微生物生态学复习资料

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Microbial Ecology

绪论

1、名词解释:

微生物生态学:就是研究微生物与其周围生物与非生物环境之间相互关系得一门科学。

微生态学:就是生态学得一个层次,就是研究正常微生物在细胞或分子水平上相关关系得科学

环境、自然环境+生物环境

生境、指生物得个体、种群或群落生活地域得具体环境。生物+非生物

栖息地、生物生活或居住得范围得物理环境。如林地生境中得不同树冠层、树干

生态位、一个种群在生态系统中,在时间空间上所占据得位置及其与相关种群之间得功能关系与作用。

基础生态位、一个物种能够占据得生态位空间,由物种得变异与适应能力决定,而非其地理因素。基本生态位就是实验室条件下得生态位,里面不存在捕食者与竞争。

实际生态位、自然界中真实存在得生态位。

物种流就是指物种得种群在生态系统内或系统之间时空变化得状态。

2、微生物生态学得研究意义有哪些?

①发现新得在工农业(如固氮)、食品(如发酵)、医药(如抗生素)与环境保护(如生物修复)方面有重要用途得微生物菌株(包括极端环境中微生物资源得发掘);

②微生物在地球物质化学循环中具有重要作用;

③开发与利用自然界中得微生物资源,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保护人类健康与保护生态平衡发挥微生物得最佳作用。

3、微生物生态学主要研究内容有哪些?

①正常自然环境中得微生物种类、分布及变化规律;

②极端自然环境中得微生物;

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得作用;

⑤现代分子微生物生态学得研究方法。

4、生态系统得功能有哪些?

物种流能量流食物链营养级信息流

5、什么就是微生物生态系统?其特点就是什么?

就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)得作用与微生物区系对外界环境得反作用。

特点:微环境稳定性适应性

7、简述物种流得含义及其特点。

就是指物种得种群在生态系统内或系统之间时空变化得状态。不同生态系统间得交流与联系。主要有三层含义:

生物有机体与环境之间相互作用所产生得时间、空间变化得过程;

物种种群在生态系统内或系统之间格局与数量得动态,反映了物种关系得状态,如寄生、捕食、共生等;

生物群落中物种组成、配置、营养结构变化,外来种与本地种得相互作用,生态系统对物种增加与空缺得反应等。

8、简述物种流对生态系统得影响。

物种得增加与去除改变原有生态系统内得成员与数量;入侵物种通过资源利用改变生态过程;物种丧失、空缺所造成分解作用及其速率得影响;间接影响——外来种侵入后改变原有生态系统得干扰机制,从而改变了生态过程。

9、简述食物链得含义及其特点?

生态系统中生物按食性关系而形成得锁链式得相互制约得形式。食物链就是生态系统中贮存于有机物中得化学能在生态系统中层层传导得过程。

特点:

生物富集——食物链有累积与放大得效应。

能量单向流动,逐级递减。

捕食食物链得起点都就是生产者,终点就是不被其她动物所食得动物,中间不间断,不出现非生物物质及分解者即只有生产者与消费者。

单方向:食物链中得捕食关系就是长期自然选择形成得、不会倒转。

10、简述信息流得特点。

信息量与日俱增——基因组学得发展。

多样性。物理信息(光、声、接触等)、化学信息(激素等)、行为信息(求偶炫耀、打斗等)

复杂性。信息多样性决定了通信方式得多样性。

信息储存量大:如基因与蛋白数据库。

未知性:

11、简述能量流得含义及其特点。

能量通过生态系统从一种生物传递给另一种生物得现象。

能量在生态系统中流动得特点:

生态系统中得能量流动就是变化得。

能量流动就是单向得。光能——生物能、热能

能量在生态系统中流动得过程中就是不断递减得。

能量流动得过程中,质量不断提高。

第一章自然环境中微生物组成及其变化规律

1、名词解释:

外来微生物、随雨水、动植物残体、堆肥或受污染得水体进入土壤,在土壤中持续一定时间并作短期得生长繁殖,但由于适应性差,一般不能持续发展。

贫(寡)营养细菌、有机碳含量1-15mg/L---自养型

富营养细菌、营养物质浓度10g/L---异养型

贫营养指数(O、I、)、某水样中贫营养细菌占总菌数得百分比

特定腐败菌(SSO)只有部分微生物参与腐败过程

2、为什么说土壤就是适合微生物生长得环境?

土壤得固相成分:95%矿物质+5%有机质

无机盐: 磷、硫、钾、钠、铁、镁、钙、锌、锰

有机质:动植物残体、腐殖质等提供碳、氮、氧

土壤得水分:

土壤得酸碱度:一般呈中性或弱碱性;

土壤得空气:

土壤得温度:一定保温性。

3、简述土壤中微生物得分布特点。

分布广:各种类型土壤,不同土壤类型、肥力水平,土壤微生物得数量与分布有很大差异。阶梯分布:表土层微生物数量最多,随深度,数量减少。

数量大:1g 土壤(干重)108个细菌

种类多:

4、什么就是土壤微生物得“土著”类群?包括哪几种类型?

“土著”类群:长期生活土壤中,对土壤环境有较强得适应性,土壤环境变劣时一般以休眠状态存活下来;土生性微生物:G-无芽孢杆菌、放线菌为主,土壤腐殖质为养料,数量稳定,作用持久、生长慢。发酵性微生物:假单胞菌、芽孢杆菌、青霉、曲霉、毛霉等,动植物分泌物、排泄物、残体为养料,代谢活动与数量表现为大起大落得间歇性。

5、简述土壤微生物得生态作用。

(1)参与生物地球化学物质循环;

(2)在土壤修复与净化中发挥重要作用;

(3)分解者;

(4)土壤微生物几乎参与土壤中得一切生物化学反应,能够灵敏地反映土壤污染状况及土壤质量健康变化,因此可以用微生物学指标作为对土壤肥力、生态功能、土壤污染及环境质量评价得生物标志物;

(5)土壤在接纳与自然净化环境污染物得过程中,经常受到外来病原微生物得污染,在疾病传播中起一定作用

6、影响土壤微生物分布得因素有哪些?

(1)土壤颗粒得性质:营养成分不同、贫瘠等。

(2)土壤得水分:含水量大多于干燥

(3)氧气:真菌、大部分原生动物好氧,细菌好氧或厌氧。

(4)pH:真菌较低,喜酸性土壤。也有一部分抗酸细菌

(5)温度:低温微生物一般存在于南极、北极与一些终年积雪得高山地区;高温微生物一般存在于热带土壤。

其它:年度变化、人类活动等都可以改变微生物得数量与种类。

7、简述淡水微生物得分布特点。

1)数量与种类与接触得土壤有密切关系;

2)垂直分带分布;

3)多就是吸附在悬浮在水中得有机物上及水底;

4)多能运动,有些具有很异常得形态(例如柄细菌);

5)靠近城市或城市下游水中得微生物多且有很多对健康不利得细菌,不宜作为饮用水源。

8、简述海水微生物分布特点。

1)嗜盐,真正得海洋细菌在缺少氯化钠得情况下就是不能生长得;

2)低温生长,热带海水表面外,其它海水中发现得细菌多为嗜冷菌;

3)大多数海洋细菌为G-细菌,并具有运动能力;

4)耐高压(特别就是生活在深海得细菌);

5)更明显得垂直分层分布(透光区、无光区、深海区、超深渊海区)。

9、简述空气中得微生物分布特点。

无原生微生物区系,主要以气溶胶形式存在;

来源于土壤、水体及人类得生产、生活活动;

种类主要为真菌与细菌,一般与其所在环境得微生物种类有关;

数量取决于尘埃数量、停留时间与尘埃大小、空气流速、湿度、光照等因素;

传播动、植物疾病,造成食品及发酵生产中得污染。

10、简述工农业产品上得微生物分布特点。

微生物引起得工业产品得霉腐:

由于微生物得生长繁殖而腐烂、变质,食品、农副产品不能再食用或使用;

病原微生物进入人体得重要途径,引起传染性疾病;

很多微生物在食品、农产品上生长后会产生对人有害得毒素;

利用特定得微生物制备风味食品,如酱制品、米酒、腌酸菜等

11、简述鲜肉中微生物得类群及其作用。

鲜肉中得微生物类群来源广泛,种类多,有真菌、细菌、病毒等,可分为致病性微生物、致腐性微生物及食物中毒性微生物三大类群。

致腐性微生物:自然界里广泛存在得一类营死物寄生得,能产生蛋白分解酶,使动植物组织发生腐败分解得微生物。细菌数量最多,就是造成鲜肉腐败得主要微生物;真菌数量少,分解蛋白质能力弱,生长慢,在鲜肉变质中起一定作用。

致病性微生物:病原菌,包括人畜共患病病原微生物与只感染畜禽得病原微生物,主要就是细菌与病毒。只感染畜禽得病原微生物种类最多,造成畜禽传染病传播及流行。

中毒性微生物:有些致病性微生物或条件致病性微生物,可通过污染食品或细菌污染后产生大量毒素,从而引起以急性过程为主要特征得食物中毒。

12、简述微生物引起工业材料及其制品得劣化得种类。

霉变:由霉菌引起得劣化

腐朽:好氧条件下微生物酶解有机质使其劣化得现象,如由担子菌引起得木材或木制品得腐朽现象

腐烂(腐败):由细菌或酵母菌引起得使物体变软、发臭性得劣化

腐蚀:由硫酸盐还原细菌、铁细菌或硫细菌引起得金属材料得侵蚀、破坏性劣化

变质:指由各种生物或非生物因素引起得工农业产品质量下降得现象

13、海洋微生物与陆地微生物相比有哪些特征?

