微生物在环境物质循环中的作用 (2).ppt

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1、微生物在环境物质循环中的作用现在学习的是第1页，共62页第一节第一节碳素生物循环碳素生物循环现在学习的是第2页，共62页现在学习的是第3页，共62页一、微生物分解有机物的一般途径一、微生物分解有机物的一般途径（一）复杂有机物分解为简单有机物（一）复杂有机物分解为简单有机物 胞外酶胞外酶（二）简单有机物的有氧分解（二）简单有机物的有氧分解1 1完全氧化：完全氧化：好氧和兼性厌氧微生物在氧气充足好氧和兼性厌氧微生物在氧气充足时的彻底氧化时的彻底氧化2 2不完全氧化：不完全氧化：好氧和兼性厌氧微生物在氧气供应不好氧和兼性厌氧微生物在氧气供应不足时的不彻底氧化足时的不彻底氧化现在学习的是第4页，共62

2、页（三）简单有机物的无氧分解及甲烷的生成（三）简单有机物的无氧分解及甲烷的生成 厌氧和兼性厌氧菌的发酵或无氧呼吸厌氧和兼性厌氧菌的发酵或无氧呼吸（四）微生物分解有机物的总图式（四）微生物分解有机物的总图式复杂有机物复杂有机物简单有机物简单有机物好氧微生物好氧微生物厌氧微生物厌氧微生物CO2H2OCO2、H2O、H2、CH4、H2S及及有机酸、醇、酮、醛等未完有机酸、醇、酮、醛等未完全氧化产物全氧化产物现在学习的是第5页，共62页二、微生物分解纤维素二、微生物分解纤维素（一）纤维素的分解途径（一）纤维素的分解途径现在学习的是第6页，共62页（二）纤维素酶（二）纤维素酶C1酶酶水解未经降解的天然纤

3、维素水解未经降解的天然纤维素-1,4-葡聚糖葡聚糖酶切割部分降解的多糖切割部分降解的多糖-葡萄糖苷葡萄糖苷酶水解水解纤维二糖二糖、纤维三糖及低相对分子质量的寡糖、纤维三糖及低相对分子质量的寡糖现在学习的是第7页，共62页（三）分解纤维素的微生物（三）分解纤维素的微生物分解纤维素的微生物：细菌、真菌和放线菌分解纤维素的微生物：细菌、真菌和放线菌好氧细菌好氧细菌粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌厌氧细菌厌氧细菌产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌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。氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。放线菌放线菌链霉菌属。链霉菌属。真菌真菌青霉菌、曲霉、镰

4、刀霉、木霉及毛霉。青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。现在学习的是第8页，共62页三、微生物分解半纤维素三、微生物分解半纤维素半半纤纤维维素素是是存存在在于于植植物物细细胞胞壁壁的的杂杂多多糖糖，是是多多缩缩戊戊糖糖（木木糖糖和和阿阿拉拉伯伯糖糖）和和多多缩缩己己糖糖（半半乳乳糖糖、甘甘露露糖糖）及及多多缩缩糖糖醛醛酸酸（葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸和和半半乳乳糖糖醛醛酸酸）的的聚聚合合物物，最最常常见的是木聚糖。见的是木聚糖。造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。现在学习的是第9页，共62页（一）分解半纤维素的微生物（一）分解半纤维素的微生物半纤维素比纤维素容易被微生

5、物分解，但半纤维素比纤维素容易被微生物分解，但由于半纤维素的组成类型很多，因而分解由于半纤维素的组成类型很多，因而分解酶也不同。产生半纤维素酶的微生物主要酶也不同。产生半纤维素酶的微生物主要有曲霉、木霉、根霉。有曲霉、木霉、根霉。酸性土壤中，半纤维素降解菌主要是真菌酸性土壤中，半纤维素降解菌主要是真菌碱性土壤中，半纤维素降解菌主要是细菌碱性土壤中，半纤维素降解菌主要是细菌（芽孢杆菌）（芽孢杆菌）现在学习的是第10页，共62页（二）半纤维素的分解过程（二）半纤维素的分解过程好氧分解好氧分解聚糖酶聚糖酶CO2+H2O半纤维素半纤维素单糖单糖+糖醛酸糖醛酸H2O各种发酵产物各种发酵产物厌氧分解厌氧分

