微生物与环境间的关系
举例说明微生物与环境间的关系
举例说明微生物与环境间的关系
微生物与环境之间的关系非常密切，它们之间相互作用和影响。
以下是一些具体的例子来说明这种关系：
1. 分解和循环营养物质：微生物是分解和循环有机物质的关键生物。
比如，它们可以将动植物遗体和排泄物等有机物质分解成更小的分子，释放出碳、氮、磷等营养物质，使它们回到生态系统中，支持其他生物的生长和发展。
2. 形成土壤结构：微生物可以分泌粘性物质，将土壤粘结在一起，形成更好的土壤结构。
这有助于提高土壤的通气性、保水性和抗侵蚀性。
3. 控制病原体：微生物可以抑制其他病原微生物的生长，从而减少病原体的数量。
例如，某些细菌可以产生抗生素，杀死或抑制其他有害微生物的生长。
4. 影响气候：微生物可以通过代谢过程产生大量的气体，如二氧化碳、甲烷和氧气等。
这些气体可以影响大气的化学成分和温度，从而对气候产生影响。
5. 污染清理：一些微生物可以降解一些有毒的化学物质，如石油和其他化学污染物。
它们将这些化学物质分解成无毒的分子，从而清理污染的土壤和水。
综上所述，微生物与环境之间存在密切的相互作用关系，微生物对环境的影响广泛而深远。
微生物在环境保护中的作用
微生物在环境保护中的作用微生物是地球上最为丰富和多样化的生命形式，它们在自然界中扮演着至关重要的角色。
无论是在维持生态平衡、促进营养循环，还是在环境治理和污染控制方面，微生物都表现出了巨大潜力。
在环保领域，微生物的应用正在逐渐受到重视，成为解决环境问题的重要力量。
本文将探讨微生物在环境保护中的多种作用，并通过具体案例分析其实际应用。
微生物的基本概念微生物主要包括细菌、真菌、藻类和病毒等，它们通常以单细胞或小型聚集体形式存在。
尽管微生物体积微小，但它们所蕴含的生命活动却十分复杂。
微生物能够通过代谢活动分解有机物质、固化氮元素、参与水循环等过程，为生态系统提供基础支持。
微生物在土壤环境保护中的作用土壤是农业生产和生态系统赖以生存的重要基础，其健康与否直接关系到作物的生长、食物的安全及生物多样性的维持。
微生物在土壤中扮演着重要的角色，主要体现在以下几个方面：1. 土壤肥力的提升微生物通过分解有机质释放养分，可以有效地提高土壤肥力。
例如，一些细菌能够将植物残体中的有机碳分解成植物可吸收的营养成分，使土壤中的养分得以循环利用。
此外，某些真菌能形成菌根，与植物的根系共生，从而提高植物对养分的吸收能力。
2. 土壤结构的改善微生物通过形成凝聚体和粘合剂等作用，有助于改善土壤的结构。
这些结构使土壤更具透气性和保水性，从而防止了水土流失及土壤侵蚀。
此外，良好的土壤结构也为植物根系的生长提供了更好的条件。
3. 土壤中有害物质的去除一些特定类型的微生物能够降解或转化土壤污染物（如重金属、农药残留等），从而减少这些有害物质对环境的影响。
例如，某些细菌通过吸附或化学转化将重金属离子固定在无害形态中，这为修复受污染土壤提供了可能的方法。
微生物在水体污染治理中的作用水体污染是当今世界面临的严重问题之一，传统的水处理方法需要耗费大量的人力、财力和时间，而微生物技术则为水体污染治理提供了新思路。
以下是微生物在水体治理中的几项具体应用：1. 生物降解许多有机污染物可以被特定类型的微生物降解，这一过程称为生物降解。
8 第五章 第3节 环境因素对微生物生长的影响
环境因素 对微生物生长的影响
1
外界环境对微生物作用的三种情况
外界环境条件适宜时，微生物生长旺盛，代谢 作用加速 外界环境条件不太适宜，微生物生长缓慢，代 谢作用受到一定程度的抑制 外界环境不适宜的情况达到微生物难以忍受的 程度，微生物生命活动受到严重影响，可能发 生变异或死亡
2
灭菌、消毒、防腐与无菌
35
X射线 αβγ射线 宇宙射线
100~150 低于100 很短
辐射单位
拉德（rad）吸收电离能量的量度，1rad相当于 每克物料吸收1×10-5J的能量
格雷（戈，Gy）相当于102rad D值：活菌数减少一个对数周期所需的射线剂 量（×104Gy）
36
（一）紫外线
太阳光的杀菌作用 原理：核酸吸收紫外线变性 200~280nm 穿透力弱，用途：空气消毒 器材物体表面消毒 富含脂肪和蛋白质食品 注意防护
最低pH，最高pH 最适pH：微生物最适宜生长繁殖的pH值
菌类 最适pH值范围
细菌 放线菌
酵母 霉菌
7.0~7.6 7.5~8.5
3.8~6.0 4.0~5.8
一般细菌和病毒对氢离子比霉菌和酵母对氢 离子敏感
48
酸性食品与非酸性食品
分类 酸性食品 pH ＜4.5 易滋长微生物 酵母、霉菌
非酸性食品
21
巴氏消毒法：＜100 ℃ 61~65 ℃、30min，72~75 ℃、10~15min 71~75 ℃，15~16s 80~95 ℃，瞬时 适用对象：高温会导致品质下降的食品 牛奶、啤酒、果汁、蜂蜜等
22