嗜盐性、嗜压性、嗜冷性、耐贫瘠广食性、增殖很慢代时很长。

14 、简述地球上最大得两大生命域及其特征。

地球上最大得两大生命域指陆地生命域与海洋生命域。陆地生命域分布于地表及地下一定深度范围内;海洋生命域存在于海洋水体得一定深度内。

共同特征:借助于绿色植物与微生物光合作用,以太阳光或与太阳光直接有关得地表营养物质为生命能得源泉。

15、简述地球上第三大生命域及其特征与研究意义。

第三大生命域即大洋深处得热泉喷口生命域,全部为微生物。

特征:不需要阳光与所有地表能源,依靠海洋洋底裂隙中不断上升得热液携带得化学能维持生命,构成了海洋深处又一巨大得微生物生态系统,一直可延伸到大洋得最深部位。

意义:不仅推动了对海洋生命与洋底生物一地质作用过程(包括洋底成矿作用等)得研究,而且说明人们有必要重新审视与更新关于生命及其能量来源得一般知识。

16、简述地球上第四大生命域及生态学意义。

第四大生命域指广泛存在于陆地深处数百米至数千米深度得一些喜温厌氧得微生物。这些微生物得生态习性与生理特征与表生生命有显著得差异,构成了地下深部一个自成系统得高温生物圈。不依赖于太阳光与地表能源,主要靠深部流体携带得化学能生活。

地下深部高温生物圈得发现与证实对生物学与地质学都提出了重大得挑战。不仅要求重新理解生命得起源与演化以及地球生物圈得底界与分布范围,而且必须认真考虑有可能由这一地下深部高温生物圈造成得化学活动得累积总量,以及它们可能对地壳、海洋与大气圈得化学演化与对地表生物演变所具有得重要意义。

第二章极端环境中得微生物

1、什么就是嗜热微生物?简述嗜热微生物得嗜热机理。

嗜热微生物就是一类能高温环境下生存,最适生长温度在45℃以上得微生物。大部分嗜热微生物生长温度在45℃~60℃,少数最适生长温度在80℃以上。

嗜热菌对高温得适应机制:

1) 细胞膜上脂肪酸得成分变化:细胞膜上长链饱与脂肪酸比例随温度得提高而增多,不饱与脂肪酸则减少,有利于提高膜对高温得稳定性。

2) 具耐高温酶:3-磷酸甘油醛脱氢酶在90℃还就是稳定得,糖酵解酶类与其她酶类也就是这样,其耐热机制就是受蛋白质一级结构所决定。

3) 生物大分子具热稳定性:嗜热菌得tRNA因其G、C含量高,提供了较多得氢键,故具有独特得热稳定性。

4) 嗜热菌得蛋白质氨基酸具较高得荷电氨基酸组成与平均疏水性。

2、简述热微生物潜在得应用。

可用于细菌浸矿、石油及煤炭得脱硫。

利用嗜热菌对废水废料进行厌氧处理,可提高反应速度,消灭污水污物中得病原微生物。

发酵工业中,可以利用其耐高温得特性,提高反应温度,增大反应速度,减少中温型杂菌污染得机会。

嗜热菌可用于生产多种酶制剂,例如纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、菊糖酶等,由这些微生物中产生得酶制剂热稳定性好、催化反应速率高,易于在室温下保存。

嗜热菌研究中最引人注目得成果之一就就是将水生栖热菌中耐热得Taq DNA聚合酶用于基因得研究与遗传工程得研究以及基因技术得广泛应用中。

3、简述嗜冷微生物得抗性机理及潜在应用。

嗜冷机制:

调整细胞膜脂类得组成维持膜得流动性、通透性,保证膜得正常生理功能。细胞膜内含有大量得不饱与脂肪酸,随温度得降低而增加,从而保证了膜在低温下得流动性,细胞能在低温下不断从外界环境中吸收营养物质。

蛋白质与蛋白质合成:嗜冷微生物得酶在低温下能有效起催化作用,其酶得二级结构含有较多得α螺旋,能使酶蛋白在寒冷环境中有较强得弹性。

酶:嗜冷微生物得酶有较强得极性,含有较少得亲水性氨基酸,有助于在低温下保持蛋白质得弹性及酶得活性。

潜在应用:

作为洗涤剂添加剂;作为食品添加剂;筛选新得抗生素或抗癌药物;低温发酵可节约能源及减少中温菌得污染;低温环境下得生物修复。

4、简述嗜酸微生物得抗性机理及潜在应用。

①细胞表面上存在有大量得重金属离子,如Cu2+,可以与周围H+进行交换,从而阻止H+对细胞得损伤;

②细胞壁与细胞膜中含有一些特殊得化学成分,如较少得磷、含C40得烷基甘油二醚、硫脂、环丙烷脂肪酸;

③含有抗酸水解得蛋白质,如氧化硫硫杆菌得鞭毛能抗强酸与高温就是因为该菌能合成抗酸水解得蛋白质;

④在嗜酸细菌中得呼吸过程与嗜中性微生物得基本相似,不同得就是嗜酸细菌细胞膜两侧得质子梯度ΔpH非常大,细胞质接近中性;

⑤长期进化适应了SO42-环境,细胞中存在去除SO42-得体系。

潜在应用:细菌冶金、煤与石油脱硫、生产肥料。

5、简述嗜盐微生物得抗性机理及潜在应用。

①嗜盐菌细胞结构稳定与细胞内K+等离子浓度得维持需高盐浓度;

②嗜盐菌得酶产生、稳定与活性发挥需要高盐浓度;

③嗜盐菌细胞膜对高盐浓度得适应;

④嗜盐菌细胞内积累或产生相溶性溶质以适应高盐浓度。

潜在应用:生产化工原料、工业酶制剂、紫膜得应用、应用于工业发酵。

6、了解研究极端环境中微生物得意义与应用前景。

意义:

研究其特殊结构、机能与遗传基因以及应答相应得强烈限制因子,对阐明物种起源、生物进化具有重要意义;

研究其生理生化特性,可用于量度地球上生命生存得理化极限,对探索宇宙星球上得生物有参考价值;

可探索出新得生理途径,生产新酶与新得生物制剂,使用于特殊环境条件,如煤脱硫、冶炼金属、处理有毒废水、高压深油井探矿、纤维素高温发酵酒精等。

应用:

开发利用新得微生物资源,包括特异性得基因资源;

为微生物生理、遗传与分类乃至生命科学及相关学科许多领域,如功能基因组学、生物电子器材等得研究提供新得课题与材料;

为生物进化、生命起源得研究提供新得材料。

第三章微生物种群得生态学关系

1、名词解释:

共代谢、又称协同代谢。就是指利用一种容易降解得物质作为支持微生物生长繁殖得营养物质,微生物同时又降解另一种物质,而被降解与转化得物质并不能使共代谢得微生物获得能量、碳源或其她得任何营养

共代谢偏利、指生长在一定基质上得一个有机体无偿得氧化它不能作为碳源与能源利用得第二个基质,其氧化产物为其她微生物所利用。。

协同作用、相互作用两种群相互有利,二者之间非专性得松散联合。

拮抗、两种微生物生活在一起时,一种微生物产生某种特殊得代谢产物或改变环境条件从而抑制或杀死另一种微生物得现象。

种群、具有相似特性与生活在一定空间内得同种个体群。

种群密度、某一空间单位内得种群大小

群落、一定区域内或一定生境中各种微生物种群相互松散结合得一种结构单位。

群落演替、群落中某个种群被其她种群完全替代时,便形成了一个新得生物群落。这种一个生物群落被另一个生物群落所取代得过程

原生演替、微生物种群定居得生境,没有前者定居。新生婴儿肠道——双歧杆菌(人奶微生物群落简单)

