微生物学-第七章 微生物生态学

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1、第七章微生物生态学第一节微生物在生态系统中的作用第二节自然环境中的微生物第三节微生物之间的相互关系第四节微生物与植物之间的关系第五节微生物与动物之间的关系有关基本概念：生态系统：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。生态学：研究生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系。微生物生态学：研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系。研究处于环境中的微生物，和与微生物生命活动相关的物理、化学和生物等环境条件，以及它们之间的相互关系的科学微生物生态系(MicrobialEcosyst

2、em)即是在某种特定的生态环境条件下微生物的种类、数量和分布特征，以及参与整个生态系中能量流动和生物地球化学循环的过程和强度的体系第一节微生物在生态系统中的作用一、微生物在生态系统中的角色1，微生物是有机物质的主要分解者2，微生物是物质循环中的主要成员3，微生物是生态系统中的初级生产者4，微生物是物质和能量的储存者5，微生物是地球上生物演化中的先锋种类二、微生物与生物地球化学循环生物地球化学循环是指生物圈中的各种元素，经生物化学作用在生物圈中的转化和运动。1,碳循环2，氮循环3，硫循环4，磷循环1,碳循环1.1、碳素循环的途径Carboncyc

3、le1.2、碳水化合物的分解直链淀粉----α（14）-糖苷键，支链淀粉----α（16）-糖苷键。淀粉在磷酸化酶的作用下，将葡萄糖分子一个一个地分解下来；淀粉在淀粉酶的作用下，先水解成糊精，再由糊精水解成麦芽糖，进一步在麦芽糖酶作用下水解成葡萄糖。纤维素----β（14）-糖苷键。纤维素在纤维素酶（内切葡萄糖酶，外切葡萄糖酶--纤维二糖水解酶，β-葡萄糖苷酶—纤维二糖酶）作用下分解成葡萄糖。半纤维素：半纤维素中含有多缩戊糖(阿拉伯糖和木糖)、多缩己糖（半乳糖和甘露糖）、多缩糖醛酸（葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸）等，在多缩糖酶作用下水解成单糖和糖醛酸

4、，被微生物吸收利用。1.3、果胶物质的分解果教物质是以半乳糖醛酸为主组成的高分子化合物，含有很多以链状结合的半乳糖醛酸基，它的羧基一部分与甲基脂化，一部分与阳离子结合成盐。原果胶在原果胶酶作用下分解成可溶性果胶和多缩戊糖，可溶性果胶在果胶甲基脂酶作用下分解成果胶酸和甲醇，果胶酸在多缩半乳糖酶作用下分解成半乳糖醛酸。1.4、木质素分解木质素的基本结构单位是由一个芳香环和一个3-C侧链组成的苯基—类丙烷，在真菌产生的胞外酶（木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶）作用下分解。1.5、脂类的分解脂肪在微生物脂肪酶的作用下水解为甘油和脂肪酸，脂肪酸进一步

5、被分解为乙酸。1.6、甲烷的形成二氧化碳存在，甲烷在乙醇代谢菌和甲烷产生菌的共同作用下生成甲烷和乙酸。2，氮循环2.1、氮素循环的途径Nitrogencycle2.2、含氮有机物的分解和氨化蛋白质、核酸、尿素、尿酸、几丁质等含氮有机物在各类微生物作用下分解，转化为氨（氨化作用）。几丁质是一类多缩氨基葡萄糖。在微生物几丁质酶的作用下水解为氨基葡萄糖和乙酸，氨基葡萄糖经脱氨基作用形成氨和葡萄糖。2.3、硝化硝化细菌：亚硝酸细菌（氨单加氧酶、羟氨氧化还原酶），硝酸细菌（亚硝酸氧化酶）。2.4、反硝化微生物还原NO3-产生气态氮的过程称为反硝化作用（硝

6、酸盐的异化还原）。在厌氧情况下进行。影响土壤反硝化作用强度的因素：1、有机质及NO3-含量；2、土壤含水量；3、土壤通气状况；4、土壤pH（6.0至微碱性）。2.5、生物固氮作用大气中的分子态氮在生物体内由固氮酶催化还原为氨的过程称为生物固氮。固氮微生物的共同点是当环境中缺少化合态氮时能够同化分子态氮，都是原核微生物。生物固氮作用可分为共生固氮、内生固氮、联合固氮、自生固氮四个类型。影响固氮作用的土壤因素：1、土壤C/N比；2，氧气（在低养分压下，更有利于一些需氧固氮微生物生长和进行固氮作用）。3，硫循环含硫有机物分解所生成的硫化氢，以及土壤中

7、的元素硫或硫的其它不完全氧化物在微生物的作用下进行氧化，最后生成硫酸，称为硫化作用。硫化细菌、丝状硫细菌、绿色和紫色硫细菌、极端嗜热菌。在无氧条件下，硫酸盐或其他氧化态的硫化物由于微生物的还原作用而形成硫化氢的过程称为反硫化作用。硫酸还原细菌。Sulfurcycle4，磷循环土壤中的大多数磷化物都是非水溶性的或微溶性的。能被稀酸或碳酸氢钠提取的磷一般被认为是微生物可以利用的有效磷；而可被树脂提取的小部分磷，即通过等离子交换而进入溶液的磷则被视为易变磷。土壤溶液中的磷水平一般在0.1—1ug/g。土壤中的有机磷：植酸（肌醇六磷酸）盐，核酸及其衍生

8、物，磷脂。植酸酶------植酸（肌醇六磷酸）盐，微生物卵磷脂酶------磷脂。土壤中的无机磷：一类是可给性的简单磷酸盐，如磷酸钙、磷酸铁、磷酸铝等