高压蒸汽灭菌法 原理：密闭容器中使水受热产生蒸汽，蒸汽压 力越大，蒸汽的温度越高。 121℃， 15~20min，可杀灭绝大多数微生物， 包括有芽孢的细菌。 适用对象：无菌水及耐高热的食品和物品
微生物与环境的关系
微生物与环境的关系
• 当今世界，对保护环境，促进社会经济与环境的协调发展，
•
• •
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实施可持续发展战略已达成共识，而搞好环境保护是实施可 持续发展的关键。保护环境涉及范围广，主要是消除污染和 保护生态环境，微生物在这两方面都有重要作用。 微生物不仅自然界物质循环过程中担当分解者的重要角色维 持生物圈的动态平衡，同时也是去除环境污染物的生力军。 微生物的作用 微生物种类和代谢途径的多样性，可以使各种有 机物得以 降解 其高效性可以使有机污染物在较短的时间内降解 其变异性可处理难降解的污染物 基因工程技术的发展：聚合酶链式反应（PCR技术）对常规 方法难以克隆的基因进行克隆，对降解联苯和多氯联苯的 bphC基因的克隆、可治理米糠油事件
• 高产微生物油脂菌种的选育及应用食品安全 • 该项目选育出国内油脂含量高达55%以上的菌种，采用液体发酵
和固体发酵两种工艺技术，培养条件粗放，提取采用自溶、酸水 解和有机溶剂萃取综合工艺，因此，油脂提取率高达48%，微生 物油脂种的不饱和脂肪酸的含量为56%以上。该项目开创了食用 和工业用油脂来源的新途径。微生物油脂不仅是人类理想的保健 食品，也是良好的饲料添加剂。该项目不论是菌种的含油率，还 是油脂的提取率均高于国外技术指标。该项目填补了国内微生物 油脂的空白，居国内领先水平。该项目研制的对虾蛋鸡的饲料填 加剂和脑黄金酱油等新产品，经初步应用已获得了明显的经济效 益和社会效益，应用前景非常好。 • 多不饱和脂肪酸具有促进大脑发育、防治儿童智力低下、老年痴 呆；防治心血管疾病、肿瘤和糖尿病，延缓衰老，提高中、老年 人的性欲等方面，均具有特殊的疗效。同时，粗制品做为微生物 饲料添加剂加入饲料中，可明显提高畜禽的消化吸收率，防病治 病，改善肉类和蛋的品质等。因此，该产品在生化药物、保健品 和饲料方面需求量是很大的。
微生物的生长与控制--环境因素对微生物生长的影响
一、环境因环素境对微因生素物对生长微的生影物响生长的影响概述－pH
３
值
➢ 环境pH值对微生物生长的影响：
➢影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对物质的吸收能力；
➢改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母菌在pH4.5-5产乙醇，
pH6.5以上产甘油、酸；
➢影响培养基中营养物质离子化程度，从而影响营养物质吸收，或有毒物质毒性；
微生物学基础
单元七 微生物的生长与控制
项目二 微生物生长的控制
一、环境因素对微生物生长的影响
１ 环境因素对微生物生长的影响概述 ➢ 微生物与环境之间相互影响和相互作用： ✔各种各样的环境因素对微生物的生长和繁殖有影响； ✔微生物生长繁殖也会影响和改变环境； ➢ 可以通过控制环境条件来利用微生物有益的一面，同时防止它有害的一面； ➢ 影响微生物生长的外界因素：
一、环境因素对微生物生长的影响
２ 环境因素对微生物生长的影响概述－温度 ➢ 中温型微生物（嗜温微生物）：最适生长温度为20℃~40 ℃，大多数微生物属于此类；
➢ 室温型主要为腐生或植物寄生，在植物或土壤中；
➢ 体温型主要为寄生，在人和动物体内。
一、环境因素对微生物生长的影响
２ 环境因素对微生物生长的影响概述－温度 ➢ 高温型微生物（嗜热微生物）：最适生长温度为50℃~60℃,主要分布在温泉、堆肥和 土壤中； ➢ 在高温下能生长的原因： ➢ 酶蛋白以及核糖体有较强的抗热性； ➢ 核酸具有较高的热稳定性（核酸中G+C含量高（tRNA），可提供形成 氢键， 增加热稳定性 ）； ➢ 细胞膜中饱和脂肪酸含量高，较高温度下能维持正常的液晶状态；
脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在4℃的冰箱中；
✔当温度过低，造成微生物细胞冻结时，有的微生物会死亡，有些
微生物多样性与环境稳定性之间的关系
微生物多样性与环境稳定性之间的关系微生物是地球上最早出现的生物之一，它们广泛存在于各种环境中，包括土壤、水体和空气中。
微生物多样性是指微生物群体中存在的不同物种的丰富度和多样程度。
环境稳定性是指环境中的生态系统对外部干扰的响应能力。
微生物多样性与环境稳定性之间存在着密切的关系，微生物多样性对环境稳定性的维持和恢复具有重要的影响。
首先，微生物多样性对环境稳定性的维持和恢复起着关键作用。
微生物多样性高的环境中存在着更多的不同物种，这些物种可以共同协同作用以防止入侵种群的过度增长。
例如，土壤中存在丰富的微生物群体可以降解有机物和污染物，从而减少其对环境的污染程度。
