微生物生态毒理学专家讲座.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三节 微生物污染生态毒理学作用,微生物是一类特殊生物群体，它们既是环境污染物受害者，又是环境污染物释放者，还是环境污染物去除者。,微生物特点：,体型小、生长快、分布广、易变异、代谢活力强,微生物生态毒理学专家讲座,第1页,微生物污染：,微生物及其代谢产物对生态环境及对其它生物造成毒性作用称为微生物污染。,微生物污染毒性作用：,1.,微生物大量繁殖，与其它生物争夺营养物质和生存空间,2.,微生物经过一定路径以生命形态侵染其它生物,3.,微生物经过代谢活动产生并释放大量有毒产物，以此破坏生态环境和杀伤其它生物。,微生物生态毒理学专家讲座,第2页,一、微生物污染种类与特点,（一）有害微生物污染,因环境条件改变打破了正常生态平衡体系，抑制一些微生物生长而促进另一些微生物旺长，形成了不一样于正常微生物群落结构,有害微生物群落,，改变了原来生态功效，造成了环境质量恶化，直接或间接影响其它生物生存。,范围更广、后果更为严重,微生物生态毒理学专家讲座,第3页,（二）病原微生物,1.,人与动物病原微生物：寄生虫、真菌、细菌、病毒、朊病毒。数量最大、引发疾病最多，反抗生素不敏感，十分顽固，染病后极难治愈与根除。,2.,植物病原微生物：使农作物、果树、牧草以及森林发生大面积传染病。包含,真菌,、细菌、放线菌、螺原体、类立克次氏体、类菌原体、病毒、类病毒等。,微生物生态毒理学专家讲座,第4页,3.,微生物病原体,微生物会被病原体感染而患病，甚至死亡。细菌、真菌、藻类等含有细胞形态微生物都有对应,病原病毒,，细菌和放线菌病毒又被称为,噬菌体,。微生物病毒也是仅由核酸与蛋白质组成，噬菌体核酸大多数为,DNA,，少数为,RNA,。,微生物生态毒理学专家讲座,第5页,（三）微生物毒素,微生物毒素：,一类由微生物合成并释放到寄主生物体内或生态环境中杀伤其它生物有毒物质。习惯上仅将毒伤人和动植物微生物产物称作微生物毒素。,微生物生态毒理学专家讲座,第6页,（四）微生物污染特点,1.,这类污染全过程一直与微生物生命活动相关。,2.,这类污染会随微生物迁移，而转移毒性作用对象和,扩大毒性作用范围,，能够造成更大范围污染与毒性作用。（赤潮、流行性传染病）,3.,受环境条件诱发，微生物易变异，所以会有,新微生物污染不停出现,。,4.,多数微生物污染对其它生物作用含有一定选择性，甚至专一性。,5.,微生物污染物,稳定性较差,，轻易失活或死亡。,微生物生态毒理学专家讲座,第7页,二、有害微生物种群对环境质量影响,在环境生物污染中，污染范围最广、毒性作用最大是,有害微生物群体,，它们污染生态环境范围已包括大气、陆地、河流、湖泊和海洋。,微生物生态毒理学专家讲座,第8页,三、病原微生物对人与动物生态毒理学作用,（一）毒性作用,大量人与动物死于,病原微生物,“魔掌”之下。,“黑死病”、鼠疫、轮状病毒、埃博拉病毒、疯牛病、艾滋病、,SARS,病毒及禽流感病毒等。,微生物生态毒理学专家讲座,第9页,（二）传输方式与路径,暴发流行性传染病必须具备三个基本条件：,病原菌、传输路径和宿主。,病原微生物传输路径：,接触传输、普通媒介传输、空气传输、虫媒传输和垂直传输。,微生物生态毒理学专家讲座,第10页,（三）致病机制,细菌致病机制：,（,1,）黏附：,病原细菌含有黏附作用,d,细胞表面结构，统称为黏附素。,（,2,）侵入：,病原菌黏附到动物或人类机体对应部位后，可利用宿主运输机制抵达深部组织或细胞内。,（,3,）毒杀：,病原菌侵入机体，必须具备逃避宿主杀伤机制。,微生物生态毒理学专家讲座,第11页,病毒致病机制：,（,1,）吸附：,病毒靠外壳或包膜上吸附蛋白（,VAP,）与靶细胞膜上受体结合吸附在易感细胞上。,（,2,）侵入：,吸附到细胞膜上病毒经过胞饮作用而被吞入细胞质内。,（,3,）脱壳：,病毒进入细胞质内后，其外壳发生改变，随即脱去外壳并释放核酸。