【正文】 基質(zhì)吸收水分和無機鹽供兩者營養(yǎng) 。 ? 寄生關(guān)系 ? 一種微生物需在另一種微生物體內(nèi)生活 。 它們之間不斷地進行物質(zhì)和能量交換 ， 具有完整結(jié)構(gòu)和功能的單位 。 ? 生存在地球陸地上和海洋以下各 100米之間范圍包括巖石圈 、 土壤圈 、 水圈和大氣圈內(nèi)所有各種生物群落及人與它們生存環(huán)境的總體構(gòu)成生物圈 ， 它本身是一個巨大的精密的生態(tài)系統(tǒng) ， 是地球上所有生態(tài)系統(tǒng)的總和 。 綠色植物利用這一部分能量進行光合作用的有機物每年可達 3000億噸供地球生物消費 。 以這些信息把生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系成為一個統(tǒng)一的整體 。 3） 物理信息 —— 表示驚慌、安全、恐嚇、警告、嫌惡、有無食物、要求配偶等。 ? 生態(tài)平衡 ? 在生態(tài)系統(tǒng)中 ， 能量流動 、 物質(zhì)流動 、 信息流動按生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律 ， 不斷地進行著物質(zhì)和能量的交換 ， 在生產(chǎn)者 、 消費者和分解者之間相互作用 、 相互制約 、 不斷演變 ， 相對穩(wěn)定達到動態(tài)平衡統(tǒng)一的整體 ， 這種生態(tài)系統(tǒng)稱為生態(tài)平衡 。 （ 1） 微生物分解有機物的一般途徑 1） 復(fù)雜有機物分解為簡單 （ 小分子 ） 有機物 。 3） 簡單有機物的無氧分解 在缺氧環(huán)境中 ， 由厭氧菌或兼性厭氧菌通過發(fā)酵作用或無氧呼吸進行分解 。 4）硝態(tài)氮在反硝化菌作用下又還原為分子態(tài)氮，完成 N在自然界中的循環(huán)。 2. 硫的轉(zhuǎn)化 1）有機物分解產(chǎn)生 H2S 蛋白質(zhì)、含硫氨基酸、磺氨酸等在硫細菌作用下經(jīng)脫硫氫作用生成 H2S，與此同時也產(chǎn)生 NH3。 2. 氨化作用 1）氧化脫氨基作用產(chǎn)生酮酸和氨 R－ CHCOOH＋ NH2 1 2 O2 脫氨基酶 RCOCOOH＋ NH3 2)水解脫氨基作用產(chǎn)生含氧酸和氨 R－ CHCOOH＋ H2O NH2 脫氨基酶 RCHOHCOOH＋ NH3 ? 3)還原脫氨基作用產(chǎn)生飽和酸和氨 R－ CHCOOH＋ 2H NH2 脫氨基酶 RCOCOOH＋ NH3 `4）核酸的分解 核酸 核苷酸 核酸酶 ＋ H2O 核苷酸酶 核苷 磷酸 核酸 核酸酶 嘌呤或嘧啶 核糖或脫氧核糖 ? 3. 硝化作用 ? 1） 亞硝化作用 ? 亞硝菌 2NH3＋ 3O2 2HNO2＋ 2H2O＋能量 ? 2） 硝化作用 ? 硝化菌 2NHO2＋ 3O2 2HNO3＋能量 ? 4. 反硝化作用 ? 反硝化菌 C6H12O6＋ 6H2O 6CO2＋ 24H ? 反硝化菌 24H＋ 4NO2－ 12H2O＋ 2N2 ? 反硝化菌 C6H12O6＋ 4NO2－ 6CO2＋ 6H2O＋ 2N2＋能量 亞硝菌 硝化菌 反硝化菌 反硝化菌 反硝化菌 硫的循環(huán) 1. 微生物轉(zhuǎn)化礦物質(zhì)的一般途徑 1）礦物質(zhì)的有機質(zhì)化 P、 S等通過生物合成作用組成菌體核酸、蛋白質(zhì)，將 Co吸收在菌體內(nèi)組成維生素 B1有的菌分泌有機酸與金屬離子鰲合生成金屬有機物。 2）動植物和微生物遺體中的有機氮化物經(jīng)微生物分解轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。 2） 簡單有機物的有氧分解 C6H12O6＋ 6O2 6CO2＋ 6H2O CH3CH2OH＋ O2 CH3COOH＋ H2O CH3COOH＋ 4O2 4CO2＋ 4H2O ① 完全氧化：好氧微生物和兼性厭氧菌吸收簡單有機物進入細胞 ， 在有氧呼吸中將有機物徹底氧化為 CO H2O， 包括一系列生物氧化反應(yīng)；磷酸化 、 分解 、 水解 、 脫氫 、 氧化、 脫羧等各種反應(yīng) ， 每類反應(yīng)都有相應(yīng)的酶參加 。 