微生物生态学的基础知识与方法
微生物生态学(生态学二级学科)
主要图书
主要图书
1.陈声明,吴甘霖.微生物生态学导论 : Introduction to microbial ecology.高等教育出版社, 2015.
2.池振明.现代微生物生态学.第2版.科学出版社, 2010. 3.宋福强.微生物生态学[M].化学工业出版社, 2008.
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定义
定义
研究微生物与其他生物和环境之间相互关系及其生态功能的学科。群与多样性 2.微生物群落构建与演替 3.微生物生态功能 4.微生物对全球变化的响应与调控机制
研究方法
研究方法
微生物生态研究方法可分为三大类：①传统的研究方法，包括分离培养法和野外真菌子实体调查方法。②生 理生化方法，常用的主要有磷脂脂肪酸法、微孔板法、麦角甾醇法等。③分子生物学方法，主要包括实时荧光定 量聚合酶链式反应技术、稳定性同位素示踪技术、扩增子高通量测序技术、宏基因组高通量测技术、宏转录组高 通量测序技术、宏蛋白组分析技术、宏代谢组分析技术等。
微生物生态学（生态学二级学 科）
生态学二级学科
01 定义
03 研究方法
目录
02 研究内容 04 主要图书
基本信息
微生物生态学（Microbial Ecology）是生态学的二级学科。 2018年6月5日，国务院学位委员会生态学 科评议组发布了生态学二级学科方向，包括动物生态学、植物生态学、微生物生态学、生态系统生态学、景观生 态学、修复生态学和可持续生态学七个二级学科方向。
微生物基本知识
第二节、 第二节、微生物学
微生物学的研究对象和任务 微生物在生物界中的地位 人类对微生物世界的认识史 微生物学的发展促进了人类的进步 微生物的五大共性
一、微生物学的研究对象和任务
微生物（microbe）是一切肉眼看不见或 看不清楚的微小生物总称。它们是一些 个体微小，构造简单的低等生物，因此， 微生物类群十分庞杂，包括三部分：原 核类，真核类，非细胞类
4.分子生物学发展阶段（成熟期） 4.分子生物学发展阶段（成熟期）
J.D.Waston(李斯特), H.F.C.Crick(柯赫 柯赫) 发现DNA双螺旋模型
成熟期特点： 成熟期特点：
微生物学成为十分热门的前沿基础学 科 微生物成为生物学研究中的最主要对 象 生物工程中，发酵工程是最成熟的应 用技术
提出科赫准则
柯赫准则：
（1）、某一种微生物，当被怀疑是病原体 时，它一定伴随着病害而存在。 （2）、必须能自原寄主分离出这种微生物， 并培养成为纯培养。 （3）、用已纯化的纯培养微生物，人工接 种寄主，必须能诱发与原来病害相同病害。 （4）、必须自人工接种发病的寄主内，能 重新分离出同一病原微生物并培养成纯培养。
第一节、 第一节、微生物的概念与分类
1、 概念 、
什么是微生物? 形体微小、 什么是微生物 形体微小、单细胞或个体结 构简单的多细胞、 构简单的多细胞 、 甚或无细胞结构的低等 生物的通称等. 生物的通称等
微生物是生物的一大类，形体微小、构造简单、 微生物是生物的一大类，形体微小、构造简单、 繁殖迅速，广泛分布在自然界中， 繁殖迅速，广泛分布在自然界中，是一群在化 学显微镜或电子显微镜下放大几千倍， 学显微镜或电子显微镜下放大几千倍，甚至上 万倍才能看得到的微小生物。 万倍才能看得到的微小生物。
微生物学实验ppt课件
器材与试剂的选用原则
03
如无菌操作、适用性、经济性等
02
细菌形态与结构观察
细菌培养及形态特征
01
02
03
细菌培养方法
包括需氧培养、厌氧培养 和兼性厌氧培养等，不同 种类的细菌需要不同的培 养条件。
细菌菌落特征