,微生物生态毒理学专家讲座,第12页,（,4,）复制：,在宿主细胞内进行病毒核酸和蛋白质生物合成，并保留病毒特异性。,（,5,）装配：,在宿主细胞内病毒核酸和蛋白质装配成子病毒，并自细胞释放。,（,6,）释放：,子病毒以芽生或裂解方式自宿主细胞膜释出，并在细胞间扩散。,微生物生态毒理学专家讲座,第13页,病原真菌致病机制：,引发感染真菌分为,病原性真菌,和,条件致病真菌,两类。临床上常将病原真菌分为,浅部真菌和深部真菌,。,浅部真菌引发真菌病是顽固，但造成机体死亡率并不高。相比而言，深部真菌极易引发危及患者生命真菌并发症。,微生物生态毒理学专家讲座,第14页,寄生虫致病机制：,寄生虫病是人与动物常见病和多发病，寄生虫分为,专性寄生虫与兼性寄生虫,。人体感染寄生虫后便成为了带虫者。,微生物生态毒理学专家讲座,第15页,（四）人与动物对病原微生物免疫功效,在长久生物进化过程中，人与动物已经形成了一整套,抵抗病原微生物免疫系统,，功效是强大，在正常情况下足以,杀死与去除,病原微生物，只是在感染病原微生物数量过多，或机体机能低下情况下才会给病原微生物以可乘之机，造成患病。,微生物生态毒理学专家讲座,第16页,四、病原微生物对植物生态毒理学作用,（一）毒理作用,植物病原体微生物种类繁多，在原生动物、真菌、放线菌、细菌和病毒中都有许多植物病原微生物。植物病原微生物能够,各种方式和机制,侵染与毒杀植物。,一个病原微生物能够侵染各种植物，几个病原微生物也能够侵染一个植物。,微生物生态毒理学专家讲座,第17页,（二）侵染源与传输路径,1.,侵染源：,被侵染植物、植物残体和体外休眠体。,2.,传输路径：,风力传输、雨水传输、水流传输、土壤传输、动物传输、农具传输，还有胚芽传输和营养体传输等传输方式。经过这些路径，植物病原菌分生孢子、游动孢子和营养体便可跨越空间割据而接触宿主植物，取得感染植物机会。,微生物生态毒理学专家讲座,第18页,（三）对植物致病过程,1.,侵染：,病原微生物与寄主植物接触：,植物感病点能够分别在植物根、茎、叶不一样位置上。,病原微生物侵入：,病原微生物侵入，要求一定温度和湿度。,微生物生态毒理学专家讲座,第19页,2.,寄生关系建立和病原微生物扩散,病原微生物侵入寄主以后，开始它们在体内定居、繁殖与扩散过程，建立了与植物体,寄生关系。,3.,侵染后植物症状,侵染早期，先在受害部位发生一些生理活动改变，随即发生细胞与组织改变，最终到从外部都能够观察到病变症状。（变色、局部坏死、腐烂、畸形、枯死、蔫萎）,微生物生态毒理学专家讲座,第20页,（四）侵害机制,1.,侵染机制：,侵入植物机体是病原微生物寄生与侵害植物开始，病原微生物会发生,趋化、识别、形成侵染结构,等各种感病反应，而植物会发生,过敏、局部坏死,等各种抗病反应。,微生物生态毒理学专家讲座,第21页,2.,毒性作用机制：,（,1,）酶降解作用：分泌与致病作用相关酶。,（,2,）毒素毒杀作用：毒素作用位点是,寄主细胞质膜、线粒体、叶绿体,。,（,3,）激素引发代谢失调作用：一些病原菌代谢产物含有,促进植物生长,作用，这类次级代谢产物称为植物激素。研究最多是引发,稻瘟病赤霉素,。,微生物生态毒理学专家讲座,第22页,五、病毒对微生物生态毒理学作用,1.,寄生作用：,噬菌体经过识别、吸附、侵入等过程寄生于宿主菌细胞内。依据噬菌体和宿主菌之间关系分为两种主要类型：,毒性噬菌体和温和噬菌体,。,微生物生态毒理学专家讲座,第23页,2.,溶菌作用：,噬菌体粒子成熟后，经过,溶菌作用,引发寄主细胞裂解，释放出病毒粒子，同时杀死宿主菌。噬菌体含有强大杀菌能力，他们在宿主细胞中可,高效复制,，快速形成数百甚至上万个子代噬菌体颗粒，重复,4,个感染周期,后，一个噬菌体能够杀灭,10,亿个宿主菌细胞。,微生物生态毒理学专家讲座,第24页,3.,转导作用：,转导：,由噬菌体介导遗传物质在细菌之间转移。,迄今，在,24,个细菌属中,57,个细菌种中发觉有转导噬菌体，所以转导在细菌之间基因交换方面起着主要作用。