6、解现在学习的是第11页，共62页四、微生物分解果胶类物质四、微生物分解果胶类物质果胶质分子是由不同酯化度的半乳糖醛酸果胶质分子是由不同酯化度的半乳糖醛酸以以-1-1，4-4-糖苷键聚合而成的多糖链。糖苷键聚合而成的多糖链。存在于初生细胞壁和细胞间层，不溶于水。存在于初生细胞壁和细胞间层，不溶于水。现在学习的是第12页，共62页（一）分解过程：水解（原果胶酶）（一）分解过程：水解（原果胶酶）原果胶原果胶可溶性果胶可溶性果胶+聚戊糖聚戊糖水解水解果胶甲脂酶果胶甲脂酶果胶酸果胶酸+甲醇甲醇水解水解多聚半乳糖醛酸酶多聚半乳糖醛酸酶半乳糖醛酸半乳糖醛酸现在学习的是第13页，共62页（二）水解产物的分解（

7、二）水解产物的分解果胶酸、聚戊糖、半乳糖醛酸、甲醇等在果胶酸、聚戊糖、半乳糖醛酸、甲醇等在好氧条件好氧条件下被分解为二氧化碳和水。在下被分解为二氧化碳和水。在厌氧条件厌氧条件下进行丁酸发酵，产物有丁酸、下进行丁酸发酵，产物有丁酸、乙酸、醇类、二氧化碳和氢气。乙酸、醇类、二氧化碳和氢气。现在学习的是第14页，共62页（三）分解果胶质的微生物（三）分解果胶质的微生物细菌：枯草芽孢杆菌、多黏性芽孢杆菌细菌：枯草芽孢杆菌、多黏性芽孢杆菌真菌真菌放线菌放线菌现在学习的是第15页，共62页五、微生物分解淀粉五、微生物分解淀粉 淀粉是淀粉是葡萄糖葡萄糖的高聚体。以粮食作原料的的高聚体。以粮食作原料的工厂废水

8、中含有淀粉，例如淀粉厂废水、工厂废水中含有淀粉，例如淀粉厂废水、酒厂废水，印染废水、抗生素发酵废水及酒厂废水，印染废水、抗生素发酵废水及生活污水等。生活污水等。现在学习的是第16页，共62页（一）淀粉的种类（一）淀粉的种类直链淀粉：直链淀粉：-1，4-糖苷键连接而成的葡糖苷键连接而成的葡萄糖链状结构，占萄糖链状结构，占10-20%支链淀粉：支链淀粉：-1，4-糖苷键糖苷键+-1，6-糖苷糖苷键，键，80-90%直链淀粉结构图直链淀粉结构图支链淀粉结构图支链淀粉结构图现在学习的是第17页，共62页淀粉的水解淀粉的水解-淀粉酶（淀粉酶（-1-1，4-4-葡聚糖水解酶）葡聚糖水解酶）内切淀粉酶内切淀

9、粉酶作用于作用于-1-1，4-4-糖苷键，水解直链淀粉或者糖原分子糖苷键，水解直链淀粉或者糖原分子内的任意内的任意-1-1，4-4-糖苷键糖苷键-淀粉酶（淀粉酶（-1，4-葡聚糖基葡聚糖基-麦芽糖水解酶）麦芽糖水解酶）外切淀粉酶外切淀粉酶 从淀粉分子外围的非还原性末端开始，每间隔一个糖苷从淀粉分子外围的非还原性末端开始，每间隔一个糖苷键水解，产物为麦芽糖键水解，产物为麦芽糖 R-酶（脱支酶）酶（脱支酶）作用于作用于-1，6-糖苷键，不能水解淀粉的内部分支糖苷键，不能水解淀粉的内部分支,只水解支只水解支链的外围分支链的外围分支注意：注意：支链淀粉的完全降解需要支链淀粉的完全降解需要-淀粉酶、淀粉

10、酶、-淀粉酶、淀粉酶、R-酶共同作用！酶共同作用！糖化淀粉酶糖化淀粉酶每次切割一个葡萄糖分子每次切割一个葡萄糖分子现在学习的是第18页，共62页（二）淀粉的降解途径（二）淀粉的降解途径好氧好氧厌氧厌氧专性厌氧专性厌氧现在学习的是第19页，共62页六、微生物分解脂质物质六、微生物分解脂质物质脂质：脂质：脂肪、类脂以及蜡质脂肪、类脂以及蜡质脂肪脂肪是由甘油和高级脂肪酸所形成的酯，是由甘油和高级脂肪酸所形成的酯，不溶于水，可溶于有机溶剂。由饱和脂肪不溶于水，可溶于有机溶剂。由饱和脂肪酸和甘油组成的，在常温下呈固态的称为酸和甘油组成的，在常温下呈固态的称为脂，由不饱和脂肪酸和甘油组成的，在常脂，由不饱

