微生物在自然界物质循环中的作用演示

微生物在自然界物质循环中的作用演示第一页，共五十五页，2022年，8月28日第一节碳素循环中微生物的作用CO2有机质第二页，共五十五页，2022年，8月28日火山爆发工业开采微生物、植物合成作用分解作用有机质碳酸盐矿地址成矿作用煤、石油、天然气等化石燃料开采、燃烧燃烧微生物、动物、植物CO2碳素循环示意图第三页，共五十五页，2022年，8月28日复杂有机物微生物胞外酶简单有机物好氧微生物胞内酶厌氧微生物胞内酶CO2+H2OCO2、H2O、H2、CH4、H2S及有机酸、醇、酮、醛等未完全氧化产物第四页，共五十五页，2022年，8月28日第一节碳素循环中微生物的作用第五页，共五十五页，2022年，8月28日

一、碳源污染物的转化包括:糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化合物等。（一）糖类污染物提问：哪些糖类会成为污染物？难溶的多糖，且当一些难溶解的多糖数量较大时才会使自净时间大大增加，从而对环境造成污染。这类多糖主要是纤维素、半纤维素、果胶质、木质素、淀粉。第一节碳素循环中微生物的作用第六页，共五十五页，2022年，8月28日1、纤维素的分解第一节碳素循环中微生物的作用(C6H10O5）n1014kg来源:棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及城市垃圾等，其中均含有大量纤维素。Ａ．微生物分解途径第七页，共五十五页，2022年，8月28日微生物分解途径第八页，共五十五页，2022年，8月28日第一节碳素循环中微生物的作用(1)有氧、中温条件a.真菌(木霉属)

木材腐朽：褐腐：只分解木材中的纤维素剩下木质素。

白腐：只分解木材中的木质素剩下纤维素。b.细菌（食纤维菌属)c.放线菌Ｂ、分解纤维素的微生物第九页，共五十五页，2022年，8月28日(2)无氧中温条件

细菌：纤维分解梭菌

真菌：木朽菌、层孔菌

放线菌：第一节碳素循环中微生物的作用(3)高温条件：在60—70℃条件下生长，并分解纤维素。

细菌：热纤维菌

放线菌：链霉菌属、小单孢菌属真菌：Ｂ、分解纤维素的微生物第十页，共五十五页，2022年，8月28日第一节碳素循环中微生物的作用

纤维素单糖按作用场所分：

表面酶：分布于细胞表面,不能在其细胞培养液中起作用的酶（食纤维菌）。

胞外酶：分泌到胞外,在细胞生活环境中起作用的酶（真菌形成的纤维素酶）。内切葡萄糖酶外切葡萄糖酶β-葡萄糖苷酶纤维素复合酶Ｃ、微生物分解纤维素的生化机制第十一页，共五十五页，2022年，8月28日第一节碳素循环中微生物的作用２、半纤维素的分解存在于植物细胞壁的杂多糖。造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。分解过程

TCA循环聚糖酶CO2+H2O

半纤维素单糖+糖醛酸

H2O各种发酵产物厌氧分解五碳糖、六碳糖、糖醛酸的组成的多糖第十二页，共五十五页，2022年，8月28日第一节碳素循环中微生物的作用分解半纤维素的微生物：真菌（双孢蘑菇根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉）。放线菌（青铜色小单孢菌）细菌（许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌）藻类第十三页，共五十五页，2022年，8月28日３、果胶物质的分解第一节碳素循环中微生物的作用半乳糖醛酸以α-1，4糖苷键连成的多糖（1）、分解果胶的微生物细菌、放线菌、真菌等