,微生物生态毒理学专家讲座,第25页,4.,对自然界宿主细菌种群影响,噬菌体对宿主菌种群最显著影响就是,裂解宿主细胞从而降低其种群密度。,5.,对人工培养微生物影响,噬菌体不但感染自然环境中宿主菌，而且经常感染,人工培养宿主菌。,这对以微生物作为生物作用剂发酵工业和生物技术产业造成了巨大威胁。,微生物生态毒理学专家讲座,第26页,六、微生物污染防治对策,1.,在进行生产活动设计时，考虑是否会造成微生物污染。,2.,对已经造成微生物污染，要下决心掐断污染源。,3.,主动开展消除微生物污染科学与技术，制订合理去除微生物污染办法。,4.,动员社会各界人士关注微生物污染，改变不良习惯。,5.,政府部门颁布相关法令与政策，建立职能机构与行之有效运行机制。,微生物生态毒理学专家讲座,第27页,第四节 研究方法与技术,一、样品采集与微生物计数,（一）采集样品,对于土壤和污泥样品采集普通不要求无菌操作，对于水样采集，依据水体清洁程度而定，空气样品采集时也要求无菌操作，并进行滤纸过滤浓缩。从生物体上采集微生物样品，通常要求用无菌溶液把离体生物组织中微生物洗涤下来。,微生物生态毒理学专家讲座,第28页,（二）微生物计数,1.,直接计数法：又称显微镜直接计数法，将微生物悬浮液置于显微镜下对微生物直接读数。,2.,活菌计数法：该方法基于一个微生物细胞在固体培养基上会繁殖成一个肉眼可见菌落而设计。测定是样品中可培养微生物活菌数量。测值有可能偏低。,微生物生态毒理学专家讲座,第29页,3.,最大约率数法,最大约率数法（,MPN,，又称稀释培养测数法），适合用于测定在一个混杂微生物群落中虽不占优势，但有,特殊生理功效类群,。其特点是利用待测微生物特殊生理功效选择性来摆脱其它微生物类群干扰，经过该生理功效表现来判断这类微生物存在与丰度。,微生物生态毒理学专家讲座,第30页,二、富集培养、菌种分离与微生物判别,（一）富集培养：,样品中含有被研究微生物数量太少，可进行富集培养，用,选择性培养基,进行培养，把微生物数量扩大，方便分离纯化和分析研究。,（二）菌种分离：,想要研究某种微生物特征、毒性及在生态环境中作用于功效，必须从这些混杂微生物体系中取得纯培养物。微生物分离纯化惯用方法有,划线分离法和稀释平板分离法。,微生物生态毒理学专家讲座,第31页,（三）微生物判别：,微生物判别传统方法是借助,光学或电子显微镜,观察其细胞形态与细胞结构，配合生理生化试验进行分类判定。每类微生物都有各自分类判定系统和方法。,微生物生态毒理学专家讲座,第32页,三、环境污染物对微生物毒性作用研究方法,确定毒性作用,之后，经过以下几点进行毒理学机制研究：,1.,形态观察：,包含菌落、细胞、亚细胞结构和超微细胞结构形态观察。,2.,代谢产物分析方法：,色谱法、质谱法、色质联使用方法、核磁共振法。,3.,蛋白质分析方法：,凝胶电泳或层析柱分离、酶活测定。,4.,基因分析方法：,基因测序、分子杂交。,微生物生态毒理学专家讲座,第33页,四、环境污染物对微生物群落影响研究方法,（一）基因分析技术,1.,克隆文库分析技术：经过,构建群落样品总基因组,DNA,文库,，分析文库中标识序列类型和出现频率，能够得到微生物群落中种群组成分析数据。,2.,分子杂交技术：用,已知核酸标识序列作为探针,，检测样品中是否有特定微生物种类存在及其种群水平高低方法。,微生物生态毒理学专家讲座,第34页,3.,遗传指纹图技术,利用,PCR,技术扩增标识序列，然后经过一定,电泳、色谱等,技术把扩增产物解析成含有特定条带特征图谱。普通每个条带能够看作一个微生物类群，一个样品微生物群落组成就能够,经过一组条带组成图谱反应出来。,微生物生态毒理学专家讲座,第35页,（二）生理生化分析技术,当前用于环境污染物对微生物群落生理生化及其生态功效改变研究方法，主要有,碳素利使用方法（,BIOLOG,）、脂肪酸甲基酯（,PLFA,）分析法。,微生物生态毒理学专家讲座,第36页,谢谢！,微生物生态毒理学专家讲座,第37页,