11、和脂肪酸和甘油组成的，在常温下呈液态的称为油。温下呈液态的称为油。现在学习的是第20页，共62页脂肪是脂肪酸的甘油三酯。在脂肪酶作用下，可水解生成甘油和脂肪酸，脂肪是脂肪酸的甘油三酯。在脂肪酶作用下，可水解生成甘油和脂肪酸，反应式如下反应式如下:CH CH2 2OCOR1 OCOR1 脂肪酶脂肪酶 CH CH2 2OH R1-COOHOH R1-COOH CH CH2 2OCOR2 +3HOCOR2 +3H2 2O CHO CH2 2OH +R2-COOH OH +R2-COOH CH CH2 2OCOR3 CHOCOR3 CH2 2OH R3-COOHOH R3-COOH 能产生脂肪酶的微生

12、物很多，有根霉、圆柱形假丝酵母、小放线菌、能产生脂肪酶的微生物很多，有根霉、圆柱形假丝酵母、小放线菌、白地霉等。白地霉等。现在学习的是第21页，共62页脂肪脂肪H2O脂肪酶脂肪酶甘油高级脂肪酸甘油高级脂肪酸类脂质类脂质H2O磷脂酶类磷脂酶类甘油或其他醇类高级脂肪酸甘油或其他醇类高级脂肪酸磷酸有机碱类磷酸有机碱类蜡质蜡质H2O磷脂酶类磷脂酶类高级醇高级脂肪酸高级醇高级脂肪酸现在学习的是第22页，共62页七、微生物分解木素及芳香族物质七、微生物分解木素及芳香族物质 木质素是植物木质化组织的重要成分。木质素的化学结构较复木质素是植物木质化组织的重要成分。木质素的化学结构较复杂，是由苯基丙烷结构单元构

13、成的天然高分子化合物。造纸和人造杂，是由苯基丙烷结构单元构成的天然高分子化合物。造纸和人造纤维废水均含大量木质素。纤维废水均含大量木质素。木质素很难被生物分解，完全降解需要真菌与细菌共同参与，起木质素很难被生物分解，完全降解需要真菌与细菌共同参与，起主要作用的是真菌，如担子菌纲中的干朽菌、多孔菌、伞菌，以及主要作用的是真菌，如担子菌纲中的干朽菌、多孔菌、伞菌，以及木霉、毛霉等等。细菌中的假单胞菌、五色杆菌属的一些种也能分木霉、毛霉等等。细菌中的假单胞菌、五色杆菌属的一些种也能分解木质素。解木质素。现在学习的是第23页，共62页 芳芳香香族族化化合合物物 苯苯氧氧化化成成邻邻苯苯二二酚酚，可可在

14、在苯苯环环的的邻邻位位或或间间位位上上被被氧氧化化打打开开，生生成成脂脂肪肪族族化化合合物物，再再逐逐步步分分解解，生生成成糖糖分解途径中的中间物质，再按糖代谢的方式进行分解。分解途径中的中间物质，再按糖代谢的方式进行分解。现在学习的是第24页，共62页八、微生物分解烃类八、微生物分解烃类（一）烷烃的转化（一）烷烃的转化CH4+2O2CO2+2H2O+887kJ（二）烯烃（二）烯烃（三）脂环烃类（三）脂环烃类现在学习的是第25页，共62页第二节第二节氮素生物循环氮素生物循环一、微生物转化氮素物质的一般途径一、微生物转化氮素物质的一般途径现在学习的是第26页，共62页二、氨化作用二、氨化作用（一

15、）蛋白质的水解（一）蛋白质的水解 蛋白质是由氨基酸组成的分子巨大、结构复杂的化合物。它蛋白质是由氨基酸组成的分子巨大、结构复杂的化合物。它们不能直接进入细胞。微生物利用蛋白质，首先分泌蛋白酶们不能直接进入细胞。微生物利用蛋白质，首先分泌蛋白酶至体外，将其分解为大小不等的多肽或氨基酸等小分子化合至体外，将其分解为大小不等的多肽或氨基酸等小分子化合物后再进入细胞。通式如下：物后再进入细胞。通式如下：蛋白酶蛋白酶肽酶肽酶蛋白质蛋白质多肽多肽氨基酸氨基酸产生蛋白酶的菌种很多，细菌、放线菌、霉菌等中均有。不同的产生蛋白酶的菌种很多，细菌、放线菌、霉菌等中均有。不同的菌种可以产生不同的蛋白酶，例如黑曲霉主

