生态学--微生物在生物地球化学循环中的作用word版本.ppt

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1、生态学--微生物在生物地球化学循环中的作用基本概念能量流：生态系统的能量(以光和热的形式存在)大部分来自于太阳光的辐射能，小部分来自于地球本身储存的能量。这些能量首先由初级生产者捕获，初级生产者的能量再传递给取食者，这种生态系统中的能量由一个生物传递给另一个生物的现象，叫做能量流。食物链：生态系统中有机物储存的能量和有机碳从一个生物传递到另一个生物的过程叫食物链。实际上，一个生态系统中，物质和能量的传递并不是这种线性关系；而是一种非常复杂的关系，所以我们应该把食物链改称为食物网。营养层次微生物群体参

2、入其中担负生产者和分解者的作用自然界物质及能量流动的金字塔初级生产者初级取食者次级取食者高级取食者分解者主要是高等植物微生物次生物地球化学循环生物地球化学循环是指自然界中物质在生物圈中进行的转化和运动，简言之，许多化学元素在生物圈和非生物圈间的循环。生命元素－生命体组成和生命活动中参加的元素。基本元素：C，H，O，N，P，S，Ca，Si等循环强烈迅速次要元素：K，Na，Mg，Fe和卤素元素等微量元素：Al，Br，Co，Cr，Cu，Mo，Ni，Se，Ge，Zn等微生物是地球化学生物循环中的重要一环归纳

3、起来，微生物参与的生物地球化学循环对于生态学来说具有如下的重要意义微生物作为生产者完成的是无机有机化的过程，直接为更高级的消费者提供营养；作为分解者是更主要的方面，完成的是有机无机化的过程，这个过程在整个地球物质化学循环过程中，一方面有清道夫的功能，使地球保持清洁和状态回复；一方面为其他生产者和消费者提供营养（或更易吸收利用）。同时，微生物过程对环境保护、工业原材料的提供都产生巨大作用。①这种循环对于保持生态系统中的物质和能量流动处于平衡状态是非常重要的。②这种循环对于动物和植物群体的生长和生存是必

4、不可少的，因为微生物的某些代谢活动会直接影响动物和植物的生命活动。③循环中产生重要的化工原料。④这种循环对于消除目前自然界中越来越多的环境污染物起着重要的作用⑤这种循环在很大程度上决定了生态系统中的生产力，因为如果没有微生物高活力地矿化有机物，释放出C02，光合生物就无法进行光合作用。一、碳素循环：该元素循环与H，O循环协同CO2+H2O化石燃料呼吸作用O2+“CH2O”醇，有机酸，H2+CO2CH4光合作用发酵作用有氧环境无氧环境碳、氢、氧元素在自然界中的循环地球上的碳库CO2主要存在于大气溶解形

5、式的碳，如H2CO3，HCO3-，CO32-等有机碳，活的和死的有机体矿物燃料，如煤、石油、天然气等惰性碳（非溶解性碳），如石灰石，白云石等微生物与碳循环之间的所有关系:一个理想化的食物网自养微生物化能、光能初级生产者初级取食者次级取食者高级取食者微生物分解者CO2无机盐CO2被捕食残体大气CO2通过食物网进行的碳转移呼吸作用动植物残体的分解是微生物进行碳循环的主要方面CO2有机质植物残体最难降解的是纤维素、木质素、果胶几丁质等（一）纤维素的分解(C6H10O5）n1014B1,4糖苷键纤维素占植物

6、干重的35%-50%，是地球上分布最广、含量最丰富的碳水化合物。对人类而言，它同时又是自然界中数量最大的可再生性物质，它的降解是自然界碳素循环的中心环节。1、分解纤维素的微生物细菌、放线菌、真菌等都能产生纤维素酶，都能分解纤维素，通过微生物发酵方法是大规模制备纤维素酶的有效途径。不同微生物合成的纤维素酶在组成上有显著的差异，对纤维素的酶解能力也不大相同。放线菌的纤维素酶产量极低，研究很少。细菌的产量也不高，主要是葡聚糖内切酶，且大多数对结晶纤维素没有活性，所产生酶是胞内酶或吸附在菌壁上，很少能分泌到

7、细胞外，增加提取纯化难度，在工业上很少应用。而丝状真菌具有产酶诸多优点：产生纤维素酶为胞外酶，便于酶的分离和提取；产酶效率高，且产生纤维素酶的酶系结构较为合理；同时可产生许多半纤维素酶、果胶酶、淀粉酶等，因此研究最多。酶活力较强的菌种为木霉属（Trichoderma）、曲霉属（Aspergillus）和青霉属（Penicillium）,特别是瑞氏木霉（Trichodermavirde）及其近缘菌株等较为典型，是目前公认的较好的纤维素酶生产菌。(1)有氧、中温条件a.真菌(木霉属)木材腐朽：棕色

8、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：如热纤维菌。放线菌：链霉菌属、小单孢菌属2、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（如食纤维菌）外酶：分泌到胞外,在细胞生活环境中起作用的酶（如真菌的纤