环境微生物学讲义.ppt

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1、环境微生物学EnvironmentalMicrobiology郑州大学生物工程系席宇第五章微生物对污染物的降解与转化主要内容一、生物降解概述二、石油的生物降解三、人工合成有机化合物的微生物降解1.生物降解(biodegradation)一、生物降解与生物转化的概念复杂有机化合物在微生物作用下转变为结构较简单化合物或被完全分解的过程称为生物降解。终极降解（ultimatebiodegradation）第一节概述最终产物为H2O和CO22.生物转化通过微生物的代谢导致有机或无机化合物的分子结构发生某种改变，生成新化合物的过程称为生物转化。（biotransfor

2、mation;bioconversion）Biodegradationisthemostimportantmechanismforthetotalremovalofchemicalsfromtheenvironment.Itisnature'swayofgettingridofwastesbybreakingdownorganicmatterintonutrientsthatcanbeusedbyotherorganisms.Asaresult,theabilityofachemicaltobiodegradeisanindispensableelement

3、intheunderstandingofanyriskposedbythatchemicalontheenvironment.Bacteriahaveevolvedovermillionsofyearstobeabletogetenergyandnutrientsfromchemicals,inaprocesscalledbiodegradation.Bacteriagrowbybreakingdownchemicalsintosmallercompounds,nutrientsandwater.Withthenutrientsandenergyproduc

4、ed,morebacteriaareformed.Whenthisoccurs,theingredientdoesnotposearisktotheenvironmentbecauseCO2,waterandnutrientsaresafe.Whenbiodegradationisincomplete,moleculeswhicharesmallerthantheoriginalingredientareformed.Sincemanyingredientsaremadeupmostlyofcarbonatoms,bacteriamaybeabletocon

5、vertthatingredientintoCO2,waterandnutrients.自然环境中的有机化合物，受到光化学的、化学的和生物的作用而降解转化有的物质转化很快贮于黑暗、干燥的埃及法老坟墓中的谷粒埋在庞贝(意大利古城，因附近火山爆发而被埋)的壁画中的有机色素有时降解过程非常缓慢我国的马王堆古尸、“楼兰美女”，都经过几千年而不腐Don'tlettheirnamesconfuseyou!在土壤和水中，生物降解是主要的机制，微生物又在生物降解中占首要地位。采用适当方法消除、控制或减小土壤中微生物活性，则土壤中有机化合物降解转化速率往往比未处理的慢很多。处

6、理方法包括微生物抑制剂、熏蒸作用、射线照射及有效的微生物分离等。把经高压蒸汽灭菌的土壤与未灭菌土壤作比较来说明微生物是土壤中有机物降解主要因子，这是不恰当的，至少是不严格的。在自然界，各种转化作用很少是孤立地发生的。通常，光解或水解反应使化合物分子变小，从而使生物降解容易进行。在自然界，完全的生物降解可能是由于混合种群的作用而非单一菌种的活性。必须注意，在实验室条件下可降解的化合物，在自然环境中未必能降解，反之亦然。生物降解过程可能产生顽固的中间体，在环境中长期滞留，有的可能有致癌、致畸、致突变作用，威胁人体健康，尽管这种情况是例外而不是规律。二、微生物降解

7、污染物的巨大潜力1.微生物个体微小，比面值大，代谢速率快2.微生物种类较多，分布广泛，代谢类型多样3.微生物降解酶4.微生物繁殖快，易变异，适应性强5.微生物体内还有另一种调控系统---质粒(plasmid)三、有机污染物的可生物降解性1.可生物降解性(biodegradability)指化合物被生物降解的可能性和难易程度。可生物降解物质：单糖、蛋白质、核酸难生物降解物质：纤维素、农药、烃类不可生物降解物质：高分子合成有机物如尼龙、塑料研究有机物的可降解性，有重要的实践意义根据微生物对它们的降解能力，分为3类：2.可降解性的测定主要介绍实验室研究污染物可生物

8、降解性的最直接方法（1）土壤消毒实验主要适用于新开发