环境微生物学学习教案.pptx

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1、会计学1环境环境(hunjng)微生物学微生物学第一页，共59页。重点：1.碳素的生物循环2.氮素的生物循环3.氨化作用 4.硝化作用(xio hu zu yn)5.反硝化作用(xio hu zu yn)6.影响反硝化作用(xio hu zu yn)的环境因素 难点(ndin)：1.碳素的生物循环 2.氮素的生物循环第1页/共58页第二页，共59页。第一节第一节 氧氧 循循 环环 大气中氧含量丰富，约占空气体积分数大气中氧含量丰富，约占空气体积分数大气中氧含量丰富，约占空气体积分数大气中氧含量丰富，约占空气体积分数21212121。人和动物呼吸。人和动物呼吸。人和动物呼吸。人和动物呼吸(hx)

2、(hx)(hx)(hx)、微生物分解有机物都需要氧。所消耗的氧由陆地和水体中的、微生物分解有机物都需要氧。所消耗的氧由陆地和水体中的、微生物分解有机物都需要氧。所消耗的氧由陆地和水体中的、微生物分解有机物都需要氧。所消耗的氧由陆地和水体中的植物及藻类进行光合作用放氧，源源不断地补充到大气和水体中。氧植物及藻类进行光合作用放氧，源源不断地补充到大气和水体中。氧植物及藻类进行光合作用放氧，源源不断地补充到大气和水体中。氧植物及藻类进行光合作用放氧，源源不断地补充到大气和水体中。氧在水体的垂直方向分布不均匀。表层水有溶解氧，深层和底层缺氧，在水体的垂直方向分布不均匀。表层水有溶解氧，深层和底层缺氧，

3、在水体的垂直方向分布不均匀。表层水有溶解氧，深层和底层缺氧，在水体的垂直方向分布不均匀。表层水有溶解氧，深层和底层缺氧，当涨潮或湍流发生时，表层水和深层水充分混和，氧可能被转送到深当涨潮或湍流发生时，表层水和深层水充分混和，氧可能被转送到深当涨潮或湍流发生时，表层水和深层水充分混和，氧可能被转送到深当涨潮或湍流发生时，表层水和深层水充分混和，氧可能被转送到深水层。在夏季温暖地区的水体发生分层，温暖而密度小的表层水和冷水层。在夏季温暖地区的水体发生分层，温暖而密度小的表层水和冷水层。在夏季温暖地区的水体发生分层，温暖而密度小的表层水和冷水层。在夏季温暖地区的水体发生分层，温暖而密度小的表层水和冷

4、而密度大的底层分开，底层缺氧。秋末、初冬时，表层水变冷，比底而密度大的底层分开，底层缺氧。秋末、初冬时，表层水变冷，比底而密度大的底层分开，底层缺氧。秋末、初冬时，表层水变冷，比底而密度大的底层分开，底层缺氧。秋末、初冬时，表层水变冷，比底层水重，水发生层水重，水发生层水重，水发生层水重，水发生“翻底翻底翻底翻底”。温暖地区湖泊的氧一年四季有周期性变化。温暖地区湖泊的氧一年四季有周期性变化。温暖地区湖泊的氧一年四季有周期性变化。温暖地区湖泊的氧一年四季有周期性变化。第2页/共58页第三页，共59页。图8-1 夏季湖泊水含氧量级温度(wnd)分布情况第3页/共58页第四页，共59页。第二节第二节

5、碳碳 循循 环环 含碳物质有二氧化碳、一氧化碳、甲烷、糖类含碳物质有二氧化碳、一氧化碳、甲烷、糖类含碳物质有二氧化碳、一氧化碳、甲烷、糖类含碳物质有二氧化碳、一氧化碳、甲烷、糖类(如：糖、淀粉、纤维素如：糖、淀粉、纤维素如：糖、淀粉、纤维素如：糖、淀粉、纤维素)、脂肪、蛋白质等。碳循环以二氧化碳为中心，二氧化碳被植物、藻类利用进脂肪、蛋白质等。碳循环以二氧化碳为中心，二氧化碳被植物、藻类利用进脂肪、蛋白质等。碳循环以二氧化碳为中心，二氧化碳被植物、藻类利用进脂肪、蛋白质等。碳循环以二氧化碳为中心，二氧化碳被植物、藻类利用进行光合作用，合成为植物性碳；动物吃植物就将植物性碳转化为动物性碳；行光合