水浸法：把麻类物质浸入水中，利用厌气微生物分解其中的果胶。

露浸法：把麻类物质堆置并保持一定的湿度，利用好氧微生物分解果胶。（2）、果胶分解的应用---麻类脱胶第十四页，共五十五页，2022年，8月28日４、木质素的分解第一节碳素循环中微生物的作用木质素存在于除苔藓和藻类外所有植物的细胞壁中，由松柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成的高度分枝多聚物。Lignin木质素木质素空腔纤维素第十五页，共五十五页，2022年，8月28日４、木质素的分解第一节碳素循环中微生物的作用主要微生物：真菌中的担子菌放线菌中的链霉菌第十六页，共五十五页，2022年，8月28日自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌，疑似的只有软腐菌。黄孢原平毛革菌(Phanerochaetechrysosprium)是白腐真菌的一种，隶属于担子菌纲、同担子菌亚纲、非褶菌目、丝核菌科。白腐—树皮上木质素被该菌分解后漏出白色的纤维素部分。第十七页，共五十五页，2022年，8月28日第一节碳素循环中微生物的作用纤维素分解复合菌系PC1第十八页，共五十五页，2022年，8月28日第一节碳素循环中微生物的作用PC1对稻秆的分解第十九页，共五十五页，2022年，8月28日MC1处理8d后的稻秆第一节碳素循环中微生物的作用第二十页，共五十五页，2022年，8月28日第一节碳素循环中微生物的作用第二十一页，共五十五页，2022年，8月28日MC1-1MC1-4MC1-2MC1-3MC1-5MC1-6第一节碳素循环中微生物的作用第二十二页，共五十五页，2022年，8月28日第一节碳素循环中微生物的作用第二十三页，共五十五页，2022年，8月28日第一节碳素循环中微生物的作用第二十四页，共五十五页，2022年，8月28日５、几丁质的分解第一节碳素循环中微生物的作用N-乙酰氨基葡萄糖以β-1，4糖苷键连接而成的大分子主要微生物：细菌：嗜几丁质芽孢杆菌放线菌：链霉菌第二十五页，共五十五页，2022年，8月28日（二）油脂的转化水中来源：毛纺、毛条厂废水、油脂厂废水、肉联厂废水、制革厂废水含有大量油脂降解油脂较快的微生物：细菌

——荧光杆菌、绿脓杆菌、灵杆菌丝状菌

——放线菌、分支杆菌真菌

——青霉、乳霉、曲霉途径：水解+β氧化第一节碳素循环中微生物的作用第二十六页，共五十五页，2022年，8月28日1．降解石油的微生物降解石油的微生物很多，据报道有200多种细菌

——假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属放线菌

——诺卡氏菌酵母菌

——假丝酵母霉菌

——青霉属、曲霉属藻类

——蓝藻和绿藻（三）石油的转化第一节碳素循环中微生物的作用第二十七页，共五十五页，2022年，8月28日2．石油的降解机理B．无支链环烷烃的降解：以环己烷为例第一节碳素循环中微生物的作用

+O2R-CH2-CH2-CH3R-CH2-CH2-COOHβ-氧化

CO2+H2OCH2-COOH+R-COOHA．链烷烃的降解第二十八页，共五十五页，2022年，8月28日第一节碳素循环中微生物的作用芳香烃普遍具有生物毒性，但在低浓度范围内它们可以不同程度的被微生物分解。已知降解不同芳香烃的细菌类别C．芳香烃第二十九页，共五十五页，2022年，8月28日