此外，微生物可以促进植物生长和养分循环，在环境中起到生态系统的关键角色。
因此，微生物多样性的丧失可能导致环境中不稳定性的增加。
其次，环境稳定性的提高有助于维持和促进微生物多样性。
稳定的环境条件可以为微生物提供适宜的生存和繁殖条件，从而使微生物群体得以稳定存在和繁衍。
相反，不稳定的环境条件可能导致微生物的死亡和物种的丧失。
因此，保护和改善环境稳定性对于维持和促进微生物多样性至关重要。
此外，微生物多样性与环境稳定性之间的关系还表现在生态系统的抗干扰能力上。
微生物多样性高的生态系统具有更强的抗干扰能力，能够更好地应对来自外部的干扰因素。
这是因为微生物多样性高的生态系统中存在着各种不同的功能型微生物，它们在环境中起着不同的作用。
当面临干扰时，某些微生物群体可能会遭受损失，但其他具有相似功能的微生物群体仍然可以发挥作用，保持生态系统的功能稳定。
因此，微生物多样性使生态系统具有较高的抗干扰能力，能够更好地适应和应对环境变化。
另一方面，环境的稳定性对于维持微生物多样性的平衡也非常重要。
稳定的环境条件可以提供稳定的资源供给和适宜的生存环境，从而促进不同物种的共存与协同作用。
相反，环境的不稳定性可能导致某些物种的灭绝和物种的丧失，从而降低微生物多样性。
因此，保护和维持环境的稳定性对于维持微生物多样性不可或缺。
微生物的生态
作用，藻类对无机元素的吸收利用，以及浮游动物和一发低系生，列变但后化不生，减使少动水污物体染通中物过的总存量食在。物浓而链度生对降物
有机体的摄取和浓缩作用等。
化学净化可使污染物的总量降低，
使水体得到真正净化。
一、水体中的微生物 4.污染水体的微生物生态学特征
当有机污染物排入河流后， 在排污点的下游进行着正 常的自净过程。沿着河流 方向形成一系列连续的污 化带，包括四个污染带： 多污带、α-中污带、β中污带、寡污带，这四个 带是根据指示生物的种群、 数量以及水质划分的。
二、微生物与生物环境间的关系 2.生物因子
③共生(mutualism) 微生物与动物间的共生 ★瘤胃微生物与反刍动物的共生
牛羊等反刍动物，草食，但它们本身没有分解纤维素的能力，而是靠瘤胃微生物帮 助分解，使纤维素变成能被牛羊吸收的糖类。瘤胃中生活着多种细菌和原生动物。 共生原理如下：
二、微生物与生物环境间的关系 2.生物因子
两种微生物紧密生活在一起，彼此依赖，相互为对方创造有利条件，有的达到了难以分 离的程度。生理上相互分工，组织上形成了新的结构，彼此分离各自就不能很好地生活。
微生物间的共生地衣:由菌藻（子 囊类真菌与藻类） 共生或菌菌（真 菌与蓝细菌）共 生的地衣。
二、微生物与生物环境间的关系 2.生物因子
地衣中的真菌和藻类已形成特殊形态的整体，在生理上相互依存。其中的藻类或蓝 细菌进行光合作用，为真菌提供养料，真菌以产生的有机酸分解岩石为藻类或蓝细 菌提供矿质元素。
一、水体中的微生物 1.淡水中的微生物
★腐败型水生微生物
随着人畜排泄物或病体污物而进入水体的动植物致病菌，一般难以长期生存，但由 于水体的流动，也会造成病原菌的传播甚至疾病的流行。
环境因素对微生物生长的影响
环境因素对微生物生长的影响要想控制微生物的污染，我们需要先了解微生物的生长和生存的特点。
微生物生长与生存是微生物与外界环境因素共同作用的结果，适宜的环境条件，微生物可以快速生长繁殖；当适宜的环境条件发生改变时，可引起微生物形态、生理生长、繁殖等特征的改变，从而抑制微生物的生长。
当环境条件的变化超过一定极限，则导致微生物的死亡。
一般来说，微生物的生长影响因素主要包括：01 温度温度是影响有机体生长与存活的最重要的因子之一。
按照微生物的最适生长温度可以将它们分为嗜冷型、嗜温型和嗜热型三大类。
其中，嗜温型微生物所占比例最大，其最适温度一般在25℃~43℃之间，它们也是引起绝大多数食品腐败变质的罪魁祸首。
在一般情况下，温度每升高10℃，生化反应速率增加一倍。
温度对微生物的影响主要表现在低于最适温度时，微生物的生理代谢活动受抑制，可以让食品微生物休眠，但不会导致死亡。
随温度的升高微生物生长速度逐渐升高，而高于最适温度时，生长速度随温度的升高而降低，直至超过耐受温度彻底失活死亡。
一般来说5~60℃是敏感温度，大部分的微生物可以在这个温度范围生长繁殖。
所以正确的食品保存是在5℃以下和60℃以上。
图1常见微生物生存温度02 水分活度水分活度对微生物细胞内其他化学反应和微生物的生长繁殖具有重要的影响。
因此，作为食品中水活度的关键决定因素，食品中的水活度和环境相对湿度对微生物生长的重要作用不言而喻。
水活度αｗ指食品中水分存在的状态，即水分与食品结合程度（游离程度）。
水活度用以预测食品的稳定性和微生物繁殖的可能性。
通常，当食品中αｗ低于0.5时，微生物是无法繁殖的；当食品中αｗ为0.95~1.00时，食品中的常见微生物将迅速繁殖，导致食品的腐败变质。