观察细菌在固体培养基上 形成的菌落，了解其形状、 大小、颜色、透明度等特 征。
细菌细胞形态
05
微生物代谢活性测定
生长曲线测定方法
直接计数法
通过显微镜直接观察并计数微生物数量，适用于较大微生物如细 菌、酵母菌等。
比浊法
利用微生物生长引起培养液浊度变化来测定生长曲线，操作简便 但易受杂质干扰。
平板菌落计数法
将待测样品稀释后涂布于固体培养基表面，培养后计数形成的菌 落数，适用于可形成菌落的微生物。
原理
病毒必须寄生在活细胞内才能增 殖，通过提供适宜的细胞环境， 使病毒在细胞内复制并产生子代
病毒。
病毒检测技术及应用
免疫学方法
利用抗原抗体特异性结合的原理，通过酶联免疫吸附试验 （ELISA）、免疫荧光技术等检测病毒抗原或抗体。
分子生物学方法
基于病毒核酸的特异性，利用PCR、实时荧光定量PCR等技术扩增 并检测病毒核酸。
微生物学实验ppt课件
contents
目录
• 实验基础知识 • 细菌形态与结构观察 • 真菌形态与结构观察 • 病毒培养与检测技术 • 微生物代谢活性测定 • 微生物遗传与变异研究 • 微生物生态学及环境因子影响研究
01
实验基础知识
微生物学概述
类生活中的作用：如 生态平衡、发酵工业 等
生理生化鉴定
利用真菌的生理生化特性，如营养需 求、代谢产物等，进行进一步的分类 鉴定。
微生物基本知识
七、微生物的基础应用
被大量用作工业发酵 被用作环保、如降解塑料、处理废水、 废气等，可再生资源的潜力极大。 在食品、饮料工艺方面及药物制剂微生 物学 被广泛用于传染病的控制与治疗
八、细菌介绍
1.细菌的大小和形态：体积很小,常以微 米为测量单位.根据其外形可分为球菌、 杆菌、螺旋菌三大类。 2.细菌细胞的基本结构：细胞壁、细胞膜、 细胞质、核质。（鸡蛋结构） 3.细菌细胞的特殊结构：荚膜、芽胞、鞭 毛、菌毛等。
3、出现致热原的原因 ： ①药物原料本身含有热原，或在配制过程中污染， 储存期间产生热原或发霉变质。 ②输液器及各种用具被致热原污染。 ③输液前液体配制及输液时的操作不规范，引起 液体污染。 4、对输液器具及所输注液体的处理 ： 应将输液器具及所输注的液体尽快送检验科进行 热原检测及细菌学培养。
高温干燥 干热法。利用高温破 一般要求温 适用可耐高温的 灭菌 坏微生物 度160℃以上 设备的零部件
高压蒸汽 湿热法。利用高压蒸 一般为饱合 灭菌 汽使细菌蛋白质凝固 蒸汽 变性 气体灭菌 药物法。利用某些气 某些气体对 体如环氧乙烷、甲醛 环境的温度、 等的灭菌作用 湿度有特定 要求 适用于可耐高温 的零部件、无菌 服 适用于对热敏感 的物体及厂房
10、输液反应
1.范围：输液反应实际应该包括药物过敏反应、热原反应、菌污 染反应。 1.1 药物过敏反应 也称药物变态反应，是指机体再次接触某一药物相同抗原或 半抗原时，发生的一种以机体生理功能紊乱或组织损伤为主的特 异性免疫应答 1.2热原反应：是指由致热原（通常是由细菌内毒素）引起的反应。 1.3菌污染反应：是指由于液体或输液器具被细菌污染引起的不良 反应 临床以热原反应和药物过敏反应 最为常见，二者症状有相似之处， 都表现为：都可以出现寒战、发热、头痛、恶心、呕吐、心悸、 胸闷、低血压休克等
微生物学：微生物相互作用与微生物生态学
(4)捕食作用 Predation
蛭弧菌
普遍存在
捕食者蚕下或攻击猎物, 一般的结局是猎物死亡
自然界中捕食性细菌的实例
(a) 周质捕食者蛭弧菌, 穿透细 胞壁, 在质膜外生长 (b) 吸血球菌以附生模式攻击细 菌猎物 (c) 显示潜入杆菌攻击敏感细菌 时在细胞质中的位置
吸血球菌 潜入杆菌
(5)寄生 Parasitism
• 一种微生物催化的异化硝酸盐还原过程, 通过一系列的氮氧化物中间 产物, 最终生成分子氮.
