《无处不在的微生物》PPT课件
目录contents•微生物概述•微生物的生活环境•微生物的生理功能•微生物的应用领域•微生物与人类的关系•
未来展望与挑战01
微生物概述微生物是一类形体微小、结构简单、必须借助显微镜才能看到的生物。定义
根据形态和生理特征，微生物可分为细菌、真菌、病毒等几大类。
分类定义与分类
体形微小结构简单繁殖迅速
适应性强微生物的特点
01020304微生物的个体非常小，一般只有几微米到几百微米不等。微生物的结构相对简单，一般由细胞壁、细胞膜、细胞质等基本结构组成。微生物的繁殖速度非常快，可以在短时间内产生大量的后代。微生物可以适应各种环境，包括极端环境如高温、低温、高盐等。
自17世纪列文虎克发现微生物以来，科学家们对微生物的研究不断深入，揭示了微生物在自然界和人类生活中的重要作用。研究历史
目前，微生物学已经成为生物学的一个重要分支，研究内容包括微生物的形态、结构、生理、生态、遗传和进化等方面。同时，随着生物技术的发展，微生物在医药、农业、工业等领域的应用也越来越广泛。
研究现状微生物的研究历史与现状02
微生物的生活环境
土壤中数量最多的微生物，参与有机物的分解和转化。
细菌
真菌
放线菌通过菌丝连接土壤颗粒，改善土壤结构，促进植物生长。产生抗生素类物质，抑制病原菌的生长。030201土壤中的微生物
利用阳光、二氧化碳和水
进行光合作用，释放氧气。藻类参与水体中的有机物分解，维持生态平衡。细菌摄食细菌和藻类，控制藻类的过度繁殖。
原生动物水体中的微生物空气中的微生物细菌附着在尘埃或其他微粒上，随空气流动而传播。真菌孢子可随风飘散，遇到适宜条件时萌发。病毒通过飞沫、气溶胶等方式在空气中传播。帮助消化食物、合成维生素、增
强免疫力等。肠道微生物维持皮肤酸碱平衡、抑制病原菌生长。皮肤微生物
参与呼吸道黏膜免疫、防止呼吸道感染。
呼吸道微生物人体内的微生物03
微生物的生理功能0102
04物质代谢与能量转换
微生物通过摄取营养物质进行代谢，包括分解代谢和合成代谢两个过程。在分解代谢中，微生物将大分子物质分解为小分子物质，并释放能量。在合成代谢中，微生物利用能量将小分子物质合成细胞所需的复杂有机物。微生物的能量转换主要通过氧化磷酸化和光合磷酸化等途径实现。03微生物的生长包括个体生长和群体生长两个阶段，其中群体生长可通过生长曲线来描述。微生物的繁殖方式多样，包括二分裂、孢子形成、出芽生殖等。不同种类的微生物具有不同的繁殖周期和繁殖速度，受环境条件影响较大。微生物的生长和繁殖需要适宜的营养、温度、pH值等环境条件。010203
第３１卷第６期 ２０１１年１１月 大庆师范学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＤＡＱＩＮＧ ＮＯＲＭＡＬ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｖ０１．３ｌ Ｎｏ．６ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ．２０１ １
基因芯片技术在环境微生物分子
生态学研究中的应用
任国领，黄永红
（大庆师范学院，黑龙江大庆１６３７１２）
摘要：基因芯片技术是２０世纪９Ｏ年代发展起来的一门高新技术，其作为不依赖于微生物培养、高通量和高灵敏 度的新技术在环境微生物分子生态学研究中得到广泛的应用。环境微生物生态学研究主要包括环境中微生物的 种类、数量、功能、动态变化规律以及环境因子、微生物种群和数量对微生物及环境的影响。探讨了基因芯片技术 在微生物群落和多样性、微生物功能基因以及微生物群落动态变化和相互作用关系等环境微生物分子生态学研究 中的应用。 关键词：分子生态学；基因芯片；微生物群落；环境微生物 作者简介：任国领（１９８０一），男，河南商丘人，大庆师范学院生命科学学院教师，博士，从事微生物采油技术研究；黄 永红（１９６０一），女，黑龙江绥化人，大庆师范学院科研处教授，从事微生物采油和分子生物学技术研究。 基金项目：大庆油田有限责任公司科技项目（ｄｑｃ一２００９一Ｓｅ—ｋｙＯ０１）。 中图分类号：Ｑ８９文献标识码：Ａ文章编号：２０９５—００６３（２０１１）０６—０１０１—０４收稿日期：２０１０—１２—０１
０引言
基因芯片技术是２Ｏ世纪９０年代发展起来的一项由分子生物学、物理学、微电子学、计算机科学等多 学科交叉而形成的高新技术。最初，美国斯坦福大学研制的第一个基因芯片是用来进行基因表达研究 的…，但是随着基因芯片技术的不断完善，基因芯片已经广泛应用到基因图谱绘制、基因表达谱分析、功
能基因组学研究、疾病诊断、药物筛选、环境监测等多个领域。环境微生物体系是一个高度复杂的生态体 系，主要体现在环境条件（化学组成、温度、湿度、盐度、ＰＨ值等）、菌群结构和数量、菌群功能和相互之间 关系等都高度复杂可变。传统的微生物生态学研究主要是通过微生物的选择性培养，再进行鉴定和分类， 只能鉴定出占环境微生物的０．１％一１％＿２ ；而环境微生物分子生态学研究是指通过分子生物学手段研究
