1、第八章 微生物在環(huán)境物質(zhì)循環(huán)中的作用,第一節(jié) 碳循環(huán),含碳物質(zhì)主要包括：二氧化碳、碳水化合物、脂肪及蛋白質(zhì)等,纖維素的轉(zhuǎn)化,分解纖維素的微生物,包括細(xì)菌、放線菌和真菌，其中細(xì)菌居多，都是革蘭氏陰性菌，生孢食纖維菌中的球形生孢食纖維菌和橢圓形生孢食纖維菌較常見。 分解纖維素的微生物還有青霉菌、曲霉、木霉等 分解纖維素的酶均是表面酶，在細(xì)胞質(zhì)膜上或是胞外酶。,半纖維素的轉(zhuǎn)化 半纖維素由聚戊糖、聚己糖及聚糖醛酸等組成 分解纖維素的微生物多能分解半纖維素。另外，芽孢桿菌、假單胞菌、節(jié)細(xì)菌、根霉、曲霉、小克銀漢霉等可以分解半纖維素,果膠質(zhì)的轉(zhuǎn)化,果膠質(zhì)是由D-半乳糖醛酸以-1、4糖苷鍵構(gòu)成，羰基與甲基脂

2、化形成甲基脂 原果膠H2O可溶性果膠聚戊糖 可溶性果膠H2O果膠酸甲醇 果膠酸H2O半乳糖醛酸 分解果膠質(zhì)的微生物有枯草芽孢桿菌、多粘芽孢桿菌、浸軟芽孢桿菌等好氧菌及蝕果膠梭菌和費新尼亞浸麻梭菌等厭氧菌。,淀粉的轉(zhuǎn)化 淀粉的種類：直鏈和支鏈兩種 淀粉的降解途徑：淀粉分解為葡萄糖，進(jìn)而參與產(chǎn)能代謝等 降解淀粉的微生物：枯草芽孢桿菌、根霉、曲霉等,脂肪的轉(zhuǎn)化 脂肪水解為脂肪酸和甘油 甘油可以經(jīng)過甘油激酶和磷酸甘油脫氫酶的作用轉(zhuǎn)化為磷酸二羥丙酮，參與代謝。 脂肪酸通過 氧化途徑氧化。 降解油脂較快的微生物：細(xì)菌、絲狀菌、真 菌 青霉、乳霉、曲霉等,降解石油的微生物很多，據(jù)報道有200多種 細(xì) 菌 假

3、單胞菌、棒桿菌屬、微球菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬放線菌 諾卡氏菌 酵母菌 假絲酵母 霉 菌 青霉屬、曲霉屬 藻 類 藍(lán)藻和綠藻,烴類的代謝,苯的代謝,第三節(jié) 氮循環(huán),有機(jī)氮化合物：蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素及其他物質(zhì) 無機(jī)含氮化合物：氮氣、氨、硝酸鹽及亞硝酸鹽等,2蛋白質(zhì)降解機(jī)理,N2,氨基酸轉(zhuǎn)化 脫氨作用：氧化脫氨、還原脫氨、水解脫氨 脫羧作用：氨基酸脫羧作用多數(shù)由腐敗細(xì)菌和霉菌引起，經(jīng)脫羧后生成胺。其中，二元胺有毒，因此蛋白質(zhì)腐敗后有毒。,氧化脫氨,還原脫氨,水解脫氨,脫羧作用,尿素的氨化 用酚紅可以檢驗此反應(yīng)，酚紅的變色范圍是6.48.0，酸性時為黃色，堿性時為紅色，當(dāng)酚紅呈紅色時說明有氨生成。分解尿素

4、的細(xì)菌有尿八疊球菌。尿素細(xì)菌利用單糖、雙糖、淀粉及有機(jī)酸鹽做碳源。,硝化作用：,亞硝酸細(xì)菌和硝酸菌都是好氧菌，適宜在中性和偏堿性環(huán)境中生長，不需有機(jī)營養(yǎng)。亞硝酸細(xì)菌為革蘭氏陰性菌在硅膠固體培養(yǎng)基上生成細(xì)小、稠密的褐色、黑色或淡褐色的菌落。硝酸細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上生成細(xì)小、稠密的褐色、黑色或淡褐色的菌落?？梢詰?yīng)用到廢水深度處理。,反硝化作用,土壤、水體及污水生物處理構(gòu)筑物中的硝酸鹽在缺氧的情況下發(fā)生硝化作用。 大多數(shù)細(xì)菌、放線菌及真菌利用硝酸鹽為氮源，通過硝酸還原酶的作用將硝酸還原為氨，合成氨基酸、蛋白質(zhì)及其他含氮化合物 反硝化細(xì)菌在厭氧條件下，將硝酸還原為氮氣 硝酸鹽還原為亞硝酸。,固氮作用,在