• NO3- + 5H2 + 2H+ -> N2 + 6H2O • NO3- -> NO2- -> NO -> N2O -> N2 (narG, nir, norB, and nosZ)
反硝化 作用
(反硝化 假单胞菌)
氧气对有机物分解的影响
微生物在有氧条件和厌氧条件下分解复杂有机物形成不同的产物
好氧碳利用
还原性产物的氧化
复杂有机物
化能异养微生物
化能自养微生物
厌氧碳利用
复杂有机物
各种化能异养 微生物
甲烷生成
甲烷底物生产者 及产甲烷微生物
基础硫循环 The Basic Sulfur Cycle
光能合成和化能合成微生物对环境硫循环过程具有贡献. 脱硫弧菌和相关微生 物将硫酸盐和亚硫酸盐进行（异化）还原. 同化硫酸盐还原则形成有机硫的形 式. 脱硫单胞菌、嗜热古菌或高盐沉淀物中的蓝细菌将元素硫还原成硫化物. 硫能被广泛的好氧化能营养型和好氧及厌氧光营养型微生物氧化.
偏害共栖: 微生物-微生物之间 的反作用，琼脂培养基上产生 的抗生素抵制敏感细菌的生长
(7)竞争 Competition
生态学基础知识
生态学基础知识生态学是一门研究生物与环境相互关系的科学，它涵盖了从微观的分子层面到宏观的生态系统层面的广泛内容。
这门学科对于我们理解自然界的运行规律、保护生物多样性以及实现可持续发展都具有极其重要的意义。
首先，让我们来了解一下生态学中的生物因素。
生物包括植物、动物、微生物等各种生命形式。
在一个生态系统中，生物之间存在着复杂的相互关系，比如捕食与被捕食关系。
老虎捕食鹿，鹿吃草，这就是一个简单的食物链。
而在这个食物链中，每种生物的数量和分布都会影响到其他生物的生存和繁衍。
竞争关系也是常见的，比如同一片森林中，不同的树种可能会竞争阳光、水分和土壤中的养分。
此外，共生关系也很有趣，比如豆科植物和根瘤菌，根瘤菌能够帮助植物固定氮元素，而植物则为根瘤菌提供生存的场所和营养。
环境因素在生态学中同样至关重要。
环境包括非生物环境和生物环境。
非生物环境包括阳光、温度、水分、土壤、空气等。
阳光是地球上几乎所有生命活动的能量来源，不同的生物对阳光的需求和适应方式各不相同。
比如，向日葵会随着太阳的移动而转动花盘，以获取更多的阳光。
温度对生物的分布和生理活动有着显著影响。
有些生物能够在寒冷的极地生存，是因为它们具备特殊的抗寒机制，如厚厚的皮毛或特殊的血液流动方式。
水分是生命不可或缺的物质，沙漠中的植物往往有着发达的根系，以吸收稀少的水分。
土壤的质地、肥力和酸碱度会影响植物的生长和分布。
生物环境则指的是周围其他生物对某一生物的影响。
比如，寄生生物会依赖宿主生物生存，同时可能对宿主的健康造成损害。
互利共生的生物相互依存，共同受益。
生态系统是生态学研究的一个重要层次。
生态系统包括森林生态系统、草原生态系统、海洋生态系统、湿地生态系统等等。
森林生态系统中，树木是主要的生产者，通过光合作用将阳光转化为有机物。
各种动物是消费者，它们以植物或其他动物为食。
微生物则扮演分解者的角色，将动植物的遗体和排泄物分解为无机物，重新回到环境中，供生产者利用。
(完整版)微生物学实验指导书
03微生物在自然界和人类生活中的作用阐述微生物在生态系统、工业生产、医疗卫生等领域的重要性。
01微生物的定义与分类包括细菌、真菌、病毒等微生物的基本概念和分类方法。
02微生物的生物学特性介绍微生物的形态、结构、生理生化特性等。
微生物学概述01实验室安全制度包括实验室安全守则、危险标识识别、紧急情况下的应对措施等。