16、要生产酸性蛋白酶。菌种可以产生不同的蛋白酶，例如黑曲霉主要生产酸性蛋白酶。短小芽孢杆菌用于生产碱性蛋白酶。不同的菌种也可生产功能相短小芽孢杆菌用于生产碱性蛋白酶。不同的菌种也可生产功能相同的蛋白酶，同一个菌种也可产生多种性质不同的蛋白酶。同的蛋白酶，同一个菌种也可产生多种性质不同的蛋白酶。现在学习的是第27页，共62页（二）氨基酸转化（二）氨基酸转化 微生物对氨基酸的分解，主要是脱氨作用和脱羧基作用。微生物对氨基酸的分解，主要是脱氨作用和脱羧基作用。(1)(1)氧化脱氨。在酶催化下，氨基酸在氧化脱氢的同时释放游氧化脱氨。在酶催化下，氨基酸在氧化脱氢的同时释放游离氨，这一过程即氧化脱氨。离氨，这

17、一过程即氧化脱氨。这种脱氨方式须在有氧气条件下进行。专性厌氧菌不能进行这种脱氨方式须在有氧气条件下进行。专性厌氧菌不能进行氧化脱氨。微生物催化氧化脱氨的酶有两类：一类是氧化脱氨。微生物催化氧化脱氨的酶有两类：一类是氨基氧化酶氨基氧化酶，以以FADFAD或或FMNFMN为辅基；另一类是为辅基；另一类是氨基酸脱氢酶氨基酸脱氢酶，以，以NADNAD或或NADPNADP作为氢作为氢的载体，交给分子态氧。反应式如下：的载体，交给分子态氧。反应式如下：2R-CHNH 2R-CHNH2 2-COOH+O-COOH+O2 2 -2R-CO-COOH+2NH2R-CO-COOH+2NH3 3 1 1脱氨作用脱氨

18、作用 脱氨方式随微生物种类、氨基酸种类以及环境条件的不同，也不一样。脱氨方式随微生物种类、氨基酸种类以及环境条件的不同，也不一样。主要有以下几种：主要有以下几种：现在学习的是第28页，共62页（2 2）还原脱氨。还原脱氨在无氧条件下进行，脱氨生成饱和脂肪酸。）还原脱氨。还原脱氨在无氧条件下进行，脱氨生成饱和脂肪酸。能进行还原脱氨的微生物是专性厌氧菌和兼性厌氧菌。腐败的蛋能进行还原脱氨的微生物是专性厌氧菌和兼性厌氧菌。腐败的蛋白质中常分离到饱和脂肪酸便是由相应的氨基酸生成。如大肠杆菌可白质中常分离到饱和脂肪酸便是由相应的氨基酸生成。如大肠杆菌可使甘氨酸还原脱氨成乙酸，反应式如下：使甘氨酸还原脱氨

19、成乙酸，反应式如下：NADH NADH2 2 NAD NAD HOOC-CHNH HOOC-CHNH2 2-COOH-COOH-CH CH3 3COOH+NHCOOH+NH3 3+CO+CO2 2现在学习的是第29页，共62页（3 3）水解脱氨。不同氨基酸经水解脱氨生成不同的产物。同种氨基酸水解之后也可形成）水解脱氨。不同氨基酸经水解脱氨生成不同的产物。同种氨基酸水解之后也可形成不同的产物，反应通式如下：不同的产物，反应通式如下：水解酶水解酶 R-CHNH R-CHNH2 2-COOH+H-COOH+H2 2O O-R-CHOH-COOH+NH R-CHOH-COOH+NH3 3 有些细菌可以

20、水解色氨酸生成吲哚，吲哚可以与二甲基氨基苯甲醛反应有些细菌可以水解色氨酸生成吲哚，吲哚可以与二甲基氨基苯甲醛反应生成红色的玫瑰吲哚，因此可根据细菌能否分解色氨酸产生吲哚来鉴定菌种生成红色的玫瑰吲哚，因此可根据细菌能否分解色氨酸产生吲哚来鉴定菌种（4 4）减饱和脱氨（直接脱氨）。氨基酸在脱氨的同时，其）减饱和脱氨（直接脱氨）。氨基酸在脱氨的同时，其.键减饱和，结果键减饱和，结果生成不饱和酸。例如天门冬氨酸减饱和脱氨生成延胡索酸，反应式如下：生成不饱和酸。例如天门冬氨酸减饱和脱氨生成延胡索酸，反应式如下：天门冬氨酸裂解酶天门冬氨酸裂解酶 HOO-CH HOO-CH2 2-CHNH-CHNH2 2-

21、COOH-COOH-HOOC-CH=CH-COOH+NH HOOC-CH=CH-COOH+NH3 3现在学习的是第30页，共62页2 2脱羧作用脱羧作用 氨基酸脱羧作用常见于许多腐败细菌和真菌中。不同的氨基酸由相应氨基酸脱羧作用常见于许多腐败细菌和真菌中。不同的氨基酸由相应的氨基酸脱羧酶催化脱羧，生成减少一个碳原子的胺和二氧化碳，通式如下：的氨基酸脱羧酶催化脱羧，生成减少一个碳原子的胺和二氧化碳，通式如下：氨基酸脱梭酶氨基酸脱梭酶 R-CHNH R-CHNH2 2-COOH-R-CH-COOH-R-CH2 2-NH-NH2 2+CO+CO2 2脱羧酶具有高度专一性，需要磷酸吡哆醛为辅酶，大多数