分子生物学技术在浮游病毒生态学研究中的应用
摘 要: 病毒是海洋及淡水微生物群落的重要组成部分，在调控微生物环路、驱动生物地球化学循环、维持浮游植物与细菌多样性等方面发挥着重要作用。然而，传统的病毒培养及定量技术难以对浮游病毒群落结构与多样性进行深入而全面的解析。微生物分子生态学技术的快速发展及广泛应用为此提供了新的途径。本文概述了克隆文库分析方法、脉冲场凝胶电泳(PFGE)技术、DNA指纹图谱、DNA微阵列、宏基因组技术等分子生物学技术方法的基本概念及其在研究浮游病毒的种群结构与遗传多样性及其与环境因素之间的相互关系等方面的应用状况。
关键词：分子生物学技术；浮游病毒；分子生态学；群落结构；遗传多样性
自20世纪80年代以来，研究人员发现病毒广泛存在于海洋及淡水环境中，构成水生微生物群落的重要组成部分[1]，其丰度高于细菌1–2个数量级别，每升水中的数量高达109个病毒粒子[2]。科学家曾推测，如果将海洋中庞大数量的病毒头尾相连排成一列，长度将比地球附近的60个星系相互间的距离总和还要长[3]。这一惊人发现使得人们对病毒在水环境中的生态学意义有了重新认识，同时也激发了人们对病毒生态学功能的研究兴趣。如今，海洋及淡水中的病毒及其在生态系统中的作用是病毒学与生态学研究相互渗透而成的一个新的研究方向，成为水环境科学研究的热点之一[4, 5]。浮游病毒是一个生态学概念，指悬浮于水体中的各类病毒，包括噬菌体、噬藻体、真核藻病毒和其他动植物病毒等[6]。以原核生物为宿主的噬菌体与噬藻体是浮游病毒的主要类群，具有丰富的遗传多样性。它们虽然个体极为微小，但十分活跃，是水生态系统结构与功能的重要调控者，在调节水体微生物种群大小、结构与多样性方面具有显著作用，而且在微生物食物环、生物地球化学循环、微生物之间的遗传物质转移，以及全球气候变化等方面起着不可忽视的作用[7]。浮游病毒是引起水生态环境中浮游细胞生物死亡的主要因素之一，对影响微生物群落结构演替与水体初级生产力等起着重要作用[8]。浮游病毒的群落结构及多样性研究，有助于人们更加深入地认识浮游病毒在水生态系统中的地位与功能及其宿主微生物之间的相互关系，甚至为开发浮游病毒及其基因资源用于改善与保护水生态环境具有重要意义。对于浮游病毒的研究，最初着重于新病毒的分离鉴定、形态特征、生物学特性以及与宿主相互关系的研究，而关于它们在水体中的种群结构及其与环境因素之间的生态学意义所知甚少。直到20世纪90年代后，随着微生物分子生态学技术在微生物多样性及生态功能研究中的广泛应用，为研究浮游病毒遗传多样性提供了新的方法。微生物分子生态学技术涉及生物学、基因组学和生物信息学等学科的理论知识，主要以病毒基因组 DNA的序列信息为依据，通过检测浮游病毒种群
环境工程微生物学5~9章
第五章 微生物的生长繁殖与生存因子
1、微生物群的生长的研究方法
微生物的培养方法有分批培养和连续培养
-分批培养
分批培养是讲一定量的微生物接种在一个封闭的，盛有一定体积液体培养基的容器内，保持一定的温度，pH，溶解氧，微生物在其中生长繁殖，结果出现微生物的数量由少变多，达到高峰后又有多变少，甚至死亡的变化规律。这就是微生物的生长曲线。
-停滞期
特点：（1）代谢活跃，个体体积重量增大；（2）不立即进行分裂增殖，数量不变，甚至变少。
缩短或消除停滞期的方法：（1）采用处于高效菌群对数期的菌种；（2）增大接种量；（3）保持接种前后所处的培养介质和条件一致。
-对数期
特点：（1）繁殖速度最大；（2）平均代时最短；（3）形态、染色、生物活性都很典型。
-静止期
特点：（1）消耗了大量营养物质，代谢毒物增多；（2）死亡率=出生率。
-衰亡期
特点：死亡率>出生率（相当于内源呼吸阶段）
连续培养
定义：是细胞培养对数期后，以一定速率流入新鲜培养基，并利用溢流方式等流出培养物，使容器内培养物或细菌达到动态平衡。微生物生长维持在某一对数生长期的生长速率。
-恒浊连续培养（细菌以最高生长速率生长）
恒浊连续培养是使细菌培养液的浓度恒定，以浊度为控制指标的培养方式。
-恒化连续培养（使细菌在低于最高生长速率的条件下生长繁殖）
恒化连续培养是维持进水中的营养成分恒定，以恒定流速进水，以相同流速流出代谢产物。
2、细菌生长曲线在污水生物处理中应用
-常规活性污泥法利用生长速率下降阶段的微生物，包括减速期、静止期。
-生物吸附法利用生长速率下降阶段的微生物。
-高负荷活性污泥法利用生长速率上升阶段（对数期）和生长速率下降阶段（减速期）的微生物。
-有机物含量低的污水，利用内源呼吸阶段（衰亡期）的微生物。
-为什么常规活性污泥法不利用对数生长期的微生物而利用静止期的？
（1）对数生长期的微生物虽然生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除污水中的有机物，但相应要求进水有机物浓度高，则出水的绝对值也相应提高，不易达到排放标准。（2）对数期的微生物生长繁殖旺盛，细胞表面的黏液层和荚膜尚未形成，不易自行凝聚成菌胶团，沉淀性能差，致使出水水质差。
