Question

问答题（20分）：微生物的多样性表现在哪些方面？请加以简要论述。

Answer 1

1.营养类型的多样性
动物自身不能从简单的无机物制造有机物，也不能从日光中获得能量，必须直接或间接地以绿色植物为食，来获取现成的有机物以获得生命活动所需的能量。由此动物只能是化能异养性生物。绝大多数植物只从外界吸收简单的无机物（从空气中吸收二氧化碳，从土壤中吸收水和无机盐），还吸收日光作为能源，通过光合作用在体内制造有机物提供本身代谢活动所需的有机物和能量。由此绝大多数的植物为光能自养型生物。微生物的营养类型之多是动植物所大大不及的。有以二氧化碳为碳源，光为能源的光能自养型微生物如：蓝细菌，紫硫细菌，绿硫细菌，藻类等；有以有机物为碳源，光为能源的光能异养型微生物如：红螺菌科的细菌（紫色无硫细菌）；有以二氧化碳为碳源，无机物为能源的化能自养型微生物如：硝化细菌，硫化细菌，铁细菌，氢细菌，硫磺细菌等；有以有机物为碳源，有机物为能源的化能异养型微生物如：绝大多细菌和全部真菌。
2、 产能途径的多样性
动植物通过糖酵解途径和三羧酸循环氧化葡萄糖分解成水和二氧化碳并释放能量，植物还通过非环式光合磷酸化的方式合成能量。而微生物产能的途径更为多，而且不同的微生物进行生物氧化所利用的物质不同，异养微生物利用有机物，自养微生物则利用无机物。
2.1.1异养微生物的产能途径
（1）EMP途径：以1分子葡萄糖为底物反应产生2分子丙酮酸，2分子NADH+氢离子和2分子ATP。EMP途径是绝多数生物所共有的一条主流代谢途径。
（2）HMP途径：是从葡糖-6-磷酸开始的，其特点是葡萄糖不经EMP途径和TCA循环而得到彻底氧化，并能产生大量还原型烟酸胺腺嘌呤二核苷酸磷酸以及重要中间代谢产物。在多数好氧菌和兼性厌氧菌种都存在HMP途径，而且通常还与EMP途径同时存在。只有HMP途径而无EMP途径的微生物很少，例如弱氧化醋杆菌，氧化葡糖杆菌，氧化醋单胞菌。
（3）ED途径：以1分子葡萄糖为底物生成2分子丙酮酸，1分子ATP，1分子NADPH和NADH。其特点是只经过4步反应即可快速获得由EMP途径须经10步反应才能形成的丙酮酸。ED途径在革兰氏阴性菌中分布较广，特别是假单胞菌和固氮菌的某些菌中较多存在，是缺乏完整EMP途径的微生物中的一种替代途径。ED途径可不依赖于EMP途径和HMP途径而单独存在。
（4）TCA途径：以1分子丙酮酸为底物，经过一系列循环反应而彻底氧化，脱羧形成3分子CO2，4分子NADH2，1分子FADH2和1分子GTP，总共相当于15分子ATP，产能效率极高。这是一个广泛存在于各生物体中的重要生物化学反应，在各种好氧微生物中普遍存在。
2.2自养微生物的产能途径
自养微生物的生物合成的起始点是建立在对氧化程度极高的二氧化碳进行还原（即CO2的固定）的基础上，为此，化能自养微生物必须从氧化磷酸化所获得的能量中，花费一大部分ATP以逆呼吸链传递的方式把无机氢转变成还原力。
而在光能自养微生物中，ATP是通过循环光合磷酸化，非循环光合磷酸化或紫膜光合磷酸化产生的，而还原力则是直接或间接利用这些途径产生的。
3、代谢产物的多样性。可分为初级代谢产物和次级代谢产物。初级代谢产物是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，次级代谢产物是指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质。
4、微生物的代谢调节的多样性：酶合成的调节和酶活性的调节。

Answer 2

环境中存在丰富的微生物，通常从细菌和真菌两方面，考察样品中存在的微生物种类和数量，及其相互作用，如促进、拮抗等。来源于极端环境或者特殊环境的样品，较容易从中发现新菌种或对人类有益的菌，属于生态学范畴。进一步需要分析其代谢产物或者进行遗传分子改良，用于农业、工业、医学用途。
分类：微生物的多样性通常包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个组成部分。
分析：体上讲，微生物种类多，且很多属于原核生物，DNA容易发生变异，从而造成性状甚至种类的变异。
从结构上讲，微生物的通有结构是细胞壁细胞膜细胞质，间体，DNA区等等。但是有些种类或者同种类的细菌在不同时期不同环境下会有其他特殊结构，比如鞭毛、性毛、菌毛、荚膜、微荚膜、粘质、外膜等结构。