自发演替、在演替中微生物修饰生境,新种群得以发展。这种由群落机能得反作用引起生境改变而产生演替。兼性厌氧菌种群产生厌氧环境,厌氧菌种群发展。

次生演替、演替发生在被占用过得生境,或具有演替历史得生境。双歧杆菌——大肠杆菌、粪链球菌等(成年人)

她(异)发演替、由环境因子改变而发生演替,与群落成员生命活动无联系得环境改变所引起得。

2、试述微生物种群间得相互关系,并举例说明。

(1)中立生活两种种群微生物之间相互无影响得生活在一起,或不表现出明显得有利或有害关系。低密度、低水平代谢、休眠得孢子等

(2)偏利生活一种种群因另一种群得存在或生命活动而获利,而后者没有从前者得到相应得利益或害处,改变环境条件产生偏利作用,共代谢得偏利作用。

牝牛分枝杆菌在丙烷上生长得同时,有能力共代谢环己烷,将环己烷氧化成能被假单胞菌种群利用得环己酮,而这些假单胞菌没有能力直接利用环己烷

(3)协同作用相互作用两种群相互有利,二者之间非专性得松散联合。将自生固氮得芽孢杆菌接种于食用菌得培养基中,可提高培养基中得氮源,大大提高食用菌得产量与质量。

(4)互惠共生地衣

(5)寄生噬菌体与细菌、蛭弧菌与细菌(自学)

(6)捕食原生动物吞食细菌、藻类

(7)偏害作用指一种群阻碍另一种群生长,而对第一种群无影响得相互作用青霉菌

(8)竞争两种群因需要相同得生长基质或其她环境因子,致使增长率与种群密度受限时发生得相互作用。

3、简述微生物群落演替得类型与特征。

按引起演替变化得原因:

自发演替:在演替中微生物修饰生境,新种群得以发展。这种由群落机能得反作用引起生境改变而产生演替。兼性厌氧菌种群产生厌氧环境,厌氧菌种群发展。

她(异)发演替:由环境因子改变而发生演替,与群落成员生命活动无联系得环境改变所引起得。按营养与能量变化特征:

自养演替:随着供给非限制性得太阳能而发生。先驱群落

异养演替:随着供给营养物而发生。

按演替发生得环境条件:

原生演替:微生物种群定居得生境,没有前者定居。新生婴儿肠道——双歧杆菌(人奶微生物群落简单)

次生演替:演替发生在被占用过得生境,或具有演替历史得生境。双歧杆菌——大肠杆菌、粪链球菌等(成年人)

4、简述微生物种群得适应作用。

适应作用:就是生物在生存竞争中,为适应环境条件而形成一定性状得现象。通过微生物基因库内得基因突变与基因重组等发生。

结构适应:休眠结构

生理适应:特殊酶、特殊代谢途径,营养多样性

繁殖适应:简单分裂

传播适应:气传、水传

行为适应:趋化性反应、生理节奏

自然选择:适者生存,不适者淘汰。

第四章微生物与动植物得相互关系

1、名词解释:

根际、植物根系直接影响下得特殊生态环境,即从根表面到距根1~2mm范围受根系分泌物控制得薄层土壤

根际效应:在根际中,植物根对土壤微生物群落得组成与密度有直接得影响得现象

R/S、根际微生物与非根际微生物得数量之比、

VA菌根、菌丝直接入侵根表皮细胞内与细胞外,不形成哈氏网;在皮层细胞内得菌丝,其顶端膨大且分枝,形成泡囊-丛枝菌根,

正常菌群、

附生生物附着在植物得树干、叶子与果实表面得微生物群体

2、简述微生物与动、植物得共生关系。

微生物与昆虫得共生

瘤胃共生

发光细菌与海洋鱼类得共生

光合微生物与无脊椎动物得共生

1、菌根菌根就是某些真菌与植物根系得互惠共生联合体外生菌根内生菌根

2、根瘤根瘤菌与豆科植物共生固氮放线菌与非豆科植物得共生固氮

3、试述根际微生物与植物之间得关系。

1)植物根系对根际微生物得作用

根系分泌物与脱落物就是根际微生物得重要营养来源与能源;

根系得呼吸作用影响根际土壤得气体组分、pH、Eh等;

根系得吸收作用对根际土壤微生物得影响;

根际温度一般比非根际土壤温度高1~2℃。

2)根际微生物对植物得作用

有益影响:有效化营养元素;促进植物生长;根际微生物分泌得抗生素类物质,有助于作物避免土著性病原菌得侵染;产生铁载体,改善植物得生长条件,促进植物生长。

不利影响:微生物与植物竞争矿质营养,在一定时间内减少了对植物养分得供应,造成对植物生长得不利;由于不同植物根际条件得选择性,某些病原菌在相应植物得根际得到加富,更助长了病害得发生;某些微生物产生得有毒物质能抑制种子得发芽、幼苗得生长与根系得伸长。

4、运用微生物生态学理论,论述微生物在植物保护中得作用。

根际微生物与根得关系——菌肥及其应用;

菌根菌与根得关系——菌根菌得应用;

微生物与植物得寄生关系——植物病害;

微生物与昆虫得关系——杀虫微生物得应用;

拮抗关系——抗生素或生物农药得应用。

第五章微生物与生物地球化学循环

1、名词解释:

硝化作用、微生物将氨氧化为硝酸得生物学过程

反硝化作用、凡就是将NO3-从氧化态变为还原态(NO2-,N2O,NO,N2,NH4+),不管产物就是什么都统称为反硝化作用。

反硫化作用在好气条件下微生物将还原态得无机硫化物氧化成SO4 2-得生物学过程。2、简述微生物在生态系统中得作用。

分解者

物质循环得重要成员——独特作用

初级生产者

物质与能量得储存着

地球生物演化中得先锋种类——最早出现

3、简述微生物在自然界碳素循环得作用。

陆地上参与有机质得制造;

极端环境有机质得主要制造者;

有机物质得分解者,为大气补充95%以上得CO2;

分解天然多聚物(淀粉、果胶、蛋白质、纤维素与木质素等);

微生物还参与CO得循环;

4、试述微生物在氮素循环中得作用

自然界得氮素循环就是各种元素循环得中心,而微生物就是整个氮素循环得中心。微生物不但参与了自然界氮素循环得8个环节,而且其中6个环节只有微生物得参与,即生物固氮、硝化作用、氨化作用、异化性硝酸盐还原作用、反硝化作用与亚硝酸氨化作用

生物固氮:解释、微生物独特。

硝化作用:解释、微生物独特。

硝酸盐同化作用:解释、绿色植物与微生物。

氨化作用:解释、微生物独特、意义。

氨化作用在农业生产上十分重要。施入土壤中得各种动植物残体与有机肥料,包括绿肥、堆肥与厩肥等都富含含氮有机物,它们须通过各类微生物得作用,尤其须先通过氨化作用才能成为植物能吸收与利用得氮素养料。

铵盐同化作用:解释、绿色植物与微生物。

异化性硝酸盐还原作用:解释、微生物独特。

反硝化作用:解释、微生物独特、意义。就是土壤中氮元素流失得重要原因之一。另外可以利用水生性反硝化细菌去除污水中得硝酸盐。

亚硝酸氨化作用:解释、微生物独特。

5、简述硫循环得生态学意义。

①使土壤中不溶性得磷酸盐与其她无机物得到溶解,对微生物与植物生长有利;