02实验操作规范介绍实验前准备、实验过程中的操作规范、实验后清理等注意事项。
03生物安全阐述生物安全的概念、生物安全级别的划分及相应防护措施。
实验室安全与规范介绍显微镜的种类、使用方法和维护保养。
显微镜介绍离心机的类型、使用方法和维护保养。
离心机阐述培养箱和摇床的工作原理、使用方法和注意事项。
培养箱与摇床包括分光光度计、电泳仪、PCR 仪等设备的简要介绍和使用方法。
其他常用设备常用仪器与设备实验报告格式包括标题、作者、摘要、正文、结论、参考文献等部分的撰写要求。
数据处理与图表制作介绍数据处理的方法、图表的制作规范及注意事项。
实验结果分析与讨论阐述实验结果的分析方法、讨论实验结果的合理性及可能存在的问题。
实验报告提交与评审说明实验报告的提交方式、评审标准及相关注意事项。
实验报告撰写要求03根据实验需求，选择适当的培养基类型，如营养琼脂、马丁氏琼脂等。
选择合适的培养基按照培养基配方准确称量各成分，加入蒸馏水或去离子水，加热溶解后调整pH 值。
配制培养基将配制好的培养基分装到试管、培养皿等容器中，采用高压蒸汽灭菌法或干热灭菌法进行灭菌处理。
培养基分装与灭菌培养基制备与灭菌微生物接种与培养接种前准备准备好无菌操作台、无菌接种环、酒精灯等接种工具，确保无菌操作环境。
微生物接种采用划线法、倾注法等方法将待测微生物接种到培养基上。
培养条件设置根据微生物的生长需求，设置好培养温度、湿度和光照等条件。
观察前准备准备好显微镜、载玻片、盖玻片等观察工具，确保无菌操作环境。
微生物形态观察通过显微镜观察微生物的形态、大小、排列方式等特征，记录并描述观察结果。
生态基础学必考知识点归纳
生态基础学必考知识点归纳生态学是研究生物体与其环境相互作用的科学，它涵盖了生物群落的结构、功能、动态以及与环境的相互关系。
以下是生态学的一些必考知识点归纳：1. 生态学的定义和分支：生态学是研究生物与其环境之间相互作用的科学，包括植物生态学、动物生态学、微生物生态学等分支。
2. 生态系统：生态系统由生物群落和非生物环境组成，它们相互作用形成了一个功能整体。
3. 生物群落：生物群落是指在一定时间和空间范围内，相互关联的生物种群的集合。
4. 物种多样性：物种多样性是生态系统中不同物种的数量和种类的多样性。
5. 生态位：生态位是指一个物种在生态系统中的位置，包括其对资源的利用方式和与其他物种的关系。
6. 能量流动：生态系统中的能量流动遵循从生产者到消费者再到分解者的过程，能量在每个营养级之间传递时会有损失。
7. 物质循环：生态系统中的物质循环包括水循环、碳循环、氮循环等，这些循环过程保证了生态系统中物质的持续供应。
8. 生态演替：生态演替是指生物群落随时间的变化过程，包括初级演替和次级演替。
9. 生态平衡：生态平衡是指生态系统中生物和非生物因素相互作用达到一种相对稳定的状态。
10. 环境压力与适应：环境压力是指生物面临的各种环境挑战，如温度、湿度、食物供应等，而适应则是生物对这些压力的响应。
11. 种群动态：种群动态包括种群的增长、衰退和稳定状态，受到出生率、死亡率、迁移率等因素的影响。
12. 竞争与共生：竞争是指同一生态位的物种之间为资源而斗争，而共生则是指不同物种之间的互利关系。
13. 人类活动对生态系统的影响：人类活动如城市化、工业化、农业扩张等对生态系统产生了深远的影响，包括生物多样性的丧失、栖息地的破坏等。
14. 保护生态学：保护生态学是研究如何保护和恢复生态系统的科学，包括物种保护、生态系统管理和可持续发展等。
