有机污染物生物降解途径

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1、第二章微生物对污染物的降解和转化第五节有机污染物生物降解途径CO2有机质自然界物质循环中微生物的作用一、生物组分的大分子有机物降解1.多糖类的生物降解纤维素的降解纤维素――植物结构多糖生物降解必须在产纤维素酶的微生物作用下分解成单糖。纤维素酶包括：C1酶和Cx酶（β-1,4-葡聚糖酶）、β－葡萄糖苷酶微生物分解纤维素的生化机制纤维素单糖纤维素复合酶的类型（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）外酶：分泌到胞外,在细胞生活环境中起作用的酶（真菌的纤维素酶）。内切葡萄糖酶外切葡萄糖酶β-葡萄糖苷酶

2、纤维素复合酶分解纤维素的微生物(1)有氧、中温条件a.真菌(木霉属)木材腐朽：棕色腐朽（褐腐）：真菌分解纤维素剩下木质素白腐：真菌分解木质素剩下纤维素b.细菌（食纤维菌属)c.放线菌(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：(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1.多糖类的生物降解一、生物组分的大分子有机物降解淀粉――植物的贮存多糖由产淀粉酶的微生物将淀粉水解成麦芽糖，在进入细胞内被微生物分解、利用。1.多糖类的生物降解一、生物组分的大分子有机物降解原果

3、胶：半乳糖醛酸以α-1，4糖苷键连成的多糖由原果胶酶分解成可溶性果胶，再进一步降解成果胶酸、半乳糖醛酸。分解果胶的微生物细菌：芽孢杆菌、梭菌、假单孢菌等放线菌：链霉菌、小单孢菌、游动放线菌等真菌：青霉、曲霉、木霉、根霉等水浸法：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。果胶分解的应用---麻类脱胶半纤维素的分解五碳糖、六碳糖及糖醛酸的组成的多糖分解半纤维素的微生物：真菌（双孢蘑菇）放线菌（青铜色小单孢菌）细菌（枯草杆菌）原生动物藻类一、生物组分的大分子有机物降解2.

4、木质素的生物降解微生物不可以直接将木素作为碳源来利用；可降解木素的酶：Mn过氧化物酶、漆酶、木素降解酶；木素一般是先被降解成芳香族化合物，再由多种微生物继续进行分解。一、生物组分的大分子有机物降解3.脂类生物降解脂质或称脂类（lipids）是由脂肪酸与醇缩合生成的酯及其衍生物，根据脂类的主要成分分类，可将脂类分为单脂和复脂。单脂是由各种高级脂肪酸和醇构成的酯，如常说的油脂，仅含有脂肪酸和醇；复脂是除含有脂肪酸和各种醇以外还含有其它成分的酯，如结合磷酸的称为“磷脂（phopholipids）等。显著特点是一般不溶于水，而溶于乙醚、氯仿、苯等有

5、机溶剂，这种溶于有机溶剂而不溶于水的特性称为“脂溶性”。酯类物质一般先通过脂肪酶降解成甘油和脂肪酸。甘油能被大多数微生物所利用；脂肪酸通过β－氧化，分解成多个乙酸。二、烃类化合物的微生物降解1.烷烃类的微生物降解（1）甲烷的氧化CH4――CH3OH――HCHO――HCOOH――CO2（2）乙烷、丙烷、丁烷的氧化在甲烷菌的共代谢作用下，生成相应的酮，进一步被微生物降解；（3）高级烷烃类的氧化高级烷烃低级化，低级形成相应的醛、酸、酮等。2.烯烃类的微生物降解根据双键位置不同（中部或C1-C2之间），氧化途径不同。（图2-5有三种可能）二、烃类化

6、合物的微生物降解3.芳烃类的微生物降解如有侧链，一般先从侧链开始分解；各种芳烃类化合物虽然最终的步骤可能不同，但他们都有共同的中间产物——双酚类化合物。4.脂环烃类的微生物降解烃类中，此类的抗生物降解性最强。5.海洋油污的微生物降解及其生态学特征（1）海洋中石油污染物的迁移途径主要由于石油降解微生物作用得以净化。（2）海洋石油降解微生物的特点分布上在近海，不在远海；石油降解菌的生长位置在水油交界处，而不是在油液中。（3）环境因子的影响温度、氧和N、P二、烃类化合物的微生物降解三、农药的微生物降解与转化1.农药的环境污染目前使用的农药主要有有

7、机氯、有机磷、有机氮和有机硫类；其中有机氯类最具危险性。有机氯类农药为脂溶性的，易进入生物体内，富集于内脏中。2.微生物对农药的降解和转化都是先被降解成双酚结构，再被其他微生物继续降解。2,4-D（2,4-二氯苯氧乙酸）、草芽苹和2,4,5-T的降解、DDT的降解（仅能通过微生物的共代谢得到降解）（1）2,4-D（2,4-二氯苯氧乙酸）真菌中黑曲霉，仅能将-OH基引入芳香环，（2）草芽苹和2,4,5-T的降解四、其它合成有机物的微生物降解与转化1.合成洗涤剂的降解和转化LAS经末端氧化、β－氧化、脱磺基等作用产生苯甲酸或苯乙酸，产生邻苯二酚

8、降解2.多氯联苯（Polychlorobiphenyl，PCB）的降解广泛应用于化工、电气、橡胶和塑料工业；氯含量与降解难易程度相关；光降解作用有利于脱氯，提高多氯联苯可生物降解