5、固氮微生物的固氮酶催化作用下，把分子氮轉(zhuǎn)化為氨，進(jìn)而合成為有機(jī)氮化合物。 基本反應(yīng)式為：N2+6e+6H+nATP2NH3+nADP+nPi,固氮微生物有根瘤菌、圓褐固氮菌、雀俾固氮菌和萬氏固氮菌等。都是好氧菌，可利用各種糖、醇、有機(jī)酸為碳源，分子氮為氮源。當(dāng)供給NH3、尿素和硝酸鹽時固氮作用停止。適于中性和偏堿性環(huán)境中生長，在較低氧分壓下固氮效果好。光合細(xì)菌例如紅螺細(xì)菌屬、小著色菌及綠菌屬等在光照下厭氧生活時也能固氮。藻類的異形胞也能固氮。,第四節(jié) 硫循環(huán),含硫有機(jī)物的轉(zhuǎn)化 含硫無機(jī)物的轉(zhuǎn)化 硫化作用,含硫有機(jī)物的轉(zhuǎn)化,含硫氨基酸包括蛋氨酸、半胱氨酸及胱氨酸等,可以利用醋酸鉛試紙及硫酸亞鐵來

6、檢驗。,無機(jī)硫的轉(zhuǎn)化,硫化作用：通過細(xì)菌將硫化氫氧化為單質(zhì)硫，進(jìn)一步氧化為硫酸。參與硫化作用的微生物有硫化細(xì)菌和硫磺細(xì)菌。 其中，氧化硫硫桿菌的硫轉(zhuǎn)化,氧化亞鐵硫桿菌，從氧化硫酸亞鐵、硫代硫酸鹽中獲得能量，將硫酸亞鐵氧化硫酸高鐵。 4FeSO4+O2+2H2SO4Fe2(SO4)3+2H2O FeS2+7 Fe2(SO4)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4 Cu2S+ Fe2(SO4)3CuSO4+4FeSO4+S,硫磺細(xì)菌：將硫化氫氧化為硫，并將硫粒積累在細(xì)胞內(nèi)，包括絲狀硫磺細(xì)菌和光能自養(yǎng)的硫細(xì)菌。 絲狀硫磺細(xì)菌主要包括貝日阿托氏菌屬、透明顫菌屬、發(fā)硫菌等，均為革蘭氏陰性菌 貝日阿托氏

7、菌為無色不附著的絲狀體，無鞘，體內(nèi)有PHB或異染粒，DNA的G+C為37 發(fā)硫菌，能氧化硫化氫并累積硫粒于細(xì)胞內(nèi)。絲狀體外有鞘，一端附著，不能運動。在污水處理構(gòu)筑物、淡水和海水中均能找到。,反硫化作用,土壤淹水、河流、湖泊等水體缺氧狀態(tài)時，硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽等在微生物的還原作用下形成硫化氫的作用 稱為反硫化作用。 脫硫脫硫弧菌：略彎曲的桿菌，G，嚴(yán)格厭氧，具一根極端鞭毛，最適溫度2530，pH最適范圍為67.5。除利用葡萄糖、乳酸為供氫體外，還能利用蛋白質(zhì)、天門冬素及琥珀酸等為供氫體。,第五節(jié) 磷循環(huán),含磷有機(jī)物有核酸、植酸及卵磷脂等；無機(jī)磷化合物有磷酸鈣、磷酸鈉及磷灰石等。 主要介紹含磷有機(jī)物的轉(zhuǎn)化及無機(jī)磷化合物的轉(zhuǎn)化,含磷有機(jī)物的轉(zhuǎn)化,核酸：在微生物核酸酶的作用下，水解生成核苷酸，在核苷酸酶作用下分解核苷核磷酸，核苷再經(jīng)核苷酶水解堿基核核糖。堿基進(jìn)一步分解、