微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用 碳素循環(huán) 碳是構(gòu)成生物體的主要元素 ， 占生活物質(zhì)總量的 25%， 沒有碳就不會有生命 。 孔雀開屏 、 雁落平沙 、 仙鶴起舞 、 猿嘯哀鳴 、 杜鵑啼血 、 大雁南飛 、 魚群回歸 、 蜻蜓點水等都表示生物生存 、 求偶 、 環(huán)境變化發(fā)出的信息 。螞蟻、蜂、分泌物為個體、群體回歸提供信息。 Mn、 Zn、 Cu、 Mo、Ca、 Mg、 Na、 Cl、 K等生物需要的微量元素與宏量元素構(gòu)成生命中的物質(zhì)循環(huán) ， 其中主要有三大循環(huán)：氧循環(huán) 、 碳循環(huán) 、 氮循環(huán) 。分 。 還有人工生態(tài)系統(tǒng) ，如水庫 、 運河 、 城市 、 鄉(xiāng)村 、 農(nóng)田等 。 ? 競爭關(guān)系 ? 是指不同的微生物種群在同一環(huán)境中 ， 對食物等營養(yǎng) 、 溶解氧 、 空間和其它共同要求的物質(zhì)相互競爭 ， 相互受到不利影響 ， 種內(nèi)和種間都存在競爭 ， 如在好氧生物處理中 ， 當(dāng)溶解氧或營養(yǎng)成為限制因子時 ， 菌膠團細菌和絲狀細菌表現(xiàn)出明顯的競爭關(guān)系 。 ? 拮抗關(guān)系 （ 也稱偏害關(guān)系 ） ? 一種微生物在代謝中產(chǎn)生代謝產(chǎn)物對另一種微生物有抑制或殺滅作用稱拮抗作用 。 ? 氨化細菌分解含 N有機物產(chǎn)生的 NH3為硝化 、 亞硝化菌提供 N源作營養(yǎng) ， 亞硝酸對多種細菌有害 ， 硝化細菌將 NO2轉(zhuǎn)化為 NO3， 為其它微生物解毒 。 頻率 800～ 1000千赫的超聲波治療疾病 ， 引起致病生物體組織發(fā)生破壞性改變 。 ? 表面活性劑降低表面張力 ， 醇 、 酮 、 脂 、 胺 、 萜 、 脂肪酸 、 肥皂等降低表面張力 ， 有殺菌作用 。 ? （ 2） 表面張力與表面活性劑 ? 表面張力是作用在物體表面單位長度邊上的收縮力 ， 水的表面張力 104牛頓 。 ? (2)在低滲溶液 （ 含 %NaCl） 水分子大量滲入微生物體內(nèi) ， 細胞膨脹 ， 甚至脹裂 。 ? （ 3） 有機化合物 ? ① 醇 —— 脫水劑 ． ? ② 甲醛 —— 消毒劑 、 防腐劑 ３７～４０ ％ 溶液 ? ③ 酚 —— 消毒劑 、 殺菌劑 。 ? x ～ ? r ～ ? 低劑量 93～ 465rad 照射有促進生長作用或引起微生物誘變 。 ? 溶解氧 (DO) ? 好氧型微生物 DO2mg/L(3～ 4最合適 ) ? 厭氧型微生物無氧呼吸 ? 氧對好氧微生物的作用 ? (1)在呼吸中 O2作為最終電子受體 。 第五章 微生物的環(huán)境因素與生態(tài) ? 微生物的環(huán)境因素 ? 溫度 ? 高溫度 最適宜 最低溫度 ? 低溫型 20～ 30 5～ 10 5～ 0 ? 中溫型 45～ 5 25～ 40 5～ 10 ? 高溫型 70～ 80 50～ 60 30 ? 原生動物最適宜溫度 16～ 250C ? 放線菌最適宜溫度 23～ 370C ? 霉菌和酵母菌最適宜溫度 28～ 320C 因環(huán)境變化而變異的八腳青蛙 ? pH ～ ? PH＜ 酸性環(huán)境不利于細菌和原生動物生長 ， 不利于形成菌膠團 ， 使活性污泥上浮 。 由微生物體內(nèi)脫氫酶和氧化酶作催化劑， 由細胞色素系統(tǒng)組成的呼吸鏈傳遞電子 ， 并將電子轉(zhuǎn)移過程中釋放的能量合成 ATP，此過程稱作電子傳遞磷酸化或氧化磷酸化 ， 分子氧經(jīng)酶激活 O2－ 與 2H+結(jié)合成水 ， 有氧呼吸 ， 有機質(zhì)可徹底氧化分解為 CO2， H2O， 例： 3. 無氧呼吸 無氧呼吸不能以分子氧作為氫及電子受體 ， 而是以某些無機氧化物 SO42－ ， NO3－， CO2等作為 H及電子受體 ， 例如： （ 1） 反硝化菌在無氧存在時 ， 以 NO3－ 為 H受體 （ 2） 硫酸還原菌在無氧存在時 ， 以 SO42－ 為 H受體 （ 3）產(chǎn)甲烷菌以 CO2為 H受體生成 CH4 8 [H] ＋ CO 2 C H 4 ＋ 2 H 2 O 甲烷菌 微生物菌群 由于在呼吸過程中 ， 微生物需氧關(guān)系不同 ， 可分成不同類群 （ 好氧 ） 微生物 —— 需在充足供氧的條件下生長繁殖 ， 進行有氧呼吸 ， 包括有細菌 ， 放線菌 ， 真菌類 ， 污水處理占重要位置 。 