22、是诱导酶。一元氨脱羧酶具有高度专一性，需要磷酸吡哆醛为辅酶，大多数是诱导酶。一元氨基酸脱羧后变成一元胺；二元氨基酸脱羧后变成二元胺。这类物质统称为尸基酸脱羧后变成一元胺；二元氨基酸脱羧后变成二元胺。这类物质统称为尸碱，有毒性。肉类蛋白质腐败后常生成二元胺，故不能食用。例如赖氨酸脱碱，有毒性。肉类蛋白质腐败后常生成二元胺，故不能食用。例如赖氨酸脱羧后变成尸胺，反应式如下：羧后变成尸胺，反应式如下：赖氨酸脱梭酶赖氨酸脱梭酶 H H2 2N(CHN(CH2 2)4 4CHNHCHNH2 2COOH-HCOOH-H2 2N(CHN(CH2 2)4 4CHCH2 2NHNH2 2+CO+CO2 2现在学

23、习的是第31页，共62页（二）核酸的分解（二）核酸的分解核酸核酸核苷酸核苷酸核苷核苷磷酸磷酸嘌呤或嘧啶嘌呤或嘧啶核糖或脱氧核糖核糖或脱氧核糖现在学习的是第32页，共62页三、硝化作用三、硝化作用硝化作用硝化作用(ntrification)是是氨的氧化氨的氧化过程，易发生在排过程，易发生在排水畅通的中性水畅通的中性pH土壤中。这个过程是由两群细菌分土壤中。这个过程是由两群细菌分别作用完成的。首先是别作用完成的。首先是氨氧化细菌氨氧化细菌将氨氧化为亚硝将氨氧化为亚硝酸，然后酸，然后亚硝酸氧化细菌亚硝酸氧化细菌再将亚硝酸氧化为硝酸，这两再将亚硝酸氧化为硝酸，这两群细菌统称为硝化细菌，它们的营养类型是

24、群细菌统称为硝化细菌，它们的营养类型是化能自养化能自养，分别从氧化氨和亚硝酸的过程中获取能量。分别从氧化氨和亚硝酸的过程中获取能量。现在学习的是第33页，共62页尽管硝态氮易于被植物同化，但由于溶解性强，带负尽管硝态氮易于被植物同化，但由于溶解性强，带负电荷，不与土壤中带负电荷的粘土矿物吸附，很容易电荷，不与土壤中带负电荷的粘土矿物吸附，很容易随水流失。因此，硝化作用使氮肥利用率降低，不利随水流失。因此，硝化作用使氮肥利用率降低，不利于农业实践。同时，硝态氮向水体迁移，导致湖泊和于农业实践。同时，硝态氮向水体迁移，导致湖泊和近海富营养化和赤潮危害。水中的硝酸盐还会被一些近海富营养化和赤潮危害。

25、水中的硝酸盐还会被一些兼性厌氧细菌还原为亚硝酸根，被人饮用后，亚硝酸兼性厌氧细菌还原为亚硝酸根，被人饮用后，亚硝酸根与血液中的氧结合，影响根与血液中的氧结合，影响O2在血液中的转移，造成在血液中的转移，造成“高铁血红蛋白症高铁血红蛋白症”，影响人体健康，并可导致婴儿，影响人体健康，并可导致婴儿死亡。因此，世界卫生组织规定，饮用水中硝酸盐的死亡。因此，世界卫生组织规定，饮用水中硝酸盐的含量不得高于含量不得高于10mg/L。现在学习的是第34页，共62页四、反硝化作用四、反硝化作用硝酸盐的还原有硝酸盐的还原有同化还原同化还原和和异化还原异化还原两个过程。两个过程。植物、细菌和真菌植物、细菌和真菌都

26、能够进行硝酸盐的都能够进行硝酸盐的同化还原同化还原，硝，硝酸盐被还原为氨作为生长的氮源。酸盐被还原为氨作为生长的氮源。只有只有细菌细菌才能进行硝酸盐的才能进行硝酸盐的异化还原异化还原，硝酸盐作为电子，硝酸盐作为电子受体以产生能量，最终产物是受体以产生能量，最终产物是N2和和N2O，这种由细菌，这种由细菌还原硝酸盐产生气态氮的过程称为反硝化作用还原硝酸盐产生气态氮的过程称为反硝化作用（denitrification），反硝化作用是一个严格的），反硝化作用是一个严格的厌厌氧过程氧过程。土壤条件对反硝化作用强度影响很大。在通气。土壤条件对反硝化作用强度影响很大。在通气不良、有机质丰富、土温较高和中性