②硫杆菌去除其中得硫化物,可以减轻酸雨污染。

③微生物对硫得固结与吸收,使土壤损失硫元素,不利于植物得生长。

④通过硫化作用产生得SO42-,随着雨、雪进入水体,使水体富营养化。

⑤细菌浸矿。

第六章微生物生态学研究得方法与技术

第七章微生物与化学污染之间得相互关系

第八章微生物生态学得应用

南京农业大学 土壤微生物与生态 习题 重点 答案 刘满强 教授

土壤生物与生态学复习指导 第一章绪论 基本概念:土壤生态学/土壤生态系统。 土壤生态学的概念土壤生态学是研究土壤生态系统内生物与生物、生物与非生物环境之间 的相互作用及功能过程的学科。土壤生态学是研究土壤生态系统的结构、功能及调控规律的 学科。土壤生态学是研究土壤与环境之间相互关系的科学 (徐琪,1990)。 土壤生态学土壤生物之间及与周围环境相互作用的研究. 土壤生物学相对于土壤物理和 土壤化学,以生物个体本身为研究重点的学科. 土壤生物化学主要研究包括土壤内的微生 物过程、土壤酶及土壤内有机质形成和周转的研究. 土壤微生物学研究土壤微生物及其生 态过程的传统学科. 微生物生态学微生物生态学研究的生境包括土壤、植物、动物、淡水 和海洋及沉积物,它包含了部分土壤生物学和土壤生态学的内容. 土壤生态学的研究内容。 ①土壤生物与非生物组成份的数量、构成及时空分布;②土壤生物的相互作用及其与土壤 环境的关系;③土壤生物群落及生态系统的发展和演替;④土壤生物多样性、生物相互作 用与生态功能的关系;⑤土壤生态系统的物质循环、能量流动和信息交换;⑥土壤生态系 统结构和功能的恢复和维持;⑦土壤生态系统与其他生态系统之间的相互作用。⑧土壤生 态工程及各种应用研究⑨结合和发展生态学理论的研究 土壤生态学的研究主要发表在哪些中英文专业杂志上(各举例3个) 土壤生态学方面的研究报告主要发表在生态学报、应用生态学报、土壤学报、生物多样性、 生态学杂志、其它土壤及微生物、植物和环境类的杂志上;Soil Biology and Biochemistry、Microbial Ecology、Biology and Fertility of Soil、Plant and soil、Pedobiologia、European Journal of Soil Biology、Agriculture, Ecosystems and Environment、Biogeochemistry、 FEMS Microbiology Ecology、 The ISME Journal和Ecology Letters、 Ecology、Journal of Applied Ecology、Ecological Application、European Journal of Soil Biology、Functional Ecology、Global Change Biology 等刊物上。 我国进行土壤生态学研究的主要科研机构。 中国科学院南京土壤研究所,中国科学院生态环境研究中心,中国科学院植物研究所,浙江大学 环境与资源学院 第二章土壤生物的生境 土壤结构 土壤质地是指土壤中不同大小颗粒砂粒 sand – mm),粉粒silt – mm),黏粒clay(< mm) 的相对比例。土壤质地,一般分为砂土、壤土和黏土三 大类。土壤质地主要继承了成土母质的类型和特点,是较为稳定的自然属性。土壤质地与土 壤持水性能、阳离子交换量,植物和生物养分的短期库有关;因此土壤质地的重要性在于 它(黏土矿物的类型和数量)决定了土壤保持水分和养分的能力。质地的测定实际上就是颗 粒组成的测定。土壤结构是不同大小的颗粒结合或团聚形成具有一定稳定性的土块或土团。 稳定(力稳、水稳)团聚体的形成需要物理、化学和生物学因子的相互作用。土壤结构的 稳定性常用土壤大团聚体的比例来反映。一般将直径大于的团聚体视为大团聚体。土壤结 构主要不仅受到成土母质的影响,而且也是人类可以调控的属性。土壤结构很早就被认为是 高肥力和高生物活性土壤的标志。良好的土壤结构能够促进水气流通、利于土壤生物的迁移, 从而增加营养交互的机会;当然,也利于根系的生长。土壤结构受到土壤生态学家的强烈 关注,其重要性不仅决定了土壤水分和养分的分布和保持能力,而且其创造的孔隙分布也 决定了土壤生物能否获得栖息空间。土壤团聚体的传统测定方法

第九章 微生物生态习题及答案

第九章微生物生态学习题 一、名词解释 1.硝化作用 2.菌根 3.活性污泥(activated sludge): 4.反硝化作用 5.硫化作用 6.氨化作用 7.共生 8.微生物生态学 9.根际微生物: 10.根圈效应: 11.根土比: 12.氨化作用: 13.微生态制剂(microecologics): 14.正常菌群(normal microflora): 15.条件致病菌(oppotunist pathogen): 16.拮抗(antagonism): 17.寄生(parasitism): 18.富营养化9eutrophication): 19.BOD(biochemical oxygen demand): 20.COD(chemical oxygen demand): 21.TOD: 22.DO: 23.产甲烷细菌(methanogens) 二、填空题 1、从,,,生境中可以分离到嗜热微生物;从,和生境中可分离到嗜盐微生物。 2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程:、、。 3、微生物种群相互作用的基本类型包括:,,,、、和。 4、嗜热细菌耐高温的使DNA体外扩增技术得到突破,为技术的广泛应用提供基础。 5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应,其循环过程包括,

,和。 6、按耐热能力的不同,嗜热微生物可被分成5个不同类型:,, ,和。 7、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括,, 和。 8、评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是和。 9、污水处理按程度可分为,和。 10、汞的微生物转化主要包括3个方面,和。 三、选择题(4个答案选1) 1、总大肠菌群中不包括()。 A、克雷伯氏菌 B、肠杆菌 C、埃希氏菌 D、芽孢杆菌 2、下列有机物中最难被微生物降解的是()。 A、纤维素 B、木质素 C、半纤维素 D、淀粉 3、同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制?() A、氨 B、氧 C、N2 D、N2O 4、异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制?() A、氨 B、氧 C、N2 C、N2O 5、活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式?() A、恒浊连续培养 B、恒化连续培养 C、恒浊分批培养 D、恒化分批培养 6、和豆科植物共生固氮的微生物是()。 A、假单胞菌 B、根瘤菌 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 7、许多霉菌在农副产品上生长时易于产生霉菌毒素,下列中哪些条件最适于产生霉菌毒素?() A、高温高湿 B、高温 C、蓝细菌 D、自生固氮菌 8、适用于生物冶金的微生物类群主要是()。 A、嗜热微生物 B、嗜冷微生物 C、嗜酸微生物 D、嗜压微生物 9、超嗜热细菌主要是()。 A、古生菌 B、真细菌 C、真菌 D、霉菌 10、酸矿水的形成是微生物对某些金属和非金属元素转化的结合,下列哪种循环与酸矿水形成有关?() A、S循环 B、N循环 C、磷循环 D、硅循环

微生物分子生态学常用软件使用方法

实验七微生物分子生态学常用软件使用方法 微生物生态学研究中测序已经成为一项常规的必不可少的分析手段,实验后常常会得到大量的核酸序列,有的是细菌基因组上随机的序列片断,有的是16S rRNA基因的克隆文库,有的是功能基因序列等等,如此海量的序列数据,需要进行正确、快速和有效的分析,熟练掌握各种生物学软件的使用方法就显得尤为重要。这里我们主要介绍如何进行序列同源性分析,如何构建系统进化树,如何对克隆文库进行分析,如何对DNA指纹图谱进行比较分析,介绍相关软件的使用方法。 一、实验原理 这里简要介绍序列数据分析过程中用到的软件: BLAST是NCBI(the National Center for Biotechnology Information)的一项服务。BLAST在网络上可以直接使用,我们可以提交序列,并与NCBI数据库(GenBank+EMBL+DDBJ+PDB sequences)进行比对,之后会将一系列的结果返回给用户。 GeneTool可以进行核酸分析,本文中主要用于去除载体序列。 ClustalX 1.8:广泛使用的多序列比对程序,在ClustalW多序列比对程序的基础上增加了图形用户界面。输入为多序列的Fasta格式文件,进行多序列全局比对生成结果的同时,在指定文件夹生成“.dnd”和“.aln”格式文件。 PhyloDraw 0.8:构建进化树的绘图工具,它支持多种多序列比对软件的Multiple Alignment 结果。本实验采用ClustalX进行多序列比对,生成“.dnd”格式的比对文件,最后用PhyloDraw 画出序列进化树。它支持Unrooted tree(无根树)、Rooted tree(有根树)、Radial tree(放射状树)、Rectangle cladogram(矩形进化分支树)、Slated cladogram和Phylogram(序列进化树)。这些都是不同的树型,结果是一致的。 下面简要说明Blast、Fasta、Cluastx、PhyloDraw等进行序列比对以及构建进化树的算法等,作为深入研究的理论基础。 DNA序列的比对是生物信息学的基础之一,寻找序列相似性的过程称为序列比对。 系统进化推断是通过生物间可观测的性质来建立物种之间进化关系假说的方法。我们的目的是构建系统进化树,它已成为相似性比对为基础表示进化关系的很直观的方法。系统进化树是严格的二叉树,二叉分支假设极大的简化了建树算法。在系统进化树中,序列之间的进化距离可以作为树枝长度的度量。构建系统进化树的方法很多,主要有以下四种方法:

2018环境微生物学考研试题及答案

2018环境微生物学考研试题及答案一、名词解释 包含体: 细胞膜: 衣原体: 同宗配合: 酵母菌: 生态系统: 碳源: 拮抗: 菌种复壮: DNA的变性: DNA复制: 根际微生物: 物质流: 类菌体: 硝化细菌: 细菌活性污泥法: 生物反应器: 微生物细胞固定化: 堆肥化:

自生固氮作用: 二、是非题 原噬菌体是整合在宿主DNA上的DNA片段,它不能独立进行繁殖。( > 细菌的异常形态是细菌的固有特征。( > 真核微生物比原核微生物更能在高温下生长。( > 芽孢是芽孢细菌的繁殖器官。( > 光合细菌和蓝细菌都是产氧的光能营养型微生物。( > 用来固化细菌培养基的多糖是琼脂。( > 微生物生长的衰亡期,细胞死亡速率超过细胞分裂速率。( > 碱基腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶存在于RNA或DNA,但只RNA中有胸腺嘧啶。( > 真菌最适的生长条件是有点碱性的。( > 凡是影响微生物生长速率的营养成分均称为生长限制因子。( > 三、选择题 1.大部分微生物___。 (a>是原生动物(b>帮助改善生活质量 (c>生活在海洋的底层(d>发现于外层空间 2.噬菌体是一种感染____的病毒。 (a>酵母菌(b>霉菌 (c>放线菌和细菌(d>原生动物 3.G+菌由溶菌酶处理后所得到的缺壁细胞是___

(a>支原体(b>L型细菌(c>原生质体(d>原生质球 4.下列微生物中,______属于革兰氏阴性菌 (a>大肠杆菌(b>金黄葡萄球菌(c>巨大芽孢杆菌(d>.肺炎双球菌 5.下列能产游动孢子的霉菌是____。 (a>腐霉(b>毛霉 (c>赤霉(d>青霉 6.硝酸细菌依靠____方式产能。 (a>发酵作用(b>有氧呼吸(c>无氧呼吸(d>光合磷酸化 7.酵母菌适宜的生长pH值为____ (a>5.0-6.0(b>3.0-4.0(c>8.0-9.0(d>7.0-7.5 8.进人三羧酸循环进一步代谢的化学底物是____。 (a>乙醇(b>丙酮酸(c>乙酰CoA(d>三磷酸腺苷 9.称为微好氧菌的那些细菌能___生长。 (a>在高浓度盐中(b>在低浓度氧中 (c>没有ATP或葡萄糖(d>只在有病毒时 10.深层穿刺接种细菌到试管固体培养基中____。 (a>提供厌氧菌生长条件(b>除去代谢废物的一个机会 (c>增加氧气(d>增加钾和钠离子的数目 11.微生物分批培养时,在延迟期_____ (a>微生物的代谢机能非常不活跃(b>菌体体积增大 (c>菌体体积不变(d>菌体体积减小 12.下面所有特征皆适用于胞嘧啶和胸腺嘧啶,除了___之外。

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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。主要有三层含义: 生物有机体与环境之间相互作用所产生的时间、空间变化的过程; 物种种群在生态系统内或系统之间格局和数量的动态,反映了物种关系的状态,如寄生、捕食、共生等; 生物群落中物种组成、配置、营养结构变化,外来种和本地种的相互作用,生态系统对物种增加和空缺的反应等。 8.简述物种流对生态系统的影响。 物种的增加和去除改变原有生态系统内的成员和数量;入侵物种通过资源利用改变生态过程;

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微生物生态学 一.生态学概念(ecology):研究生物有机体与其周围环境(生物环境与非生物环境)之间相互关系的一门科学。生物环境(biotic environment)包括微生物、动物和植物;非生物环境(abiotic environment)包括非生命物质,如土壤、岩石、水、空气、温度、光和PH等。生态学又称环境生物学environment biology。 微生物生态学(microbial ecology):研究微生物有机体(细菌、真菌、病毒、放线菌、单细胞藻类及原生动物)与其周围生物环境(生物环境和非生物环境)之间相互作用及其作用规律的一门科学。又称环境微生物学。 二.土著微生物(Autochthonous microorganism):指在一个给定的生境中那些能生存、生长和进行活跃代谢的微生物,并且这些微生物能与来自其他群落的微生物进行有效的竞争。土著微生物一般包括:G+球菌类、色杆菌、芽孢杆菌、节杆菌、分支杆菌、放线菌、青霉、曲霉等。 外来微生物(Allochthonous microorganism):指来自于其他生态系统的微生物,所以这些微生物不能在这一生境中长期生活下去。 群落(Community):指一定区域里,各种群体(Population)相互松散结合的一种结构单位。生态系统:生态系统就是在一定的时间和空间内,生物和非生物的成分之间,通过不断的物质循环和能量流动而相互作用、相互依存的统一体,构成一个生态学的功能复合体。 生态系统=生物群落+无机环境。 影响土壤中微生物分布的因素 ●土壤颗粒性质腐殖质》砂土 ●土壤水分游动微生物 ●氧气上层好氧微生物多(穴居动物活动可以给微生物好氧生长提供条件) ●pH pH对营养物质的利用,微生物吸附,胞外酶的产生和分泌产生影响 ●温度蓝细菌能抗变化范围很大的温度;耐寒的藻类(雪藻) ●营养状况有机物对自养细菌有抑制作用(刍溪藻喜欢在营养丰富的鸟粪中)(土 壤颗粒中细菌的不均匀分布) ●人类生产活动 三.淡水微生物的共同特征: 1 能在低营养物浓度下生长 2 微生物是可以游动的 3 表面积和体积比大(柄细菌),有效吸收营养。 研究极端环境中微生物的意义 ●研究其强而稳定的特殊结构、机能和遗传基因以及应答因子,对阐明物种起源、生 物进化具有重要意义。 ●研究其生理生化特性,可用于量度地球上生命生存的理化极限,对探索宇宙星球上 的生物有参考价值; ●可探索出新的生理途径,生产新酶和新的生物制剂,使用于特殊环境条件,如煤脱 硫、冶炼金属、处理有毒废水、高压深油井探矿、纤维素高温发酵酒精等。 ●研究成果可以大大促进微生物在环境保护、人类健康和生物技术等领域的应用。 嗜冷微生物(psychrophiles) ?0℃以下或3~20℃能生长的微生物, ?最适生长温度不超过15℃, ?最高生长温度不超过20℃。

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第1章绪论 1.什么是微生物生态学? 微生物生态学(Microbial Ecology)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。 2.微生物生态学研究意义? ①发现新的、在工农业、食品、医药和环境保护方面有重要用途的微生物菌株; ②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; ③为提高生产效率、保护人类健康和保护生态平衡发挥微生物的最佳作用。 开发利用保护微生物资源,保护环境维持环境生态平衡 第2章微生物生态学的基本原理 1.生境:是指发现有生物的物理区域。这一区域的物理化学特征可以影响在这一区域中生活的微生物生长、代谢活力、生物与生物之间的相互作用和微生物的生存。 2.生态位:生态位不仅指生物生长的空间范围,而且包括生物在这一生境内的活动、它们的功能作用及其与其他生物的相互作用。 3.土著微生物:指在一个给定的生境中那些能生存、生长和进行活跃代谢的微生物,并且这些微生物能与来自其他群落的微生物进行有效的竞争。 4.外来微生物:指来自于其他生态系统的微生物,所以这些微生物不能在这一生境中长期生活下去。 5.微生物区系:在一块土壤碎片内或植物根的表面有可能有很多环境因素不同的微环境。而每一微环境只适宜于某种或某些微生物的生长、繁殖,而不适合其他种微生物的生长,从而形成复杂的微生物区系(microflora)。 6.群落演替:是指在某一特定环境内,生物群落随着时间的推移顺序出现或被相继取代,最终形成比较稳定的群落结构的发展过程。 第3章自然环境中的微生物 1.生理群:指按生理特性将微生物划分为不同的类群。 2.优势种:在一定条件下或在一个生理群中常只有少数种类占优势,即在最高稀释度平皿中出现较多菌落数的菌种,该菌种称优势种。 3.水体富营养化:当水体中N、P营养元素的含量大量增加,远远超出正常指标,结果导致原有生态系统破坏,藻类或某些细菌数量猛增,其他生物种类减少,水质变坏的现象。 4.为什么说土壤是适合微生物生长的环境?