所以發(fā)酵是 不徹底的氧化作用 。 ? 好氧呼吸 —— 最終電子受體是 O2?！u基丁酸（ PHB）等。 ? 微生物產(chǎn)生能量的方式有多種形式 ? 電能 —— 電子移動 ? 化學(xué)能 —— 氧化有機物和無機物產(chǎn)生的化學(xué)能 ? 機械能 —— 細胞運動 ， 鞭毛和纖毛的擺動 ， 細胞質(zhì)流動 ， 葉綠體的流動等 ? 光能 —— 體內(nèi)分泌物轉(zhuǎn)換螢光 ? 所產(chǎn)生的能量一部分變?yōu)?熱散發(fā)；一部分供給合成反應(yīng)和生命的活動所需的能量；另一部分貯存在 ATP（ 三磷酸腺苷 ） 中 ， 以備生長 ， 運動需要 。 ? ( 5 ) 馬鈴薯培養(yǎng)基 ? 馬鈴薯 200g， 蔗糖 20g， 瓊脂 15～ 20g， 水 1000mL ， 新鮮馬鈴薯去皮 ，切成薄片 ， 稱 200g， 加蒸餾水煮沸半小時 ， 用紗布過濾 ， 補充因蒸發(fā)而減少的水量 ，即制成 20%的馬鈴薯汁 ， 加入瓊脂煮沸溶化 ， 加糖拌勻 ， 補足水分 ， 115℃ 高壓蒸氣滅菌 20分鐘 。 ? （ 3） 纖維素酶菌種篩選培養(yǎng)基 ? 纖維素 20g， K2HPO4 2g， (NH4)2SO4 ， ， ZnCl2 ， CoCl2 ? （ 3） 鑒別培養(yǎng)基 ? 幾種細菌由于對培養(yǎng)基中某一成分的分解能力不同 ， 其菌落通過指示劑 顯示出不同顏色而被區(qū)分開 ， 這種起鑒別和區(qū)分不同細菌的培養(yǎng)基叫鑒別培養(yǎng)基 。 CH 3 CH 3 光 光合、色素 C H O H ＋ CO 2 CH 3 C O C H 3 ＋ [C H 2 O ] ＋ H 2 O 異丙醇 丙酮 光合色素 亞硝化菌 亞硝化菌 2N H 3 ＋ 2O 2 2H N O 2 ＋ 4H ＋能量 CO 2 ＋ 4H [C H 2 O ] ＋ H 2 O H 2 S ＋ O 2 2 H 2 O ＋ 2S ＋能量 CO 2 ＋ H 2 O [C H 2 O ] ＋ O 2 自養(yǎng)菌 自養(yǎng)菌 ? 1. 配制方法 ? (1)按配方稱取各營養(yǎng)物 ， 逐一加入燒杯中 ， 待每一種成分充分溶解后方可加入第二種 ，以免形成沉淀 。 ? (5) 生長素 —— 維生素 B、 C、 氨基酸 、 煙酸 ? （ 二 ） 微生物的營養(yǎng)類型 ? (1) 光能自氧型 (photoautotroph) ? 微生物體內(nèi)含有光合色素 ， 可以利用光作能源 ， 利用無機碳 （ CO H2COHCO3— ） 作碳源 ， 以無機物作電子供體 ， 使 CO2還原合成細胞有機物 ， 如藻類 ，藍細菌 ， 紅硫菌 ， 綠硫菌 。 細菌和酵母實驗式： C5H8O2N 酶菌： C12H18O7H，原生動物： C7H14O3N ? 微生物的營養(yǎng)和營養(yǎng)類型 ? （ 一 ） 微生物的營養(yǎng) ? (1) 水 —— 微生物主要組分 ， 又是代謝過程中的溶劑 。它集中突出了生物所具有的凈化功能。 這種酶水平的調(diào)節(jié)機制 ， 是最基本的調(diào)節(jié)方式 ，激素和神經(jīng)調(diào)節(jié)也是通過酶水平的調(diào)節(jié)而發(fā)揮作用的 。 ? （ 4） 催化和調(diào)節(jié)代謝反應(yīng) 酶最主要 ， 也是最基本的生物功能就是催化代謝反應(yīng) ，建成各種代謝途徑 ， 各種代謝體系 ， 為生物機體的生存 、 發(fā)展 ， 為形形色色的生命活動提供物質(zhì)和能量的基礎(chǔ) 。 ? （ 3） 協(xié)同激素起生物調(diào)節(jié)放大作用 腺苷酸環(huán)化酶就是起這種作用 。 例如神經(jīng)傳導(dǎo)是由神經(jīng)末梢中的乙酰膽堿酯酶來傳導(dǎo)神經(jīng)沖動 ，肌纖 ATP酶與肌肉收縮有關(guān) ， Na+、 K+ATP酶在細胞膜的主動運輸中起 “ 鈉泵作用 ” 。 大部分能量仍貯存在酒精分子中 ， 釋放 ， 由生成的