15. 生态系统服务：生态系统服务是指生态系统为人类社会提供的直接或间接的利益，如净化空气、调节气候、提供食物等。
生态学基础知识总结
生态学基础知识总结生态学是研究生物与环境相互关系的科学，它涉及到生物在自然界中的生存、繁衍、分布以及与周围环境的相互作用。
对于我们理解生命的奥秘、保护生态环境以及实现可持续发展都具有至关重要的意义。
一、生态因子生态因子是指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。
生态因子包括非生物因子和生物因子。
非生物因子主要有光、温度、水、大气、土壤等。
光是地球上一切生命的能量来源，不同波长的光对植物的光合作用有着不同的影响，而且光还会影响动物的活动规律和行为。
温度对生物的生长发育和分布有着显著的限制作用，每一种生物都有其生长的适宜温度范围，超出这个范围生物的生存就会受到威胁。
水是生命的基础，生物的新陈代谢离不开水，水的多少和分布也会影响生物的生存和分布。
大气中的氧气、二氧化碳等成分对生物的呼吸和光合作用有着重要影响。
土壤为植物提供了扎根的基础和养分来源，其质地、酸碱度等特性会影响植物的生长。
生物因子则包括同种生物的个体之间以及不同种生物之间的相互关系。
同种生物个体之间存在着种内关系，如种内竞争、种内互助等。
不同种生物之间的关系包括捕食、寄生、共生、竞争等。
捕食关系是指一种生物以另一种生物为食；寄生是指一种生物寄居于另一种生物的体内或体表，摄取寄主的养分以维持生活；共生是指两种生物共同生活在一起，相互依存，彼此有利；竞争则是指两种或两种以上生物相互争夺资源和空间等。
二、生态系统生态系统是指在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环、能量流动和信息传递而相互作用、相互依存所构成的一个生态学功能单位。
生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者和非生物环境。
生产者主要是绿色植物，它们通过光合作用将无机物转化为有机物，为整个生态系统提供了物质和能量的基础。
消费者是指以其他生物为食的生物，包括草食动物、肉食动物和杂食动物等。
分解者主要是细菌和真菌等微生物，它们能够将动植物的遗体和排泄物分解为无机物，供生产者重新利用。
第九章微生物的生态
生活在植物地上部分表面，主要借助植物外渗物质 或分泌物质为营养的微生物，称为 附生微生物 。
（六）工农业产品上的微生物及生物性霉腐的控制 霉变、腐朽、腐烂、腐蚀
（七）活的非可培养状态
嗜压 耐压极端嗜压（五）生物体外的正常菌群人体的正常菌群
生活在健康动物各部位、数量大、种类较稳定、一般 能发挥有益作用的微生物菌群，称为 正常菌群 。
正常菌群与人体保持着一个十分和谐的平衡状态，在 菌群内部各微生物间也相互作用，维持稳定、有序的 相互关系，即 微生态平衡 。
正常菌群失调－－－条件致病菌－－－内源感染
（viable but nonculturable state , VBNC state ）
VBNC 现象是我国青岛海洋研究所的 徐怀恕和美国 University of Maryland 的R R Colwell 等于1982年通过对
霍乱弧菌和大肠杆菌在海洋与河口环境中的存活规律进行研究 后首次提出的，近年来已成为微生物学研究的一个热点。
2）土壤微生物的数量和分布受季节影响； 3）微生物的数量也与于土层的深度有关，一般土壤表层微生物最多，