微生物生态学

第九章微生物生态学 习题 一、填空题 1、从,,,生境中可以分离到嗜热微生物;从,和生境中可分离到嗜盐微生物。 2、磷的生物地球化学循环包括3种基本过程:、、。 3、微生物种群相互作用的基本类型包括:,,,、、和。 4、嗜热细菌耐高温的使DNA体外扩增技术得到突破,为技术的广泛应用提供基础。 5、嗜生物推动的氮循环实际上是氮化合物的氧化还原反应,其循环过程包括, ,和。 6、按耐热能力的不同,嗜热微生物可被分成5个不同类型:,, ,和。 7、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括,, 和。 8、评价有机化合物生物降解性的基本试验方法是和。 9、污水处理按程度可分为,和。 10、汞的微生物转化主要包括3个方面,和。 二、选择题(4个答案选1) 1、总大肠菌群中不包括()。 (1)克雷伯氏菌(2)肠杆菌(3)埃希氏菌(4)芽孢杆菌 2、下列有机物中最难被微生物降解的是()。 (1)纤维素(2)木质素(3)半纤维素(4)淀粉 3、同化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制?()

(1)氨(2)氧(3)N 2(4)N 2 O 4、异化硝酸盐还原的酶可被下列哪种化合物抑制?() (1)氨(2)氧(3)N 2 (3)N 2 O 5、活性污泥法处理污水的过程最类似于下面哪种微生物培养方式?()(1)恒浊连续培养(2)恒化连续培养 (3)恒浊分批培养(4)恒化分批培养 6、和豆科植物共生固氮的微生物是()。 (1)假单胞菌(2)根瘤菌(3)蓝细菌(4)自生固氮菌7、许多霉菌在农副产品上生长时易于产生霉菌毒素,下列中哪些条件最适于产生霉菌毒素?() (1)高温高湿(2)高温(3)蓝细菌(4)自生固氮菌 8、适用于生物冶金的微生物类群主要是()。 (1)嗜热微生物(2)嗜冷微生物(3)嗜酸微生物(4)嗜压微生物9、超嗜热细菌主要是()。 (1)古生菌(2)真细菌(3)真菌(4)霉菌 10、酸矿水的形成是微生物对某些金属和非金属元素转化的结合,下列哪种循环与酸矿水形成有关?() (1)S循环(2)N循环(3)磷循环(4)硅循环 三、是非题 1、氨化作用只能在好氧环境下才能进行。 2、反硝化作用完全等同于硝化作遥的逆过程。 3、一般情况下土壤表层的微生物数量高于土壤下层。 4、嗜冷微生物适应环境生化机制之一是其细胞膜组成中有大量的不饱和、低熔 点脂肪酸。 5、嗜酸微生物之所以具有在碱性条件下生长的能力是因为其胞内物质及酶是嗜 酸的。 6、嗜碱微生物具有在碱性条件下生长能力的根本原因是其胞内物质及酶也是偏 碱(嗜碱)的。 7、草食动物大部分都能分泌纤维素酶来消化所食用的纤维素。 8、共生固氮和游离固氮都在固氮过程中发挥重要作用。 9、大量服用抗生素的患者同时要服用维生素,这是为了补充因肠道微生物受抑 制减少维生素的合成。 10、解性质粒携带有编码环境污染物降解酶的全部遗传信息。

分子生态学在环境微生物领域的应用

分子生态学研究方法与技术在环境微生物领域的应用(专业:09微生物姓名:柴化建学号:s9071005478)摘要:对环境微生物的研究有助于利用环境微生物解决环境污染的问题。微生物是废水处理、城市生活垃圾填埋或堆肥处理等系统中的主要功能生物,充分认识其中的微生物学原理能为改进处理工艺、提高处理效率提供依据。通过利用分子生态学的研究方法和技术,从分子的活动变化规律来闸释环境微生物生态变化及生物分子活动过程与机理,从而应用于环境治理领域。 关键字:环境微生物荧光杂交蛋白质组学宏基因组学微阵列环境在不同的生命层次(分子水平,个体水平,种群水平,及群落水平,甚至生态系统水平)对生命活动产生不同的影响,生物体也是通过在不同水平层次上的调节来适应和改变环境。在环境微生物领域,对环境中微生物的主要类群及它们的生理、生态特性、微生物与环境污染的关系、污染物的微生物降解及转化规律等进行研究是重要的。目前研究环境微生物的主要方法仍是基于培养和分离纯化的传统技术,已经无法满足研究者对环境微生物进行快速、准确的分析与鉴定的要求。故从分子生态学方向入手将会给环境微生物的研究起到很大的推动总用。分子生态学应用分子生物学的原理和方法来研究生命系统与环境系统相互作用的生态机理及其分子机制。从微观研究层次它主要涉及生态现象与生态规律的发生、演化与发展的分子生物学过程与机理,即怎样利用DNA(基因),蛋白质(酶)等生物活性分子的活动变化规律来闸释生态变化的生物分子活动过程与机理。利用分子生态学研究方法与技术,从分子种群生物学、分子环境遗传学和分子适应等几个方面的内容对环境微生物进行研究。以求改进微生物处理污染物的工艺、提高处理效率。 一.环境mRNAandrRNA同时荧光原位杂交 Giovannoni等在1988年首次将荧光原位杂交

高通量测序:环境微生物群落多样性分析

(5)高通量测序:环境微生物群落多样性分析 微生物群落多样性的基本概念 环境中微生物的群落结构及多样性和微生物的功能及代谢机理是微生物生态学的研究 热点。长期以来,由于受到技术限制,对微生物群落结构和多样性的认识还不全面, 对微生物功能及代谢机理方面了解的也很少。但随着高通量测序、基因芯片等新技术 的不断更新,微生物分子生态学的研究方法和研究途径也在不断变化。第二代高通量 测序技术(尤其 是Roche 454高通量测序技术)的成熟和普及,使我们能够对环境微生物进行深度测序,灵 敏地探测出环境微生物群落结构随外界环境的改变而发生的极其微弱的变化,对于我 们研究微生物与环境的关系、环境治理和微生物资源的利用以及人类医疗健康有着重 要的理论和现实意义。 在国内,微生物多样性的研究涉及农业、土壤、林业、海洋、矿井、人体医学等诸多领域。以在医疗领域的应用为例,通 过比较正常和疾病状态下或疾病不同进程中人体微生物群落的结构和功能变化,可以 对正常人群与某些疾病患者体内的微生物群体多样性进行比较分析,研究获得人体微 生物群

落变化同疾病之间的关系;通过深度测序还可以快速地发现和检测常见病原及新发传 染病病原微生物。研究方法进展 环境微生物多样性的研究方法很多,从国内外目前采用的方法来看大致上包括以下四 类:传统的微生物平板纯培养方法、微平板分析方法、磷脂脂肪酸法以及分子生物学 方法等等。 近几年,随着分子生物学的发展,尤其是高通量测序技术的研发及应用,为微生物分 子生态学的研究策略注入了新的力量。 目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包 括:DGGE/TGGE/TTGE 、 T-RFLP 、SSCP、FISH 、印记杂交、定量 PCR、基因芯片等。 DGGE 等分子指纹图谱技术,在其实验结果中往往只含有数十条条带,只能反映出样品中少数 优势菌的信息;另一方面,由于分辨率的误差,部分电泳条带中可能包含不只一种 16S rDNA 序列,因此要获悉电泳图谱中具体的菌种信息,还需 对每一条带构建克隆文库,并筛选克隆进行测序,此实验操 作相对繁琐;此外,采用这种方法无法对样品中的微生物做 到绝对定量。生物芯片是通过固定在芯片上的探针来获得微

微生物生态学复习总结

微生物生态学复习总结 一、名词解释 未培养微生物、可培养微生物、微生物生态学、 平板菌落计数法(CFU)、最大或然值法(MPN)、COD、BOD、TN、TP、活性污泥、生物转盘法、膜 生物反应器、生物强化技术、水体富营养化、水 华/赤潮、蓝藻水华、湖泛、生物被摸、群感效应 (QS)、多聚体菌细胞附属物、共生、内共生、表 共生、基因水平转移、转导、转化、接合、整合 子、泛基因组、生物放大(生物富集作用)、生物 处理、生物修复(生物整治) 1.未培养微生物:生理、生态功能未知,没有相 应培养技术,或者生理、生态功能已知,具有 培养技术,但尚未获得培养的一类微生物。 2.平板菌落计数法(CFU):将样品用无菌生理盐 水进行系列稀释,取合适的稀释度,以涂布法 接种于平板上,经过一定时间培养后,直接统 计平平板上的菌落数,再根据相应公式计算。 3.可培养微生物:可重复的在受控的条件下以一 个确定的方式生长。 4.微生物生态学:研究微生物之间及其与其周围