27、偏碱的土壤条件下，不良、有机质丰富、土温较高和中性偏碱的土壤条件下，反硝化作用强度很大。（表反硝化作用强度很大。（表6-1）现在学习的是第35页，共62页反硝化作用又可叫做反硝化作用又可叫做生物脱氮生物脱氮作用，是土壤中氮素损作用，是土壤中氮素损失的重要原因之一。在水稻田中，由于水、气的失的重要原因之一。在水稻田中，由于水、气的动态变化，经常是处于好气和厌气两种状态交互动态变化，经常是处于好气和厌气两种状态交互转化的状态。有机肥料分解产生的氨态氮，在好转化的状态。有机肥料分解产生的氨态氮，在好氧条件下被硝化细菌氧化为硝态氮，在厌氧条件氧条件下被硝化细菌氧化为硝态氮，在厌氧条件下，又被反硝化细菌

28、还原为氮气而逸失。施用化下，又被反硝化细菌还原为氮气而逸失。施用化学氮肥，不论是尿素、铵盐或硝酸盐也都经历着学氮肥，不论是尿素、铵盐或硝酸盐也都经历着相应的微生物转化作用相应的微生物转化作用。现在学习的是第36页，共62页五、生物固氮作用五、生物固氮作用 微生物将分子态氮还原为氨的生物学过程微生物将分子态氮还原为氨的生物学过程称为称为生物固氮生物固氮作用作用(biologicalnitrogenfixation)。全球每年生物固氮量约全球每年生物固氮量约4万吨，生物固氮作万吨，生物固氮作用对维持土壤氮素肥力具有十分重要的意用对维持土壤氮素肥力具有十分重要的意义。义。现在学习的是第37页，共62

29、页（一）固氮微生物（一）固氮微生物具有固氮功能的微生物称为具有固氮功能的微生物称为固氮微生物固氮微生物。固氮微生物分布于生物圈中的各种生态环固氮微生物分布于生物圈中的各种生态环境中，在植物圈中分布的种类和数量最多。境中，在植物圈中分布的种类和数量最多。根据固氮微生物与植物的相互关系和固氮根据固氮微生物与植物的相互关系和固氮的生境不同，可将生物固氮作用分为的生境不同，可将生物固氮作用分为3 3种类种类型：型：共生固氮共生固氮、自生固氮自生固氮和和联合固氮联合固氮。现在学习的是第38页，共62页共生固氮作用共生固氮作用 固氮微生物只有与特定植物共同生活在一固氮微生物只有与特定植物共同生活在一起时才

30、具有固氮特性，此时微生物与植物起时才具有固氮特性，此时微生物与植物紧密结合，一起形成一种独特的组织结构，紧密结合，一起形成一种独特的组织结构，在生理上是互利互惠的关系。在生理上是互利互惠的关系。研究得最多的是研究得最多的是根瘤菌根瘤菌和和豆科植物豆科植物的共生的共生关系关系 现在学习的是第39页，共62页自生固氮作用自生固氮作用 固氮微生物单独存在条件下能进行固氮作固氮微生物单独存在条件下能进行固氮作用。用。自生固氮菌种类很多，既有好氧的，又有自生固氮菌种类很多，既有好氧的，又有厌氧的，主要分布于土壤中，它们的固氮厌氧的，主要分布于土壤中，它们的固氮作用不依赖于植物。这类微生物在促进植作用不依

31、赖于植物。这类微生物在促进植物生长和抗病原菌方面也有一定作用。物生长和抗病原菌方面也有一定作用。现在学习的是第40页，共62页联合固氮作用联合固氮作用 固氮微生物生活在植物根的表面或黏质鞘固氮微生物生活在植物根的表面或黏质鞘套内，有的可以进入根皮层细胞之间，不套内，有的可以进入根皮层细胞之间，不进入细胞内，固氮螺菌属中的许多种都具进入细胞内，固氮螺菌属中的许多种都具有联合固氮作用，如生脂固氮螺菌。有联合固氮作用，如生脂固氮螺菌。联合固氮也是一种互惠关系。联合固氮也是一种互惠关系。现在学习的是第41页，共62页第三节第三节 其他无机元素的生物循环与转化其他无机元素的生物循环与转化一、无机元素循环