在日常生活中也常用烘干、晒干和熏干等方法来降低水活来保存食物。
图2不同食品的水分活度和微生物的耐受度03 PH微生物中多数细菌的最佳pH值为 6.5~7.5，适应范围pH4~10 ; 霉菌和酵母菌可在酸性或偏碱性环境生活,最喜欢 pH 3~6 的环境。
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内共生：蟑螂、蝉、蚜虫、象鼻虫与其细胞内的共生性细菌
这些细胞内的共生性细菌能为宿主提供B族维生素，使昆虫 能以缺乏维生素的植物为生。
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2. 与反刍动物的共生关系
反刍动物，如牛、羊、骆驼、长颈鹿等以植物的纤维素 为主要食物，它们在瘤胃中经微生物发酵变成有机酸和菌 体蛋白再供动物吸收利用。
真菌
提供所必需的矿质养料 有机酸
分解岩石中的某些成分
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生理上的共生： 共生菌从基质中吸收水分和无机养料； 共生藻进行光合作用，合成有机物；
使地衣能在十分贫瘠的环境中生存。
结构上的共生： 形成有固定形态的叶状结构： 真菌无规则地缠绕藻类细胞，或二者组成一定的层次排列。
地衣繁殖时，在表地面衣上--生---出藻球类状和粉真芽，菌粉的芽共中生含体有少量的藻类细胞
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根瘤菌与豆科植物间的共生 ------形成根瘤共生体
根瘤菌固定大气中的气态氮为植物提供 氮素养料；
豆科植物的根的分泌物能刺激根瘤菌的生 长，同时，还为根瘤菌提供保护和稳定的生
长条件。
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根 瘤 菌
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豆科植物根内侵 入线的形成
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菌根的作用： 1）分泌植物促生物质，如赤霉素、植物生长 激素等，多种维生素和氨基酸 2）对豆科植物的结瘤具促生作用 3）促进出芽的作用 4）对土壤传病害的生物调控作用 5）对植物病原线虫的生物控制
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（三）互生现象与发酵工业中的混菌培养
混菌培养又称混合培养（mixed cultivation）或 混合发酵（mixed fermentation）这是在深入研究微生
物纯培养（pure culture）基础上的人工“微生物生 态工程”。
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二、共生
共生（symbiosis）是指两种生物共居在一起，
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。
可以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，例如，含蜡状芽孢杆菌（B. cereus）的 “促菌生”，含地衣芽孢杆菌的“整肠生”等，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，这类活微生物制剂又称微 生态制剂。
相互分工合作、相依为命，甚至达到难分难解、合 二为一的极其紧密的一种相互关系。
“可分可合，合比分好”
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（一）微生物间的共生
最典型例子是菌藻共生或菌菌共生的地衣（lichen）。
菌藻共生 子囊菌（真菌）
菌菌共生
真菌
绿藻 蓝细菌
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光合作用
提供有机营养
绿藻或蓝细菌
第 九 章
微 生 物 的 生 态
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第二节 微生物与生物环 境间的关系
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第 九 章
微 生 物 的 生 态
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生物间的相互关系 既多样又复杂。
