第九章微生物与地球化学循环ppt课件.ppt

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1、微生物与地球生物化学循环第九章微生物与物质循环微生物与生物地球化学循环碳循环氮循环硫循环磷循环铁循环其它元素的循环生物地球化学循环(biogeochemicalcycles)是指生物圈中的各种化学元素，经生物化学作用在生物圈中的转化和运动。这种循环是地球化学循环的重要组成部分。第九章微生物与物质循环地球上的大部分元素都以不同的循环速率参与生物地球循环。生命物质的主要组成元素(C、H、O、N、P、S)循环很快，少量元素(Mg、K、Na、卤素元素)和迹量元素(Al、B、Co、Cr、Cu、Mo、Ni、Se、V、Zn)则循环较慢。属于少量和迹量

2、元素的Fe、Mn、Ca和Si是例外，铁和锰以氧化还原的方式快速循环。钙和硅在原生质中含量较少，但在其他结构中含量很高。第九章微生物与物质循环碳、氮、磷、硫的循环受二个主要的生物过程控制，一是光合生物对无机营养物的同化，二是后来进行的异养生物的矿化。实际上所有的生物都参与生物地球化学循环。微生物在有机物的矿化中起决定性作用，地球上90%以上有机物的矿化都是由细菌和真菌完成的。第九章微生物与物质循环碳在生物圈中的总体循环生境中的碳循环第九章微生物与物质循环碳在生物圈中的总体循环产甲烷菌甲烷营养菌生境中的碳循环CO2固定生物多聚物的分解淀粉

3、纤维素和半纤维素果胶质木质素脂类等第九章微生物与物质循环淀粉的分解：通过微生物产生复合酶(淀粉酶、磷酸化酶)，降解成葡萄糖。好氧微生物进入CTA将其彻底氧化分解；厌氧微生物进行发酵。第九章微生物与物质循环在磷酸化酶作用下分解在淀粉酶作用下分解第九章微生物与物质循环纤维素和半纤维素的分解微生物产生的纤维素酶、半纤维素酶系将其分解。自然界中许多微生物都能分解纤维素，研究最多是木霉，有好氧性细菌、厌氧性细菌等。能分解纤维素的微生物大多都能分解半纤维素，且有许多种类能分解半纤维素而不能分解纤维素。土壤微生物分解纤维素的能力相当大。第九章微生

4、物与物质循环果胶质微生物：好氧、厌性细菌，真菌，一些放线菌。果胶酶系第九章微生物与物质循环木质素木质素的分解主要是真菌起作用；放线菌中的链霉菌和诺卡氏菌，以及某些好氧性细菌可能对木质素有解聚作用，但尚不知能否完全分解。第九章微生物与物质循环(5)脂类的分解分解脂肪的微生物具有脂肪酶。除蜡质外，生物残体的脂类物质进入土壤后容易被分解。(6)甲烷的形成的转化甲烷产生菌：属古菌，严格厌氧性。4H2+CO2—>CH4+2H2O甲烷营养菌：氧化甲烷得碳源和能量。都是好氧性的。第九章微生物与物质循环氮循环氮循环由6种氮化合物的转化反应所组成，包括

5、：固氮作用氨化(脱氨)作用硝化作用硝酸盐还原与反硝化作用第九章微生物与物质循环固氮作用固氮是大气中分子态氮被转化成氨(铵)的生化过程。对氮在生物圈中的循环有重要作用，据测算，每年全球有约2.40×108吨氮被固定，这和反硝化过程失去的氮大致相等。生物固氮是只有微生物或有微生物参与才能完成的生化过程。具有固氮能力的微生物种类繁多(均属原核生物)，自生固氮的主要有固氮菌、梭菌、克雷伯氏菌和蓝细菌；共生的主要是根瘤菌和弗兰克氏菌。第九章微生物与物质循环氨化(脱氨)作用氨化作用是有机氮化物转化成氨(铵)的过程。蛋白质的氨化尿素和尿酸的氨化几丁质

6、的降解和氨化微生物第九章微生物与物质循环硫循环硫的生物地球化学循环包括还原态无机硫化物的氧化，异化硫酸盐还原，同化硫酸盐还原，硫化氢的释放（脱硫作用）。微生物参与所有这些循环过程。第九章微生物与物质循环硫的氧化硫氧化是还原态无机硫化物(如S0、H2S、FeS2、S2O22-和S4O62-等)被微生物氧化成硫酸的过程。具有硫氧化能力的微生物在形态，生理上各有不同的特点，一般可分为两个不同的生理类群，包括好氧或微好氧的化能营养硫氧化菌和光营养硫细菌。此外异养微生物(如曲霉、节杆菌、芽孢杆菌、微球菌等)也具有氧化硫能力。第九章微生物与物质循

7、环硫酸盐还原和硝酸盐相似，硫酸盐也可以被微生物还原成H2S，这部分微生物称为硫酸盐还原菌。硫酸盐还原产物H2S在胞内被结合到细胞组分中称为同化硫酸盐还原。硫酸盐作为末端电子受体还原成不被同化的H2S，称为异化硫酸盐还原，也称为反硫化作用。电子供体一般是丙酮酸，乳酸和分子氢。主要的硫酸盐(异化)还原菌包括脱硫杆菌、脱硫叶菌。第九章微生物与物质循环硫化氢的释放(有机硫化物的矿化)生物尸体和残留物中含硫蛋白质经微生物的作用释放出H2S、CH3SH、(CH2)3S等含硫气体。一般的腐生细菌都具有分解有机硫化物能力。第九章微生物与物质循环磷循环磷

8、的生物地球化学循环包括三种基本过程：①有机磷转化成溶解性无机磷(有机磷矿化)，②不溶性无机磷变成溶解性无机磷(磷的有效化)，③溶解性无机磷变成有机磷(磷的同化)。微生物参与磷循环