苯和酚的代谢苯、萘、菲、蒽的降解为如下图所示

苯的代谢第三十页，共五十五页，2022年，8月28日第三十一页，共五十五页，2022年，8月28日菲的代谢第三十二页，共五十五页，2022年，8月28日蒽的代谢第三十三页，共五十五页，2022年，8月28日酚也是先被氧化为邻苯二酚，这样各类芳香烃在降解的后半段是相同的，可表示如下第三十四页，共五十五页，2022年，8月28日提问：为什么这些有机物难于生物降解？微生物缺乏相应的水解酶二、人工合成的难降解碳源污染物的转化难———对于自然生态环境系统,如果一种化合物滞留可达几个月或几年之久,或在人工生物处理系统,几小时或几天之内还未能被分解或消除种类：稳定剂、表面活性剂、人工合成的聚合物、杀虫剂、除草剂以及各种工艺流程中的废品等。第一节碳素循环中微生物的作用第三十五页，共五十五页，2022年，8月28日1.氯苯类用途：稳定剂（润滑油、绝缘油、增塑剂、油漆、热载体、油墨等都含有）危害：急性中毒，是一种致癌因子（米糠油事件）降解菌：产碱杆菌、不动杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌以及沙雷氏菌的突变体通过共代谢完成氯苯的完全降解。第一节碳素循环中微生物的作用第三十六页，共五十五页，2022年，8月28日2．洗涤剂可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质四类。我国目前生产的洗涤剂属于阴离子型烷基苯磺酸钠。较早开发的是非线性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸盐（ABS）：ABS甲基分支干扰生物降解，链末端与4个碳原子相连的季碳原子抗攻击的能力更强。第一节碳素循环中微生物的作用第三十七页，共五十五页，2022年，8月28日降解洗涤剂的微生物细菌——假单胞菌、邻单胞菌、黄单胞菌、产碱单胞菌、产碱杆菌、微球菌、大多数固氮菌放线菌——诺卡氏菌由于这些微生物的作用，虽然每年排放入环境中的洗涤剂数量逐年递增，但环境中并没有发生洗涤剂的明显增加。因而洗涤剂一般不会引起环境的有机污染。洗涤剂目前存在的问题主要是洗涤剂中的添加剂聚磷酸盐造成的水体富营养化问题。第一节碳素循环中微生物的作用第三十八页，共五十五页，2022年，8月28日生物体有机态氮NO3-NH4+NO2-NON2O大气N2同化作用氨化作用硝化作用硝化作用反硝化作用生物固氮同化作用异化还原作用第二节氮素循环中微生物的作用第三十九页，共五十五页，2022年，8月28日第二节氮素循环中微生物的作用有机氮氨态氮亚硝态氮硝态氮氮气植物及微生物的固定微生物微生物微生物微生物微生物蛋白质、氨基酸、尿素、胺类、腈化物、硝基化合物等。第四十页，共五十五页，2022年，8月28日第二节氮素循环中微生物的作用一、氨化作用有机态N被微生物降解形成NH3的过程(1)蛋白质的氨化作用过程蛋白质蛋白酶水解肽肽酶水解氨基酸降解NH3氧化脱氨基作用水解脱氨基作用还原脱氨基作用第四十一页，共五十五页，2022年，8月28日第二节氮素循环中微生物的作用一、氨化作用(2)尿素的氨化CO(NH2)2+2H2O(NH4)2CO3尿酶2NH3+CO2+H2O第四十二页，共五十五页，2022年，8月28日第二节氮素循环中微生物的作用一、氨化作用(2)尿素的氨化尿素细菌：

1、球菌：尿素生孢八叠球菌（芽孢）

2、芽孢杆菌：巴斯德尿素芽孢杆菌（唯一N源）第四十三页，共五十五页，2022年，8月28日第二节氮素循环中微生物的作用一、氨化作用(2)尿素的氨化尿素细菌的生理特点：①喜碱性条件②以尿素、铵盐为N源，以有机C为C源、能源第一、施尿素注意深施第二、尿素不要与碱性物质同时施入农业实践对策（损失率：10-70%）第四十四页，共五十五页，2022年，8月28日第二节氮素循环中微生物的作用一、氨化作用氨化作用有机氮无机氮微生物生长的氮源植物生长的氮源第四十五页，共五十五页，2022年，8月28日第二节氮素循环中微生物的作用一、氨化作用微生物生长发育过程中，从外界吸收利用的营养物质的C/N是有机质的碳氮比C/N=12.5:1有机质的碳氮比C/N=50:1??25：1C：N=25：1C：N=5：1有机物微生物第四十六页，共五十五页，2022年，8月28日第二节氮素循环中微生物的作用一、氨化作用第四十七页，共五十五页，2022年，8月28日第二节氮素循环中微生物的作用二、硝化作用将铵氧化形成硝酸的微生物学过程硝化作用化能自养型（好氧）异养型（厌氧、耐酸）1、硝化细菌和硝化作用的过程NH4+

NO2-NO3-硝酸细菌亚硝酸细菌第四十八页，共五十五页，2022年，8月28日第二节氮素循环中微生物的作用二、硝化作用2、影响硝化作用的环境因素

(1)pH值：喜欢微碱性环境；

(2)温度：4-40℃，最适：25-35℃；

(3)通气：需要氧、CO2；

(4)湿度：过量-影响通气，不足-引起细胞缺水。3、硝化作用的农业意义淋溶、反硝化硝化作用的化学抑制第四十九页，共五十五页，2022年，8月28日第二节氮素循环中微生物的作用三、反硝化作用微生物将硝酸还原为氨、N2O及N2的过程HNO3N2O或N2NH3硝酸盐的同化还原作用硝酸盐的异化还原作用（脱氮）1、反硝化作用的过程第五十页，共五十五页，2022年，8月28日第二节氮素循环中微生物的作用三、反硝化作用2、反硝化作用微生物大多数：异养、兼性厌氧极少数：化能自养型（脱氮硫杆菌）第五十一页，共五十五页，2022年，