第九章微生物在环境物质循环中的作用.pptx

第 九 章微生物在环境物质循环中作用自然界的物质处于由无机物转化成有机物，再由有机物转化成无机物的往复循环之中。光合作用有机物无机物分解作用生产者：从无机物合成有机物，如植物、微生物消费者：利用有机物进行生活，如动物分解者：分解有机物成无机物，如微生物推动物质进行循环的作用包括物理、化学和生物的作用，其中生物起到了主导的作用，而微生物在这当中又占了极重要的地位。 物质循环包括天然物质循环和污染物质的循环，其实从本质上看，并没有太大的区别，但是，污染物质的进入，会影响原有的物质循环的某些环节。 物质循环包括各种物质元素：O、C、N、P、S、Fe等。第一节 氧循环 O2在大气中分布均匀，而在水体中有垂直方向上的变化。 无论是O2还是CO2 ，除了在大气中的含量以外，它们在水体（海洋）中的含量，也是不可忽视的。 此循环的平衡，具有十分重要的意义，如维持大气中CO2的浓度。 大气中的O2（包括水体）呼吸作用光合作用 CO2 第二节 碳循环 自然界中含碳物质有CO2、碳水化合物、脂肪、蛋白质等。碳的循环是以CO2为中心的。碳素是生物体最重要的一种元素，它的主要来源是大气中的CO２，只有通过生物所推动的碳素循环，特别是微生物的分解作用，使不同形态的碳素相互转化，大气中的CO２才不会被耗竭，生命才能维持。在碳循环中，CO2大部分来源于微生物分解有机物，另外，由于CO2同时也参与氧循环，因此，实际上C和O循环是相互关联的。CO2可以成为植物、藻类的碳源，大气中CO2的含量0.032%，这个值由于人类活动大量产生CO2进入大气中而在增加，造成所谓的气候变暖。由此带来一系列的问题，成为当今世界最关注的热点之一。碳素循环包括CO２的固定: 绿色植物和微生物通过光合作用固定自然界中的CO２ ，合成有机物碳化物CO２的再生: 动物、植物和微生物进行呼吸作用获得能量，同时放了CO２ 动、植物和微生物尸体等有机碳化物被微生物分解时，产生大量CO２ (一)下面介绍几种含碳化合物的转化：一、纤维素的转化纤维素是葡萄糖的高分子聚合物，(C6H10O5)n，n=1400-10000 来源：以树木、农作物为原料的工业生产，如造纸、印染等。 作用的微生物：细菌、放线菌和真菌。 分解过程：首先必须经过微生物胞外酶（水解酶）的作用，使之水解成可溶性的较简单的葡萄糖后，才能被微生物吸收分解。 纤维素酶 2(C6H10O5)n + nH2O—→ n C12H22O11（纤维二糖）纤维二糖酶 n C12H22O11 + nH2O—→ 2n C6H12O6 葡萄糖被微生物吸收进入体内，进行好氧或厌氧的分解。 二、半纤维素的转化 存在于植物细胞壁内，是由多种戊糖或己糖组成的大分子缩聚物，组成中有聚戊糖（木糖和阿拉伯糖）、聚己糖（半乳糖、甘露糖）己聚糖醛酸（葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸）。来源：造纸废水和人造纤维废水。作用的微生物：能够分解纤维素的微生物大部分能分解半纤维素。作用过程： 水解 半纤维素——→单糖 + 糖醛酸 ， 进行好氧或厌氧分解。三、果胶质的转化由D-半乳糖醛酸以α-1,4糖苷键构成的直链高分子化合物。存在于植物细胞中。天然的果胶不溶于水，称为原果胶。来源：造纸、制麻等。作用的微生物：细菌（如枯草杆菌、多粘芽孢杆菌)真菌（青霉，曲霉、木霉等） 也有一些放线菌分解过程： 水解（原果胶酶） 原果胶 可溶性果胶 + 聚戊糖 水解 果胶甲脂酶 果胶酸 + 甲醇 水解 聚半乳糖酶 半乳糖醛酸四、淀粉的转化 淀粉分直链和支链两类。是由葡萄糖分子脱水缩合，以α-D-1,4葡萄糖苷键（不分支）或α-1,6键结合（分支）而成。广泛存在于植物种子和果实中。淀粉也是人类获取的主要食物来源之一。 来源：淀粉厂、酒厂等。作用微生物：细菌（如枯草杆菌）和霉菌（如青霉、曲霉等）分解过程： 糊精酶 麦芽糖苷酶 葡萄糖苷酶 淀粉 糊精 麦芽糖 葡萄糖 五、脂肪的转化 脂肪是甘油和高级脂肪酸所形成的脂，存在于动植物体内，是人和动物的能量来源，也是许多微生物的碳源和能源。组成脂肪的脂肪酸几乎都有偶数个碳原子。饱和脂肪酸 + 甘油 → 在常温下为固态，称为脂不饱和脂肪酸 + 甘油 → 在常温下为液态，称为油 来源：毛纺厂、油脂厂、制革厂等 作用微生物：脂肪是比较稳定的化合物，但仍有微生物可以降解它。如细菌中的荧光杆菌、绿脓杆菌、灵杆菌等，真菌中的青霉、白地霉、曲霉、镰刀霉及解脂假丝酵母等，某些放线菌和分枝杆菌。 分解过程： 脂肪酶 脂肪 + 3H2O甘油 + 3高级脂肪酸 A