环境微生物学 教学课件 作者 殷士学 第8章.ppt

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1、第8章8.1　有机化合物的微生物降解和转化机制8.2　微生物对重金属的转化机制8.3　微生物降解动力学8.1　有机化合物的微生物降解和转化机制8.1.1　微生物对石油类物质的降解和转化机制8.1.2　微生物对人工合成有机物的降解转化机制8.1.1　微生物对石油类物质的降解和转化机制(1)饱和烃的微生物降解　微生物对石油中不同烃类化合物的代谢途径和机理是不同的。(2)芳香烃　芳香烃由加氧酶氧化为儿茶酚，二羟基化的芳香环再氧化，邻位或间位开环。(3)多环芳烃　多环芳烃的生物降解，先是一个环二羟基化、开环，进

2、一步降解为丙酮酸和二氧化碳，然后第二个环以同样的方式分解。(1)饱和烃的微生物降解　微生物对石油中不同烃类化合物的代谢途径和机理是不同的。图8-1　环己烷分解代谢途径(2)芳香烃　芳香烃由加氧酶氧化为儿茶酚，二羟基化的芳香环再氧化，邻位或间位开环。图8-2　芳香烃分解代谢途径(3)多环芳烃　多环芳烃的生物降解，先是一个环二羟基化、开环，进一步降解为丙酮酸和二氧化碳，然后第二个环以同样的方式分解。图8-3　萘降解机制8.1.2　微生物对人工合成有机物的降解转化机制1.农药降解转化机制2.染料的转化机制3.

3、多氯联苯和二恶英的降解转化机制1.农药降解转化机制(1)有机磷类的微生物降解　有机磷农药是目前使用量最大的农药之一，属于高毒农药，有一定的残留期。(2)氯代芳香族类的微生物降解　氯代芳香族类是应用极为广泛的一类化合物，是多种农药的前体，而且有些本身就是农药。(1)有机磷类的微生物降解　有机磷农药是目前使用量最大的农药之一，属于高毒农药，有一定的残留期。图8-4　对硫磷的降解途径(2)氯代芳香族类的微生物降解　氯代芳香族类是应用极为广泛的一类化合物，是多种农药的前体，而且有些本身就是农药。图8-5　甲胺磷

4、的降解途径(2)氯代芳香族类的微生物降解　氯代芳香族类是应用极为广泛的一类化合物，是多种农药的前体，而且有些本身就是农药。图8-6　2，4-D的降解途径2.染料的转化机制图8-7　偶氮类染料的降解机制3.多氯联苯和二恶英的降解转化机制(1)多氯联苯的微生物降解　多氯联苯(PolyChlorinatedBiphenyls，简称PCBs)是人工合成的有机氯化物。(2)二恶英的微生物降解　二恶英类(Dioxins)这个化学名词现在已经成为环境界和国际媒体关注的热点。(1)多氯联苯的微生物降解1)好氧微生物降解

5、PCBs。①2，3-双加氧酶途径　PCBs生物降解是由双加氧酶攻击2，3位(或位)碳所引起的。②3，4-双加氧酶途径　PCBs降解的代谢物是通过3，4-双加氧酶攻击3，4位而产生的(见图8-9)。2)PCBs厌氧还原脱氯。(1)多氯联苯的微生物降解图8-8　PCBs的分子结构a)数字表达位置式　b)邻、间、对表达式图8-9　PCBs的2，3-双加氧酶降解途径A—PCBs　B—2,3-二氢-2，3-二羟基氯联苯　C—2，3-二羟基氯代联苯D—氯代2-羟基-6-氯代-6-苯基-己-2，4-二烯酸　E—氯代苯

6、甲酸(2)二恶英的微生物降解　二恶英类(Dioxins)这个化学名词现在已经成为环境界和国际媒体关注的热点。图8-10　二恶英的分子结构8.2　微生物对重金属的转化机制8.2.1　微生物对汞的转化机制8.2.2　生物对砷的转化机制8.2.3　微生物对硒的转化机制8.2.4　其他重金属的微生物转化机制8.2.1　微生物对汞的转化机制(1)汞的氧化和还原(2)汞的甲基化　在汞的微生物代谢过程中，所观察到的主要微生物反应是汞的甲基化作用，产生甲基汞。(1)汞的氧化和还原一种与NADPH相连的酶称为汞还原酶，转

7、移两个电子到Hg2+，使它还原为Hg0。酵母菌也有这种还原作用，在含汞离子培养基上的酵母菌菌落表面会出现汞的银色金属光泽。对有机或无机汞离子，使用特定的微生物酶进行还原代谢，汞还原酶与细胞质体有依存关系，使汞离子变成金属汞而沉淀或汽化。(2)汞的甲基化图8-11　汞的生物甲基化(2)汞的甲基化图8-12　汞的生物循环8.2.2　生物对砷的转化机制(1)砷的氧化与还原　假单孢菌、黄单孢菌、节杆菌、产碱菌等细菌氧化亚砷酸盐为砷酸盐，使之毒性减弱。(2)砷的甲基化　近代研究表明，三甲基砷是一种挥发性的、有大蒜

8、气味的巨毒物质。8.2.2　生物对砷的转化机制图8-13　砷的生物循环(1)砷的氧化与还原假单孢菌、黄单孢菌、节杆菌、产碱菌等细菌氧化亚砷酸盐为砷酸盐，使之毒性减弱。(2)砷的甲基化近代研究表明，三甲基砷是一种挥发性的、有大蒜气味的巨毒物质。8.2.3　微生物对硒的转化机制硒是细菌、温血动物及人的必需元素，它的名字很美丽，被称为“月亮元素”。但是直到最近30年，人类才开始重视它。中外科学家、医学工作者经过半个世纪的探索、研究，科学地论证得出