32、与转化的一般途径一、无机元素循环与转化的一般途径（一）无机物的有机质化（一）无机物的有机质化（二）含无机元素有机物的分解（二）含无机元素有机物的分解（三）无机物的氧化与还原（三）无机物的氧化与还原（四）无机物的溶解于沉淀（四）无机物的溶解于沉淀现在学习的是第42页，共62页二、硫元素的生物循环与转化二、硫元素的生物循环与转化现在学习的是第43页，共62页现在学习的是第44页，共62页（一）硫的生物同化（一）硫的生物同化硫酸根同化型硫酸盐还原作用还原为有机硫酸根同化型硫酸盐还原作用还原为有机态硫。可以用来合成各种含硫有机物。态硫。可以用来合成各种含硫有机物。现在学习的是第45页，共62页（二）含

33、硫有机物的分解（硫的矿化）（二）含硫有机物的分解（硫的矿化）现在学习的是第46页，共62页（三）无机硫化物的氧化（三）无机硫化物的氧化硫化作用硫化作用H2SSH2SO4，包括硫化细菌和硫磺细菌，包括硫化细菌和硫磺细菌（1）无色硫细菌）无色硫细菌硫杆菌，硫杆菌，G-，杆菌，无芽孢，专性或兼性自养，杆菌，无芽孢，专性或兼性自养细菌，好氧，从氧化细菌，好氧，从氧化H2S、S、S2O32-、SO32-获得能获得能量。细胞外积累硫。主要种类有排硫硫杆菌、氧化硫量。细胞外积累硫。主要种类有排硫硫杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、新型硫杆菌、脱氮硫杆菌硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、新型硫杆菌、脱氮硫杆菌等。等。

34、现在学习的是第47页，共62页氧化硫硫杆菌氧化硫硫杆菌 氧化元素硫成硫酸，造成环境酸性，最适氧化元素硫成硫酸，造成环境酸性，最适pH2.0-3.5。2S+3O2+2H2O 2H2SO4+118千卡千卡 2H2S+O2 2H2O+2S+82千卡千卡现在学习的是第48页，共62页氧化亚铁硫杆菌氧化亚铁硫杆菌 氧化硫酸亚铁、硫代硫酸盐，最适氧化硫酸亚铁、硫代硫酸盐，最适pH2.5-5.8。5Na2S2O3+4O2+H2O 5Na2SO4+H2SO4+4S+500千卡千卡 4FeSO4+O2+2H2SO4 2Fe2（SO4）3+2H2O现在学习的是第49页，共62页（2）硫硫磺磺细细菌菌：将将H2S氧

35、氧化化为为S，储储存存硫硫粒粒。包包括括丝丝状状硫硫磺细菌和光能自养硫细菌。磺细菌和光能自养硫细菌。丝状硫磺细菌：丝状硫磺细菌：主主要要存存于于富富含含硫硫化化氢氢的的淤淤泥泥表表面面。G-，无无机机自自养养，好好氧氧或或微微好好氧氧。当当环环境境中中硫硫化化氢氢充充足足时时菌菌体体内内积积累累硫硫粒粒，硫硫化化氢氢缺缺少少时时氧氧化化硫硫粒粒获获取取能能量量，完完全全氧氧化化后后死死亡亡或或进进入入休休眠眠状状态。态。现在学习的是第50页，共62页 在给排水中比较常见的硫磺细菌是贝日阿托氏菌、发硫细菌，在给排水中比较常见的硫磺细菌是贝日阿托氏菌、发硫细菌，与活性污泥的丝状膨胀有密切关系。与活

36、性污泥的丝状膨胀有密切关系。贝日阿托氏菌：丝贝日阿托氏菌：丝状体、无色、不附状体、无色、不附着、无鞘、滑行着、无鞘、滑行现在学习的是第51页，共62页 发硫细菌：丝状体，有鞘（一端附着在固体上，不运动），发硫细菌：丝状体，有鞘（一端附着在固体上，不运动），能滑行。能滑行。现在学习的是第52页，共62页光光能能自自养养硫硫细细菌菌：绿绿硫硫细细菌菌和和紫紫硫硫细细菌菌，含含细细菌菌叶叶绿素，在光照下，将绿素，在光照下，将H2S氧化为氧化为S。现在学习的是第53页，共62页 指土壤淹水、河流、湖泊等水体缺氧时，硫指土壤淹水、河流、湖泊等水体缺氧时，硫酸盐、亚硫酸盐等在微生物的还原作用下，形成硫酸盐