生物环境与非生物环境之间的相互作用和功能 的学科。 5.最大或然值法(MPN):将样品用无菌生理盐水 进行系列稀释,取3种或5种不同的稀释度接 种于培养基中,培养一定时间后,根据各稀释 度的生长管数以统计学的方法计算出样品中所 含微生物的量。 6.COD:1L污水中所含有机物再用强氧化剂将它 氧化后,所消耗氧的毫克数。 7.BOD:在1L污水中所含的一部分容易氧化的有 机物,当微生物对其氧化分解时,所消耗的水 中溶氧毫克数。 8.TN:样品中所含全部氮素量。 9.TP:样品中所含全部磷素量。 10.活性污泥:一种由活细菌、原生动物及其他 微生物群聚集在一起组成的凝絮团,具有很强 的吸附、分解有机物和毒素的能力。 11.生物转盘法: 12.膜生物反应器:将膜分离技术和生物反应器 的生物降解作用集于一体的生物化学反应系统。 它以超滤或微滤膜业件替代传统活性污泥法中的沉淀池实现泥水分离。

微生物生态学复习资料

微生物生态学复习资料

指来自于其他生态系统的微生物,所以这些微生物不能在这一生境中长期生活下去。 群落(Community):指一定区域里,各种群体(Population)相互松散结合的一种结构单位。生态系统:生态系统就是在一定的时间和空间内,生物和非生物的成分之间,通过不断的物质循环和能量流动而相互作用、相互依存的统一体,构成一个生态学的功能复合体。 生态系统=生物群落+无机环境。 影响土壤中微生物分布的因素 ●土壤颗粒性质腐殖质》砂土 ●土壤水分游动微生物 ●氧气上层好氧微生物多(穴居动物活动可 以给微生物好氧生长提供条件) ●pH pH对营养物质的利用,微生物吸附,胞 外酶的产生和分泌产生影响 ●温度蓝细菌能抗变化范围很大的温度;耐 寒的藻类(雪藻) ●营养状况有机物对自养细菌有抑制作用 (刍溪藻喜欢在营养丰富的鸟粪中)(土壤颗粒中细菌的不均匀分布) ●人类生产活动

三.淡水微生物的共同特征: 1 能在低营养物浓度下生长 2 微生物是可以游动的 3 表面积和体积比大(柄细菌),有效吸收营养。 研究极端环境中微生物的意义 ●研究其强而稳定的特殊结构、机能和遗传基 因以及应答因子,对阐明物种起源、生物进 化具有重要意义。 ●研究其生理生化特性,可用于量度地球上生 命生存的理化极限,对探索宇宙星球上的生 物有参考价值; ●可探索出新的生理途径,生产新酶和新的生 物制剂,使用于特殊环境条件,如煤脱硫、 冶炼金属、处理有毒废水、高压深油井探矿、纤维素高温发酵酒精等。 ●研究成果可以大大促进微生物在环境保护、 人类健康和生物技术等领域的应用。 嗜冷微生物(psychrophiles) ?0℃以下或3~20℃能生长的微生物, ?最适生长温度不超过15℃, ?最高生长温度不超过20℃。

微生物笔记整理

第1章绪论 1、微生物的特点是: (1)繁殖快,长不大(2)体积微小,分布广泛 (3)观察和研究的手段特殊(4)物种多,食谱杂 (5)适应性强,易变异 2、(1)列文虎克:首次发现微生物,最早记录肌纤维、微血管中的血流。(2)路易斯·巴斯德:“巴氏杀菌法”(Pasteurization),62-65℃,30min,75-90℃,15-16s。[UHT=ultra high temperature,130-150℃,1-4s,常用在牛奶的杀菌。] (3)罗伯特·柯赫食品微生物发展大事记: 1680年,列文虎克发现了酵母细胞 1861年,巴斯德的曲颈瓶实验,推翻了“自然发生说” 1867年,炭疽菌(属于芽孢杆菌属,革兰氏阳性菌) 1890年,巴斯德杀菌工艺 1922年,肉毒梭状芽孢杆菌的芽孢在磷酸盐缓冲液中的Z值为18F(Z值:加热至死曲线中,时间降低一个对数周期所需升高的温度 D值:指在一定的处境和一定的热力致死温度条件下,某细菌数群中90%的原有残活菌被杀死所需的时间 F值:在基准温度中杀死一定数量对象菌所需要热处理的时间) 1988年,在美国,乳酸链球菌肽被列为“一般公认安全”(GRAS) 1990年,HACCP体系 1996年,O157:菌体的抗原,H7:鞭毛的抗原 3、GMP:Good Manufactureing Practice(良好生产操作规范),GMP标准规定了在加工。贮藏和食品分配等各个工序中所要求的操作、管理和控制规范。 HACCP:Hazard Analysis and Critical Control Points(有害分析和关键控制点) 栅栏技术(Hurdle techonology):利用食品当中各种有效因子(温度、pH、Aw、OR电度包装、辐照、防腐剂)交互作用控制腐败菌生长,提高食品安全。 4、ISO22000 食品安全管理;ISO9001 食品质量管理。

《环境微生物学》教学大纲

《环境微生物学》教学大纲一、基本信息

二、教学目标及任务 本课程是环境科学专业的一门重要的专业推荐选修课程。通过本课程的学习,学生应熟练掌握环境微生物学中常见术语的名称和意义,掌握环境微生物的基础知识、微生物生态与环境生态工程中的微生物作用原理;理解环境微生物在污水、废气和固体废弃物处理以及土壤污染修复方面的作用;了解环境微生物学的最新研究进展以及微生物在环境工程领域应用的新工艺和新方法;并能利用所学的知识为后续课程的学习提供基础。 三、学时分配 教学课时分配

四、教学内容及教学要求 绪论环境微生物学的发展、重要概念和研究任务 第一节环境微生物学的历史和发展 1.人类对环境微生物的认识; 2.环境微生物学的形成和发展; 3.微生物在环境工程中的应用; 4.环境微生物生物技术的应用。 习题要点:微生物与环境的关系以及环境微生物生物技术的应用。

1.环境微生物学的重要概念和专业术语; 2.环境微生物的分类; 3.环境微生物的多样性; 4.微生物的环境适应性。 习题要点:环境微生物的概念、分类以及主要特性。第三节环境微生物学的研究任务和意义 1.环境微生物学的范畴; 2.环境微生物学的研究内容; 3.环境微生物学与相关学科的相互渗透和促进;

习题要点:环境微生物学的主要研究内容和发展趋势。 本章重点、难点:重点是环境微生物学的重要概念和专业术语以及环境微生物学的研究内容和意义,难点是微生物在环境工程中的应用以及环境微生物生物技术在环境工程中的应用。 本章教学要求:了解环境微生物学的形成和发展,发展趋势及研究意义;理解微生物的多样性和适应性以及在环境工程中的应用;掌握环境微生物学相关的概念和术语以及基本特征。 第一章微生物的生长及其环境 第一节微生物的生长 1.微生物的生长繁殖特征; 2.研究微生物生长的方法; 3.微生物生长繁殖的测定;

