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微生物分子生态学.pptx
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1、第八章第八章 微生物分子生态学微生物分子生态学李永峰李永峰 教授教授张洪张洪 研究生研究生目录目录微生物分子生态学的理论基础微生物分子生态学的理论基础1外界环境对微生物的影响外界环境对微生物的影响2微生物在环境生物修复中的分子生态学微生物在环境生物修复中的分子生态学3微生物生态学中分子生物学技术和方法微生物生态学中分子生物学技术和方法48.1 8.1 微生物分子生态学理论基础微生物分子生态学理论基础微生物分子生态学微生物分子生态学:是生态学的一个重要分支,它在普通生态学的基础上,通过对微生物的信息生态学、行为生态学、微生物生态学的研究,探讨微生物与环境之间的生态性微生物微生物生态学信息生态学行
2、为生态学环境群落生态学种群生态学分子生态学生态系统生态学微生物系统污染生态学系统极端环境系统表面生态系统微生物通过改变遗传结构和生理状况来响应环境变化,形成响应调节系统。人们重视微生物驯化、诱变和基因工程等来提高生物修复工程效率。8.1微生物分子生态学理论基础微生物分子生态学理论基础微生物与细微生物与细胞的信息交胞的信息交流流病毒分子生病毒分子生态学态学微生物与外微生物与外界因子的生界因子的生态效益态效益基本理论基本理论阐述微生物与细胞之间通信的分子关系。解决细菌、病毒对人类感染的调控过程。微生物在环微生物在环境修复中的境修复中的分子生态学分子生态学使人们了解到动植物病毒的分子生态机制,探索一
3、套人类对病毒的预防和治疗措施。8.2 外界环境对微生物的影响外界环境对微生物的影响微生物功能及生理活动微生物功能及生理活动影响影响光照光照温度水和水活度极端环境pH8.2.1 光照对微生物的分子生态性影响光照对微生物的分子生态性影响环式光合磷酸化环式光合磷酸化非环式光合磷酸化非环式光合磷酸化绿色细菌和绿硫细菌的电子传递绿色细菌和绿硫细菌的电子传递光照对微生物的光照对微生物的分子生态性影响分子生态性影响嗜盐菌紫膜的光合作用嗜盐菌紫膜的光合作用不需要氧,主要在不需要氧,主要在DNA分子的嘧啶上分子的嘧啶上光光合合作作用用紫紫外外线线8.2.1 光照对微生物的分子生态性的影响光照对微生物的分子生态性
4、的影响 光照对微生物的影响主要体现在光合作用和紫外线两种因子上。下面主要讲解光合作用对微生物分子生态性的影响。(1)环式光合磷酸化:环式光合磷酸化能够在厌氧下利用光能。NADP+n Pi n ATPBchlBchl,hvhv(2)非环式光合磷酸化:将光合系统I和II联合起来就是非环式光合磷酸化。2NADP+2ATP+2Pi+2H2O 2NADPH+2H2+2ATP+氧气(3)绿色细菌和绿硫细菌的电子传递:也是以非环式光合磷酸化合成ATP。NAD+H2S+ADP+Pi NADPH+H+ATP+SChlChl,hvhv(4)嗜盐菌紫膜的光合作用:在光量子的驱使下,具有质子泵的作用,使质子通过细胞膜
5、而形成ATP,同时将细胞内的盐泵出体外。这是迄今为止最简单的光合磷酸化反应。8.3 微生物在环境生物修复中的分子生态学微生物在环境生物修复中的分子生态学环境影响小环境影响小费用低费用低最大限度地降低污染浓度最大限度地降低污染浓度生物修复技生物修复技术的优点术的优点生物修复技术可以同时处理受污染的地下水和土壤生物修复技术可以同时处理受污染的地下水和土壤可处理其他技术难以应用的场地可处理其他技术难以应用的场地8.3 微生物在环境生物修复中的分子生态学微生物在环境生物修复中的分子生态学微生物不能降解所有进入环境的污染物微生物不能降解所有进入环境的污染物微生物修复只能降解特定的物质微生物修复只能降解特
6、定的物质生物修复技生物修复技术的局限性术的局限性微生物活性受温度等环境条件的影响微生物活性受温度等环境条件的影响微生物修复需要具体考察微生物修复需要具体考察8.3.2 生物修复技术的原理生物修复技术的原理外来微生物外来微生物生物修复的微生物修复的微生物种类生物种类土著微生物土著微生物基因工程菌基因工程菌某些特定的降解需要引进外来物种,以便在极端环境中生存。降解污染物的潜力大;其生长速度慢,代谢活性不高。采用细胞融合等遗传手段将多种降解基因转入统一微生物中,使其获得较强的降解能力。价廉和易于使用。8.3.2 生物修复技术的原理生物修复技术的原理微生物法的基本原理:微生物法的基本原理:利用微生物的
7、代谢作用,在污染场所投加成品菌株或者筛选驯化现场菌株,迅速提高污染介质中微生物浓度,在短期内提高污染物生物降解速率。特点特点多次投放现场降解能力低短期内提高降解能力8.3.2 生物修复技术原理生物修复技术原理微生物微生物生态法生态法特点:特点:评估和引用过程简单;不适合浓度过高或过低的物质;不受TSCA限制比微生物法扩散速率快。局限性:局限性:刚开始时,微生物的活性不高;当污染物浓度过高时,其有效降解能力下降;很难确定需要治理的时间。微生物生态法基本原理:调节污染物场所中微生物生存现状,加速现场微生物对有机污染物降解。8.3.2 生物修复技术的原理生物修复技术的原理溶解氧的浓度,氧是现场处理中
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