方法和手段进行，如现代分子技术、微生物培养技术、生物信息学、代谢组学和生命流式细胞术等。

现代分子技术可以对微生物生态系统进行快速准确的检测和分析，发现新的微生物种类和将微生物分类。

微生物培养技术可以获取单种微生物的生物学和生物化学特性，利用这些特性研究微生物与环境的相互作用和生物过程。

生物信息学则是对微生物进行基因和蛋白质组学研究的手段，通过对微生物代谢通路、基因表达和生物功能的分析，揭示微生物在环境中的生态和生物学特性。

代谢组学是将系统生物学在代谢水平上的应用，研究微生物代谢反应网络和代谢产物的组成，有助于揭示微生物的代谢过程和功能。

微生物生态学了解微生物在生态系统中的功能和影响微生物是地球上最为丰富和多样化的生物群体之一，与各种生态系统息息相关。

微生物生态学研究微生物在各个生态系统中的功能和影响，对于我们深入了解生态系统的结构和功能至关重要。

本文将探讨微生物在生态系统中的关键功能和对生态系统产生的影响。

一、微生物的生态功能1. 分解有机物在环境中，有机物质广泛存在，包括植物残骸、动物粪便等。

微生物通过分解有机物，将其降解为简单的化合物，进一步供能给其他生物。

这个过程被称为生物降解，是生态系统中物质循环的一个重要环节。

微生物中的分解菌种，如腐生菌和分解细菌，能有效分解有机物质，释放出二氧化碳、水和植物所需的营养元素。

这一功能对于维持生态系统的平衡和生物多样性具有重要意义。

2. 生产有机物质除了分解有机物，微生物还能利用无机物质进行光合作用，生产有机物质。

光合作用是指微生物通过光能转化和化学反应，将无机物质转化为有机物质的过程。

光合作用不仅是细菌、古菌和蓝藻等微生物的主要能量来源，也是整个生态系统的基础。

通过光合作用，微生物能够将太阳能转化为化学能，并固定碳元素，增加生态系统中的有机质。

3. 协助氮的循环氮是生命所必需的元素，然而大气中的氮气无法被大多数生物直接利用。

微生物在生态系统中发挥着重要的作用，通过氮的固定、积累和释放，促进氮的循环过程。

一类重要的微生物是固氮细菌，它们能够将大气中的氮气转化为可供植物利用的氨或亚硝酸盐。

此外，还有一些微生物能够通过反硝化作用将硝酸盐还原为氮气，从而恢复大气中的氮气。

这些微生物的功能使得氮在生态系统中能够进行高效循环，提供给其他生物所需的氮元素。

二、微生物对生态系统的影响1. 影响能量流动和养分循环微生物通过影响能量流向和养分循环，对生态系统的结构和功能产生重要影响。

微生物在生态系统中的相互作用能够调节能量和养分的分配，影响食物链和食物网的建立。

例如，微生物通过降解有机物质释放出的能量，是食物链中其他生物的能量来源。

微生物生态学及其生态学功能微生物生态学是一门研究微生物在自然界中的分布与生存状况、相互作用以及与环境的关系的学科。

微生物是地球上最原始、数量最多、活跃度最强的生物之一，也是生态系统中不可或缺的一部分，具有多种生态学功能。

一、微生物的分布与生存状况微生物在自然界中分布广泛，不仅存在于地球表面的土壤、水体、植物、动物等生物体内外，还存在于生命无法存在的深海和极地等极端环境中。

微生物的生存状况与环境因素密不可分，包括温度、水分、氧气、光照等因素。

例如，一些产生产气的细菌只能在完全缺氧的环境中繁殖；而一些灵敏的微生物则只能在暗处生存，受到光线的破坏。

二、微生物的相互作用微生物之间存在着各种相互作用，包括共生、竞争、捕食等。

共生是指两种不同种类的微生物之间相互依存的关系。

像蜜蜂与花之间的关系就是一种典型的共生例子。

竞争是指微生物之间争夺有限的资源，比如营养物、水分和空间等。

捕食则是指一种微生物主动寻找、利用、杀害另一种微生物的行为。

这些相互作用不仅影响着微生物自身的生存和繁殖，还对整个生态系统的稳定性和功能产生着广泛的影响。

三、微生物与环境的关系微生物对环境的影响不仅限于它们在生态系统中的角色，还包括它们的降解、循环和转化作用等。

微生物可以利用有机物和无机物来生长繁殖，同时也会由这些物质分解产生出二氧化碳、甲烷等气体。

此外，微生物还可以将一些有害的化学物质转化成不具有毒性的物质，如有机氯农药经微生物分解后会转化成无毒的二氧化碳和水等。

四、微生物的生态学功能微生物在生态系统中扮演了多种重要的角色，具有广泛的生态学功能。

其中最重要的功能之一是参与生物地球化学循环，如碳、氮、硫、铁等元素的循环与转换。

微生物也是养分循环的关键。

在土壤中，微生物参与有机物质的分解和养分的释放，这些养分又被植物吸收利用，直接或间接地影响着生物的生长生息。

此外，微生物还可以保持土壤的肥力和水分保持能力，使得生态系统能够更好地适应不断变化的环境。

第二章微生物的起源与进化第一节微生物的起源与化学进化Oparin-Haldane生命起源假说原始的地球呈熔化状态。

当逐渐冷却时则形成地核、地幔和地壳。

地球冷却时，二氧化碳、甲烷、氨、氮气、氢气、硫化氢、水蒸气等气体被挤压出地壳表面，形成地球周围的大气圈。

水蒸气的冷凝还形成了地壳表层的水圈。

地壳表面的水圈和大气圈与生命的起源密切相关。

Oparin-Haldane生命起源假说由俄罗斯科学家Oparin于1925年和英国科学家Haldane1930年独立提出生命起源假说的实验证据Stanley L. Miller和Harold C.Urey用来证明非生命合成有机物包括氨基酸和核酸碱基的实验装置整个装置内充满还原性气体，烧瓶加热产生水蒸汽，并在另一端冷凝。

在这个装置里，两个电极放电作为有机物合成的能量来源。

在Miller和Urey的实验中，首先由甲烷转化成甲醛和氰化氢，接着这些化合物结合产生尿素和甲酸，最后产生氨基酸（包括甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、缬氨酸、脯氨酸、天冬氨酸）。

在液态下，氨基酸形成蛋白质不易进行，在粘土的表面则易进行，粘土具有吸附性能和原始催化性能。

在外部化学条件或类似蛋白质的催化下，一些蛋白质可进行自我复制。

随后是碱基的合成；核酸的合成；核酸的转化等。

第二节微生物细胞的进化]将磷脂放入水中，也可自发形成团聚体，呈双分子层，类似细胞膜。

这种团聚体能够吸收外面的液体而生长，并能缢断凸出物而形成新的团聚体，后者很像酵母菌的芽殖。

这些团聚体具有一细胞器如酶、电子载体、叶绿体等的功能，可进行代谢、电子传递或光能作用。

由这些蛋白所形成的微球具有有限的催化能力和自我复制能力，更加接近化学进化产生细胞的中间形态。

在没有核酸时，能够自我复制的蛋白质微球可看成是最原始的细胞（朊病毒就只有蛋白质一种成份）。

这些最原始的细胞称为始祖生物（progenote）。

核酸的获得和利用促进了细胞结构与功能的发展。

细胞先利用核糖核酸（RNA），后来利用核糖核酸和脱氧核糖核酸（DNA）作为模板合成蛋白质。