微生物分子生态学研究方法综述

环境微生物分子生态学研究方法综述 摘要:对当前国内外环境微生物多样性的分子生态学研究方法进行了总结和探讨,包括微生物化学成分的分析的方法和分子生物学的方法,以目前比较成熟前沿的分子生物学的方法16S rRNA基因序列分析、变性梯度凝胶电泳(DGGE)/温度梯度凝胶电泳(TGGE)、限制性片段长度多态性(RFLP)和扩增核糖体DNA限制性分析(ARDRA)、末端限制性片段多态性(T-RFLP)、单链构象多态性(SSCP)为例。在环境微生物多样性研究中,如果可能的话,需要将各种方法结合起来使用,方可掌握有关环境生物多样性的较为全面的信息。更好的揭示环境变化现状和预示环境的变化趋势,为环境改善修复提供有利依据。 关键词:环境微生物;分子生物学;DGGE;ARDRA;T-RFLP 1 引言 环境微生物是指环境中形体微小、结构简单的生物,包括原核微生物(细菌、蓝细菌、放线菌)、真核生物(真菌、藻类、地衣和原生动物等)。数量庞大、种类繁多的环境微生物是丰富的生物资源库[1],也是环境中最活跃的部分,全部参与环境中生物化学反应,在物质转换、能量流动、生物地球化学循环及环境污染物的降解和解毒[2]过程中具有极其重要的作用,亦是评价各种环境的重要指标之一。比如土壤微生物的数量分布,不仅可以敏感地反映土壤环境质量的变化,而且也是土壤中生物活性的具体体现[3]。河道、湖泊中微生物量也可以反映该水体的健康状况。微生物群落结构和多样性是环境微生物生态学研究的热点内容。微生物群落结构的研究主要通过描述微生物群落的稳定性、微生物群落生态学机理以及自然或人为干扰对群落产生的影响,揭示环境质量与微生物数量和活性之间的关系[4]。微生物群落多样性,是指土壤微生物群落的种类和种间差异,微生物群落多样性包括物种多样性、遗传多样性及生理功能多样性等[5]。物种多样性是群落中的微生物种群类型和数量,其中丰度和均度是多样性指数中的两个组成部分,也是多样性分析中最直观、最容易理解的要素。研究微生物多样性的传统方法是将微生物从环境中分离、实验室培养和鉴定[6]。然而,微生物种类繁多,自然界中仅有极少数微生物得到鉴定。现代分子生物学方法为全面掌握微生物多样性提供了可能。

大学第十章微生物生态学题库

第十章微生物生态学 单项选择题 1.知识点:1(生态系统) 难易度:容易认知度:识记地球被科学家划分为4个圈,不包括下列哪一项( )。 选项A)土壤圈 选项B)大气圈 选项C)水圈 选项D)岩石圈 答案:A 2.知识点:1(生态系统) 难易度:容易认知度:识记生态圈中,起着主导作用的是( )。 选项A)大气圈 选项B)生物圈 选项C)水圈 选项D)岩石圈 答案:B 3.知识点:1(生态系统) 难易度:容易认知度:识记生物循环的特点是( )。 选项A)运转较缓慢 选项B)可循环性 选项C)运转迅速 选项D)以上均是

答案:C 11. 知识点:1(生态系统) 难易度:适中认知度:理解 生态系统结构不包括下面哪一个方面( )。 选项A)外源能 选项B)生物关系 选项C)营养循环 选项D)能量代谢 答案:D 12. 知识点:1(生态系统) 难易度:适中认知度:认知 生物在生态系统物质循环中扮演着重要作用,但不包括( )。选项A)生产者 选项B)消费者 选项C)分解者 选项D)固定者 答案:D 13. 知识点:1(生态系统) 难易度:较难认知度:认知 微生物生态系统自身的特点不包括( )。 选项A)微环境 选项B)稳定性 选项C)协调性 选项D)适应性 答案:C 14. 知识点:1(生态系统) 难易度:较难认知度:理解

成熟的生态系统的平衡特点是( )。 选项A)生产者、消费者、分解者比例相同 选项B)物质循环与能量循环协调畅通 选项C)系统的输入和输出在比例上合理 选项D)物质循环与能量循环大致相等 答案:B 15.知识点:2(微生物在自然界中的分布) 难易度:容易认知度:理解土壤中三大类群体微生物以数量排序为( )。 选项A)细菌>放线菌>真菌 选项B)细菌>真菌>放线菌 选项C)放线菌>细菌>真菌 选项D)真菌>细菌>放线菌 答案:A 16.知识点:2(微生物在自然界中的分布) 难易度:容易认知度:理解微生物的种质资源库存在于( )。 选项A)水体 选项B)土壤 选项C)植物 选项D)动物 答案:B 17.知识点:2(微生物在自然界中的分布) 难易度:容易认知度:理解土壤微生物的季节分布特征一般是( )。

《微生物生态学》教学大纲

《微生物生态学》教学大纲 一、基本信息 二、教学目标及任务 本课程是生态学专业的一门重要的专业推荐选修课程。通过本课程的学习,学生应熟练掌握微生物生态学中常见术语的名称和意义,掌握微生物生态学的基础知识,了解微生物在不同环境中的分布及生活和活动的规律、微生物的代谢功能和在自然界物质循环和转化中的作用、微生物和环境污染的关系及环境修复中的机制、以及微生物生态学研究的最新研究进展;并能利用所学的知识为后续课程的学习提供基础。 三、学时分配 以表格方式说明各章节的学时分配,表格如下: 教学课时分配

四、教学内容及教学要求 绪论 第一节微生物生态学的定义及研究范围 1.生态学的定义 2.微生物生态学的定义 3.微生物生态学的研究范围 习题要点:狭义与广义的微生物生态学研究范围 第二节微生物生态学的发展简史 1.萌芽时期 2.诞生时起 3.成长时期 习题要点:微生物生态学的起源与发展历程 第三节微生物生态学的研究方向和意义 1.微生物生态学的研究方向 2.研究微生物生态学的意义 习题要点:微生物生态学主要研究内容与发展趋势 本章重点、难点:微生物生态学的主要研究内容与意义 本章教学要求:掌握微生物生态学的具体定义;了解微生物生态学的发展历程;了解微生物生态学的主要研究内容与方向 第一章微生物生态学基本原理 第一节环境与生态系统 1.环境的概念 2.什么是生态系统 3.生态系统的组成和结构 4.生态系统的功能 习题要点:生态系统的基本概念;生态系统的组成与功能之间的关系 第二节生态位与生态对策 1.生态位的定义 2.生态对策及其决定因素 3.微生物生态对策的类型 习题要点:生态位的基本概念、微生物三种生态对策之间的联系与差别 第三节种群与种间关系 1.种群

环境微生物群落多样性分析知识讲解

环境微生物群落多样性分析 微生物群落多样性的基本概念 环境中微生物的群落结构及多样性和微生物的功能及代谢机理是微生物生态学的研究热点。长期以来,由于受到技术限制,对微生物群落结构和多样性的认识还不全面,对微生物功能及代谢机理方面了解的也很少。但随着高通量测序、基因芯片等新技术的不断更新,微生物分子生态学的研究方法和研究途径也在不断变化。第二代高通量测序技术(尤其是Roche 454高通量测序技术)的成熟和普及,使我们能够对环境微生物进行深度测序,灵敏地探测出环境微生物群落结构随外界环境的改变而发生的极其微弱的变化,对于我们研究微生物与环境的关系、环境治理和微生物资源的利用以及人类医疗健康有着重要的理论和现实意义。 在国内,微生物多样性的研究涉及农业、土壤、林业、海洋、矿井、人体医学等诸多领域。以在医疗领域的应用为例,通过比较正常和疾病状态下或疾病不同进程中人体微生物群落的结构和功能变化,可以对正常人群与某些疾病患者体内的微生物群体多样性进行比较分析,研究获得人体微生物群落变化同疾病之间的关系;通过深度测序还可以快速地发现和检测常见病原及新发传染病病原微生物。 研究方法进展 环境微生物多样性的研究方法很多,从国内外目前采用的方法来看大致上包括以下四类:传统的微生物平板纯培养方法、微平板分析方法、磷脂脂肪酸法以及分子生物学方法等等。 近几年,随着分子生物学的发展,尤其是高通量测序技术的研发及应用,为微生物分子生态学的研究策略注入了新的力量。 目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包括:DGGE/TGGE/TTGE、T-RFLP、SSCP、FISH、印记杂交、定量PCR、基因芯片等。DGGE等分子指纹图谱技术,在其实验结果中往往只含有数十条条带,只能反映出样品中少数优势菌的信息;另一方面,由于分辨率的误差,部分电泳条带中可能包含不只一种16S rDNA序列,因此要获悉电泳图谱中具体的菌种信息,还需对每一条带构建克隆文库,并筛选克隆进行测序,此实验操作相对繁琐;此外,采用这种方法无法对样品中的微生物做到绝对定量。生物芯片是通过固定在芯片上的探针来获得微生物多样性的信息,“只能验证已知,却无法探索未知”,此方法通过信号强弱判断微生物的丰度也不是非常的准确。 而近年来以454焦磷酸测序为代表的高通量测序技术凭借低成本、高通量、流程自动化的优势为研究微生物群落结构提供了新的技术平台。Roche 454高通量测序技术能同时对样品中的优势物种、稀有物种及一些未知的物种进行检测,获得样品中的微生物群落组成,并将其含量进行数字化。最近,美吉生物

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