工业微生物 第9章 微生物在环境保护中的应用

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1、工业微生物第九章微生物在环境保护中的应用第一节有机污染物的生物降解性一、产生诱导酶微生物能合成各种降解酶，酶具有专一性，又有诱导性。在正常代谢的情况下，许多酶以痕量存在于细胞内，但是在有特殊底物（诱导物）存在时，会诱导酶的大量合成，酶的数量至少会增加10倍。脂酶是微生物体内脂类物质转化过程中不可缺少的催化剂，其催化活性和存在量受到底物的诱导。石油开采过程中产生的油泄漏、食品加工过程中产生的含脂废物及饮食业产生的废物，都可以用亲脂微生物进行处理，相关技术已在日本有报道。第一节有机污染物的生物降解性二、形成突变菌株在第六章中我们了解了微生物遗传与变异的知识

2、。微生物在生长过程中偶尔会发生遗传物质变化，从而引起个体性状的改变，形成突变菌株。我们可以通过定向驯化或诱变技术获得具有高效降解能力的变种，使得难降解的、不可降解的有机物得到转化。例如印染废水的处理中所利用的微生物多数来自生活污水处理厂的活性污泥。第一节有机污染物的生物降解性三、利用降解性质粒微生物的许多降解转化污染物的功能是受其细胞内的质粒所控制的。现已发现许多这类质粒，例如降解直链烷烃质粒（OCT）、降解甲苯质粒(TOL)、降解2，4－D质粒（PJP）、降解六六六质粒（BHC）和耐汞质粒（MER）等。降解性质粒能编码生物降解过程中的一些关键酶类，从

3、而能利用一般细菌难以分解的物质作为碳源。如假单胞菌属中存在降解某些特殊有机物的因子；恶臭假单胞菌有分解樟脑的质粒、食油假单胞菌有分解正辛烷的质粒、铜绿假单胞菌有分解萘的质粒等。金属的微生物转化，也是由质粒控制的，主要与质粒所携带的抗性因子有关。第一节有机污染物的生物降解性降解性质粒被应用于基因工程中，其重组菌株在环境治理方面有着广阔的发展前景。质粒可以转移，因而可以作为基因工程的载体。美国的基因工程技术已将降解2，4—二氯苯氧乙酸的基因片段组建到质粒上，将质粒转移到快速生长的受体菌体内，构建具有快速高效降解能力的功能菌，减少土壤中2，4—二氯苯氧乙酸的

4、累积量。有人将自然界中可以分解尼龙的三种细菌的质粒提取出来，与大肠杆菌的质粒进行两次重组后，得到了生长繁殖快、含有高效降解尼龙寡聚物6－氨基己酸环状二聚体质粒的大肠杆菌。中国科学院武汉病毒所分离到一株在好气条件下能以农药六六六为唯一碳源和能源的菌株，经检测发现，该菌携带一个质粒。凡丧失了该质粒的菌株，对六六六的降解能力随即消失；将该质粒转移到大肠杆菌细胞内，便获得了能降解六六六的大肠杆菌。第一节有机污染物的生物降解性四、组建超级菌现代微生物学研究发现，许多有毒化合物，尤其是复杂芳烃类化合物的生物降解，往往需要多种质粒参与。将各供体细胞的不同降解性质粒转

5、移到同一个受体细胞中，可构建多质粒超级菌株。有人将降解芳烃、降解萜烃和降解多环芳烃的质粒，分别移植到一降解脂烃的假单胞菌体内，构成的新菌株只需几个小时就能降解原油中2/3的烃，而天然菌株需一年以上。第一节有机污染物的生物降解性通过细胞融合技术构建环境工程超级菌已取得了可喜的成果。将两株脱氢双香草醛（与纤维素有关的有机化合物）降解菌进行原生质体融合后，其降解纤维素的能力由混合培养时的30％提高到80％。将融合细胞原生质体与具有纤维素分解能力的革兰氏阳性白色瘤胃球菌进行融合，获得的革兰氏阳性超级菌株，具有分解纤维素和脱氢双香草醛的能力。产碱假单胞菌Co可以

6、降解苯甲酸酯和3－氯苯甲酸酯，但不能利用甲苯。恶臭假单胞菌R5－3可降解苯甲酸酯和甲苯，但不能利用3－氯苯甲酸酯。将两种细胞原生质融合，获得了可以降解以上四种化合物的融合体。第一节有机污染物的生物降解性将乙二醇降解菌和甲醇降解菌的DNA转移至苯甲酸和苯的降解菌的原生质体中，获得的菌株可以降解苯甲酸、苯、甲醇和乙二醇，降解率分别为100％、100％、84.2％、63.5％。这种超级菌株用于化纤废水的处理，对COD的去除率可以达到67％，高于三组混合培养时的降解能力。以上结果表明经原生质融合基因工程技术产生的超级菌，可以高效的降解一些难以降解的、不可降解的

7、有机物，为人类解决污染问题开辟了新的途径。第一节有机污染物的生物降解性五、利用共代谢(co-metabolism)方式微生物在可用作碳源和能源的基质上生长时，能将另一种非生长基质有机物作为底物进行降解或转化。共代谢通常是由非专一性酶促反应完成的，与完全降解不同，共代谢的有机物本身不能促进微生物的生长，即微生物需要可作为能源和碳源的基质存在，以保证其生长和能量的需要。共代谢使得有机物得到转化，但不能使其分子完全降解。有人通过观察靠石蜡烃生长的诺卡氏菌在加有芳香烃的培养液中对芳香烃的有限氧化作用发现，这种菌靠十六烷作为唯一碳源和能源时能长得很好，但却不一定

8、能利用甲基萘（1，3，5－三甲基苯的俗名）。把甲基萘加进含十六烷培养液中，氧化作用就使这二种芳