第08章环境工程微生物学课件.ppt

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1、第八章微生物在环境物质循环中作用主要内容：主要物质的循环微生物对有机物的降解过程包括天然物质循环和污染物质的循环，其实从本质上看，并没有太大的区别，但是，污染物质的进入，会影响原有的物质循环的某些环节。包括各种物质元素：O、C、N、P、S、Fe等。推动物质进行循环的作用包括物理、化学和生物的作用，其中生物起到了主导的作用，而微生物在这当中又占了极重要的地位。第一节氧循环大气中的O2（包括水体）呼吸作用CO2光和作用O2在大气中分布均匀，而在水体中有垂直方向上的变化。无论是O2还是CO2，除了在大气中的含量以外，它们在水体（海洋）中的含量，也是不可忽视的。此循环的平衡，具有十

2、分重要的意义，如维持大气中CO2的浓度。自然界中含碳物质有CO2、碳水化合物、脂肪、蛋白质等。碳的循环是以CO2为中心的。在碳循环中，CO2大部分来源于微生物分解有机物，另外，由于CO2同时也参与氧循环，因此，实际上C和O循环是相互关联的。CO2可以成为植物、藻类的碳源，大气中CO2的含量为0.032%（320ppm），这个值由于人类活动大量产生CO2进入大气中而在增加，造成所谓的气候变暖。由此带来一系列的问题，成为当今世界最关注的热点之一。第二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

3、，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下面介绍几种含碳化合物的转化：一、纤维素的转化纤维素是葡萄糖的高分子聚合物，(C6H10O5)n，n=1400-10000来源：以树木、农作物为原料的工业生产，如造纸、印染等。作用的微生物：细菌、放线菌和真菌。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较简单的葡萄糖后，才能被微生物吸收分解。分解纤维素的微生物好氧细菌——粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌厌氧细菌——产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。放线菌——链霉菌属。真菌——青霉菌、曲霉、

4、镰刀霉、木霉及毛霉。需要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选。纤维素酶所在的部位细菌的纤维素酶结合在细胞质膜上，是表面酶。真菌和放线菌的纤维素酶是胞外酶，可分泌到培养基中。二半纤维素的转化存在于植物细胞壁的杂多糖。造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。分解过程TCA循环聚糖酶CO2+H2O半纤维素单糖+糖醛酸H2O各种发酵产物厌氧分解分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。三果胶质的转化四淀粉的转化1.淀粉的种类淀粉分为直链淀粉（α－1，4结合）支链淀粉（α－1，6结合）2

5、.淀粉的降解途径途径1.枯草杆菌将淀粉分解为CO2途径2.根霉和曲霉先将淀粉转化为葡萄糖，接着由酵母菌将葡萄糖发酵为乙醇和CO2途径3.梭状芽孢杆菌参与发酵途径4.丁酸梭状芽孢杆菌参与发酵五油脂的转化由饱和脂肪酸和甘油组成的，常温下呈固态的称为脂；由不饱和脂肪酸和甘油组成，在常温下呈液态的称为油。水中来源：毛纺、毛条厂废水、油脂厂废水、肉联厂废水、制革厂废水含有大量油脂降解油脂较快的微生物：细菌——荧光杆菌、绿脓杆菌、灵杆菌丝状菌——放线菌、分支杆菌真菌——青霉、乳霉、曲霉途径：水解+β氧化脂肪酸的β－氧化1.脂肪酸先被脂酰硫激酶激活2.在α、β碳原子上脱氢、加水、脱氢、再

6、加水3.在α、β碳位之间的碳链断裂，生成1mol乙酰辅酶A和碳链较原来少两个碳原子的脂肪酸。4.乙酰辅酶A进入三羧酸循环完全氧化成二氧化碳和水。5.剩下的碳链较原来少两个碳原子的脂肪酸可重复一次β－氧化，以至完全形成乙酰辅酶A。18碳硬脂酸8FADH2+8NADH2+9CH3CO~SCoATCAATPH2OCO2以硬脂酸为例1mol硬脂酸含18个碳原子，需要经过8次β－氧化作用，全部降解为9mol乙酰辅酶A。18碳硬脂酸8FADH2+8NADH2+9CH3CO~SCoATCAATPH2OCO218碳硬脂酸完全氧化可产生的能量1mol乙酰辅酶A经三羧酸循环氧化产生12molA

7、TP1molFADH2经呼吸链氧化产生2molATP1molNADH2经呼吸链氧化产生3molATP总共产生17molATP开始激活硬脂酸时消耗-1molATP净得16molATP第一步1mol硬脂酸完全氧化，共得能量：16＋17×7＋12＝147第一次β－氧化最后一次β－氧化18碳硬脂酸8FADH2+8NADH2+9CH3CO~SCoA8×2＝168×3＝2412×9＝108Lignin木质素木质素空腔纤维素六木质素的转化木质素存在于除苔藓和藻类外所有植物的细胞壁中，自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？干朽