微生物在环境循环中的作用

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1、第八章微生物在环境物质循环中的作用物质循环：自然界中，生物所需的各种化学元素，通过生物的生命活动，一方面被合成为有机物，组成生物体；另一方面，这些有机物又被分解为无机物质返回大自然。在生态系统中，组成生物体的C、O、N、S、P、Fe等元素不断地进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程，称物质循环介绍循环种类：碳、氧、氮、硫、磷、铁、锰及各种有毒或无毒污染物的循环。循环方式：物理、化学和生物作用，其中生物起到主导作用，而微生物在生物作用中又占了极重要的地位。介绍内容第一节碳循环第二节氧循环第三节氮循环第四节硫循环第五节磷循环第六节铁循环第七节锰循环第八节汞循环CO2有机质第

2、一节碳循环介绍CO2H2O第一节碳循环1)写出①～⑤所示过程的名称：①②③④⑤2)图中A、B、C、D各是什么生物？ABCD3）由此可见，生态系统中碳循环具有什么特点：第一节碳循环碳素循环光合作用藻类、绿色植物、蓝细菌（CH2O）n有机化合物呼吸作用动植物及微生物需氧厌氧CO2厌氧呼吸、发酵厌氧微生物，包括光合细菌有机化合物（CH2O）n光合细菌沉积作用产甲烷细菌甲基化合物甲烷氧化细菌CH4含碳物质：一碳（二氧化碳)，二碳、三碳、四碳、五碳、和六碳化合物，二糖，多糖(纤维素和淀粉),脂肪及蛋白质等。碳循环过程：以CO2为中心,植物和微生物通过光合作用固定CO2，同时将光能转化为化学能；动物以植

3、物和微生物为食进行碳转化，并在呼吸中将部分有机碳化合物分解为CO2；当生物死后，所含有机碳化合物被微生物分解，产生大量CO2,回到大气中，完成碳元素的循环过程。第一节碳循环CO2动态平衡：大气中CO2有80％来自人和动、植物及微物呼吸，20％来自燃料燃烧,其中5％的CO2通过植物和微生物光合作用转化为有机物质贮藏起来,这就是多年来CO2占空气成分0.03%（体积分数）始终保持不变的原因温室效应：绿色植物大量减少，化石燃料大量燃烧结果导致CO2浓度升高。温室效应危害：冰川溶解，海平面上升；土壤沙漠化加剧；物种减少采取措施：保护植被，植树造林；减少化石燃料的开采使用第一节碳循环微生物在天然含碳化

4、合物转化中的作用（一）纤维素转化；（二）淀粉转化（三）脂肪转化（四）半纤维素转化（五）果胶质转化（六）木质素及烃类物质转化（植物细胞壁结构多糖）（一大类生物资源）葡萄糖β（1→4）糖苷键连接而成的无分支的多糖一级结构（一）纤维素（cellulose）的转化纤维素（cellulose):是由葡萄糖构成的高分子聚合物，每个纤维素分子含1400-10000个葡萄糖残基，分子式为（C6H10O5)(1400-10000)纤维素来源：树木、农作物秸秆和以这些为原料的工业生产废水，如造纸、印染废水等均含有大量纤维素作用纤维素微生物：主要包括细菌、放线菌和真菌，有好氧和厌氧微生物纤维素酶所在部位：细菌的纤

5、维素酶结合在细胞表面，为表面酶；真菌和放线菌的纤维素酶为胞外酶，可分泌到胞外，通过过滤和离心可得以分离纤维素分解过程：首先必须经过微生物胞外酶（水解酶）的作用，使之水解成可溶性的葡萄糖后，然后进一步被微生物吸收和分解（一）纤维素（cellulose）的转化（一）纤维素（cellulose）的转化如果固氮菌和真菌共同生活在此环境,他们两者是怎样的关系?纤维素分解过程：存在问题：纤维素被分解，结果是大量微生物繁殖，并没有带来积极的经济和社会效益，如何才能实现废物资源化呢？（一）纤维素（cellulose）的转化例1如何以小麦秸秆为原料，通过废物资源化生产生物燃料－乙醇纤维素纤维素酶葡萄糖乙醇发酵

6、酵母①如何将纤维素降解为单糖葡萄糖？②葡萄糖又是通过哪种酵解途径产生乙醇？③整个过程所用的微生物如何选择？（一）纤维素（cellulose）的转化（一）纤维素（cellulose）的转化（1）酶固定法降解纤维素为葡萄糖（2）酵母菌乙醇发酵丙酮酸葡萄糖“糖酵解”不需氧“磷酸戊糖途径”需氧有氧情况厌氧情况“三羧酸循环”“乙醛酸循环”CO2+H2O“已醇发酵”乙醇CO2+H2O纤维素（一）纤维素（cellulose）的转化好氧生物所需酶种类：纤维素降解起关键作用两种酶，一种是内切葡聚糖酶，该酶同时具有纤维外切酶和纤维内切酶两种酶活性，是纤维素骨架结构水解过程中的主要酶；另一种是纤维素液化酶，是一种

7、低分子量的蛋白酶，在纤维素降解的起始过程中发挥关键作用酶批量生产：微生物的筛选—基因克隆与表达—酶分离纯化—批量生产降解条件控制：由于酶促反应受外界条件如温度、pH等影响显著，所以必须使反应处于最佳条件酶法降解纤维素酶批量生产纤维素降解酶固定化技术：将酶作为固定相，纤维素作为流动相对其进行分解的技术（一）纤维素（cellulose）的转化葡萄糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