随着土层的加深，微生物的数量逐步减少。
(二 )水生生境的微生物
1. 水体中微生物的数量和分布主要受到营养水平、 温度、光照、溶解氧、盐分等因素的影响。 (1) 淡水型水生微生物 (2) 海水型水生微生物
The Search for Unrecognized Pathogens. Science, 21 May 1999, 284 (1308-1310)
不可培养的微生物
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微生物生态学的基础知识与方法
微生物生态学是一门关注微生物与环境之间相互作用的学科。
随着环境问题和
健康问题日益突出，微生物生态学越来越受到人们的重视。
在这篇文章中，我们将介绍微生物生态学的基础知识与方法。
微生物的生态学角色
微生物在自然界中起着重要的角色，包括生态、农业、医学等方面。
微生物是
自然界中最早出现的生物之一，其巨大的种类和数量使其在生态系统中发挥着不可替代的作用。
微生物能够解决生态系统中大量的自然废物和酸化物质，将其转化为有用的物质，从而维持生态系统中的物质循环。
此外，微生物还参与了植被生产、土壤成分的形成、食物链的营养基础等一系列生态过程。
微生物群落
微生物群落是一组具有相似税onomic 特征的微生物。
在环境中，微生物群落
可以根据不同环境因素，如湿度、温度、pH值、光线等的不同而发生变化。
这些
环境因素的变化可以影响微生物群落的物种组成、数量、功能以及生物量等多个方面。
因此，微生物群落的研究可以为我们提供有价值的生态学信息。
微生物生态学研究方法
为了了解微生物的生态学角色，需要运用不同的技术和工具，包括微生物培养、分子生物学、计算生物学等方法。
微生物培养
微生物培养是一种传统的微生物生态学研究方法。
通过将样本标本置于富营养
的培养基中，以期望获得单一的微生物菌株，从而深入了解微生物的生态角色。
但是，由于在培养基中无法为所有微生物提供生存条件，所以微生物培养的结果可能存在偏差性。
分子生物学
现在分子生物学在微生物生态学研究中扮演着越来越重要的角色。
常用的分子
生物学方法包括PCR（聚合酶链式反应）、DGGE（变性梯度凝胶电泳）等。
PCR技术可以扩增微生物的DNA片段，并通过DNA序列对微生物进行鉴定
和分类。
通过PCR技术，人们可以测量微生物群体的物种和数量，研究微生物群
体移动时与周围环境物质交换的机理。
DGGE技术可以对PCR扩增的DNA片段进行可视化，通过这种技术人们可以快速评估微生物群体的多样性。
计算生物学
计算生物学是一种应用计算机对生物学数据进行分析和建模的方法。
计算生物
学为微生物生态学研究提供了可靠的工具和方法，如元谱分析、群落多样性分析等，使研究者能够更加深入地了解微生物对不同环境条件的响应和变化。
研究趋势
随着技术的发展，微生物生态学研究领域正朝着“大数据”时代发展。
从单一微
生物群落到全球微生物群落，微生物生态学正在变得越来越复杂和精细化。
未来微生物生态学的发展将更加注重数据挖掘和模拟，以期探索微生物群落的组成、功能、互动和作用，为生态学、农业、环境和医学等领域提供更准确、预测性的信息。
总结
综上所述，微生物生态学是一门具有挑战性和前沿性的学科，研究微生物与环
境之间的相互作用。
随着技术的不断发展，微生物生态学的研究方法和技术也在不断更新和拓展。
微生物生态学的发展为生态保护和环境检测提供了一种全新的思路和方法，为未来的环境保护和人类健康提供了更加可靠的保障。