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微生物与任何一种生物之间的关系： 双方获益：共生、互利共栖、协同共栖、互养共栖 （++） 单方获益，对方受害：寄生、捕食、拮抗（+ – ）， （ – +） 单方获益，对方无害：偏利共栖、卫星状共栖、互生 （代谢共栖）（+0） 互不相扰：无关共栖（00） 一方受害，对方无益无损：偏害共栖（0 – ） 双方受损：竞争共栖（ – –）
瘤胃为里面居住的微生物提供了必要的营养和生长条件
8
人肠道内的菌群： 60-400种不同的微生物，占粪便干重1/3的是细菌， 其中厌氧菌占了绝大多数。
排阻、抑制外来致病菌；
提供许多人体所必不可少的维生素(如VB1、B2、B6、B12、 VK、烟酸、泛酸、生物素、叶酸等)、氨基酸等营养物；
产生若干种酶类：淀粉酶、蛋白酶
产气体和粪臭素：CO2, CH4, H2, H2S, NH3
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植物的内生菌根和外生菌根的横切面的图解
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第 九 章
微 生 物 的 生 态
医疗教育精品PPTຫໍສະໝຸດ （三）微生物与动物间的共生
1. 微生物与昆虫的共生 2. 瘤胃微生物与反刍微生物的共生
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1. 与昆虫的共生关系
外共生：例如白蚁与其肠道内的微生物之间的共生 食木质的白蚁自身并不能分解期望上纤维素，必须依赖肠道 中共生的原生动物和细菌通过厌氧发酵过程来分解纤维素。
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环境条件改变或着生部位改变：
正常菌群
致病菌
滥用抗生素； 人身体虚弱抵抗力下降； 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。
人体表面的正常菌群，一旦它们进入伤口也会引起感染。
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条件致病菌：人体的正常微生物菌群一旦进入非
和真菌菌丝，粉芽脱离母体散布到适宜的环境中，发育成新的地衣
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叶状地衣 （南极石耳）
壳状地衣 （南极丽石黄衣， 红色和赤星衣，
米黄色）
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第 （二九）微生物与植物间的共生
章
1. 根瘤菌与植物间的共生
微
2. 菌根菌与植物
生 物
的
生 态
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好氧性自生固氮菌
纤维素分解菌
提供固氮时的营养
分解纤维素 有机酸
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光照
硫酸盐还原
S
细菌
细胞底物 H2S
光合细菌 细胞底物
乙酸
CO2
CO2
硫酸盐还原细菌Desulfuromonas.acetoxidans与绿色光合细菌 Chlorobium sp.的互生机理
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6
第 九 章
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第 九 章
微 生 物 的 生 态
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一、互生
两种可单独生活的生物，当它们在一起时，通 过各自的代谢活动而有利于对方，或偏利于一方的
一种的生活方式，称为互生（metabiosis）。
“可分可合，合比分好”
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（一）微生物间的互生
土壤微生物中，互生关系十分普遍。
提供氮素营养物
微 生 物 的 生 态
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拉曼毛霉与一种红酵母，都是VB1需求者， 都只能合成硫胺素分子的一半结构；二者共栖时， 互相吸收对方分泌物而可以不需要VB1，此为代 谢共栖。
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（二）人体肠道中正常菌群与人的互生
人体肠道正常菌群与宿主间的关系：
互生关系（正常情况）
寄生关系（某些特殊条件下）
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