37、、亚硫酸盐等在微生物的还原作用下，形成硫化氢的过程。如脱硫脱硫弧菌。化氢的过程。如脱硫脱硫弧菌。在混凝土排水管和铸铁排水管中，如有硫酸盐在混凝土排水管和铸铁排水管中，如有硫酸盐存在，管底常因缺氧而产生存在，管底常因缺氧而产生H H2 2S S。H H2 2S S上升到污水表上升到污水表层或逸出空气层，与污水表面溶解氧相遇，层或逸出空气层，与污水表面溶解氧相遇，H H2 2S S被硫被硫化细菌或硫磺细菌氧化为硫酸，使混凝土管和铸铁化细菌或硫磺细菌氧化为硫酸，使混凝土管和铸铁管受到腐蚀。管受到腐蚀。（四）硫酸盐还原四）硫酸盐还原现在学习的是第54页，共62页三、三、磷素的生物循环域转化磷素的生物循

38、环域转化磷是包括微生物在内的所有生命体中不可磷是包括微生物在内的所有生命体中不可缺少的元素。在生物大分子核酸、高能量缺少的元素。在生物大分子核酸、高能量化合物化合物ATP、以及生物体内糖代谢的某些中、以及生物体内糖代谢的某些中间体中，都有磷的存在。在自然界中，磷间体中，都有磷的存在。在自然界中，磷的循环包括可溶性无机磷的同化、有机磷的循环包括可溶性无机磷的同化、有机磷的矿化、不溶性磷的溶解等。的矿化、不溶性磷的溶解等。现在学习的是第55页，共62页现在学习的是第56页，共62页 磷磷在在自自然然界界中中以以三三种种状状态态存存在在：有有机机磷磷化化物物、无无机机磷磷化化物物（难难溶溶的的、可可

39、溶溶的的）、还还原原态态PHPH3 3。存在于岩石和天然磷酸盐中的磷，通过风化等存在于岩石和天然磷酸盐中的磷，通过风化等作用后溶于水，植物从环境中吸取磷，使之参与核作用后溶于水，植物从环境中吸取磷，使之参与核酸和蛋白质的合成。植物体内的磷经食草动物、食酸和蛋白质的合成。植物体内的磷经食草动物、食肉动物等沿食物链流动，又经排出物和尸体的分解肉动物等沿食物链流动，又经排出物和尸体的分解而回到环境中。磷是地球上许多生态系统生物生产而回到环境中。磷是地球上许多生态系统生物生产力的限制因素。过多的磷和氮进入水体会引起藻类力的限制因素。过多的磷和氮进入水体会引起藻类的爆发性增殖。的爆发性增殖。现在学习的是

40、第57页，共62页（一）磷的生物同化（一）磷的生物同化磷是生物体原生质的重要组分，微生物能磷是生物体原生质的重要组分，微生物能吸收可溶性磷合成磷脂、核酸、吸收可溶性磷合成磷脂、核酸、ATPATP等含磷等含磷有机物。有机物。现在学习的是第58页，共62页（二）（二）含磷有机物的分解含磷有机物的分解1.核酸核酸 核酸核酸核苷酸核苷酸(磷酸磷酸)核苷核苷(核糖核糖)嘧啶嘧啶(或嘌呤或嘌呤)氨氨2.磷脂磷脂卵磷脂是含胆碱的磷酸脂，可被微生物卵磷脂酶水解卵磷脂是含胆碱的磷酸脂，可被微生物卵磷脂酶水解为甘油、脂肪酸、磷酸和胆碱。胆碱可再分解为氨、二为甘油、脂肪酸、磷酸和胆碱。胆碱可再分解为氨、二氧化碳、有

41、机酸和醇。氧化碳、有机酸和醇。3.植素植素植素是由植酸和钙、镁结合而成的盐类。植素在土壤中分植素是由植酸和钙、镁结合而成的盐类。植素在土壤中分解很慢，经微生物的植酸酶分解为磷酸和二氧化碳。解很慢，经微生物的植酸酶分解为磷酸和二氧化碳。现在学习的是第59页，共62页（三三）不不溶溶性性磷磷矿矿物物的的溶溶解解及及磷磷酸酸盐盐的的还还原原 不溶性不溶性磷酸盐磷酸盐磷酸或磷酸或可溶性磷酸盐可溶性磷酸盐产酸微生物产酸微生物与与Mn结合结合磷酸盐磷酸盐PH3厌氧厌氧（自燃（自燃鬼火）鬼火）现在学习的是第60页，共62页四、四、铁循环铁循环自自然然界界中中有有无无机机铁铁和和有有机机铁铁。可可溶溶性性的的Fe2+可可被被植植物物、微微生生物物吸吸收收利利用用转转化化为为含含铁铁有机物。有机物。Fe2+、Fe3+、有机铁可互相转化。、有机铁可互相转化。现在学习的是第61页，共62页（一）高铁化（一）高铁化 物的还原和溶解物的还原和溶解（二）亚铁化物的氧化和沉淀（二）亚铁化物的氧化和沉淀（三）含铁有机化合物的形成与分解（三）含铁有机化合物的形成与分解现在学习的是第62页，共62页