6、作用，合成为植物性碳；动物吃植物就将植物性碳转化为动物性碳；行光合作用，合成为植物性碳；动物吃植物就将植物性碳转化为动物性碳；行光合作用，合成为植物性碳；动物吃植物就将植物性碳转化为动物性碳；动物和人呼吸放出二氧化碳，有机碳化合物被厌氧微生物和好氧微生物分解动物和人呼吸放出二氧化碳，有机碳化合物被厌氧微生物和好氧微生物分解动物和人呼吸放出二氧化碳，有机碳化合物被厌氧微生物和好氧微生物分解动物和人呼吸放出二氧化碳，有机碳化合物被厌氧微生物和好氧微生物分解所产生的二氧化碳均回到大气所产生的二氧化碳均回到大气所产生的二氧化碳均回到大气所产生的二氧化碳均回到大气(dq)(dq)(dq)(dq)。而后，

7、二氧化碳再一次被植物利用进。而后，二氧化碳再一次被植物利用进。而后，二氧化碳再一次被植物利用进。而后，二氧化碳再一次被植物利用进入循环和。入循环和。入循环和。入循环和。第4页/共58页第五页，共59页。碳循环 第5页/共58页第六页，共59页。二氧化碳是植物、藻类和光合细菌的唯一碳源，若以大气中二氧二氧化碳是植物、藻类和光合细菌的唯一碳源，若以大气中二氧二氧化碳是植物、藻类和光合细菌的唯一碳源，若以大气中二氧二氧化碳是植物、藻类和光合细菌的唯一碳源，若以大气中二氧化碳的含量为化碳的含量为化碳的含量为化碳的含量为0.032%0.032%0.032%0.032%为例，其储藏量约有为例，其储藏量约有

8、为例，其储藏量约有为例，其储藏量约有6000108t6000108t6000108t6000108t，全球，全球，全球，全球(陆地、陆地、陆地、陆地、海洋、河流、湖泊海洋、河流、湖泊海洋、河流、湖泊海洋、河流、湖泊)植物每年消耗大气中植物每年消耗大气中植物每年消耗大气中植物每年消耗大气中CO2CO2CO2CO2约约约约(600(600(600(600700)108t700)108t700)108t700)108t，10101010年就可将大气中年就可将大气中年就可将大气中年就可将大气中CO2CO2CO2CO2用尽。由于，人、动物呼吸、微生物分解有用尽。由于，人、动物呼吸、微生物分解有用尽。由于

9、，人、动物呼吸、微生物分解有用尽。由于，人、动物呼吸、微生物分解有机物产生大量机物产生大量机物产生大量机物产生大量CO2CO2CO2CO2，源源不断补充至大气。海洋、陆地、大气和生物，源源不断补充至大气。海洋、陆地、大气和生物，源源不断补充至大气。海洋、陆地、大气和生物，源源不断补充至大气。海洋、陆地、大气和生物圈之间碳长期自然交换的结果，使大气中的圈之间碳长期自然交换的结果，使大气中的圈之间碳长期自然交换的结果，使大气中的圈之间碳长期自然交换的结果，使大气中的CO2CO2CO2CO2保持相对平衡、稳定。保持相对平衡、稳定。保持相对平衡、稳定。保持相对平衡、稳定。因此，在过去的因此，在过去的因

10、此，在过去的因此，在过去的10 00010 00010 00010 000年期间里，年期间里，年期间里，年期间里，CO2CO2CO2CO2含量变化极小，持续维持在含量变化极小，持续维持在含量变化极小，持续维持在含量变化极小，持续维持在28010-628010-628010-628010-6左右。自左右。自左右。自左右。自18181818世纪工业革命以来，由于石油和煤燃烧量日益世纪工业革命以来，由于石油和煤燃烧量日益世纪工业革命以来，由于石油和煤燃烧量日益世纪工业革命以来，由于石油和煤燃烧量日益增加，排放的增加，排放的增加，排放的增加，排放的CO2CO2CO2CO2等温室气体含量正在大幅度增加。

11、因而等温室气体含量正在大幅度增加。因而等温室气体含量正在大幅度增加。因而等温室气体含量正在大幅度增加。因而(yn r)(yn r)(yn r)(yn r)使使使使大气圈中大气圈中大气圈中大气圈中CO2CO2CO2CO2浓度逐年增加浓度逐年增加浓度逐年增加浓度逐年增加.碳循环碳循环第6页/共58页第七页，共59页。洛阿山（夏威夷）和南极(nnj)几个监测站近1000年大气CO2变化曲线基林曲线(qxin)（莫纳罗亚山CO2变化曲线(qxin)）第7页/共58页第八页，共59页。一、纤维素的转化一、纤维素的转化(zhunhu)(zhunhu)纤维素是葡萄糖的高分子聚合物，每个纤维素分子含纤维素是葡

12、萄糖的高分子聚合物，每个纤维素分子含纤维素是葡萄糖的高分子聚合物，每个纤维素分子含纤维素是葡萄糖的高分子聚合物，每个纤维素分子含1 4001 4001 4001 40010 00010 00010 00010 000个葡萄个葡萄个葡萄个葡萄糖基，分子式为糖基，分子式为糖基，分子式为糖基，分子式为(C6H10O5)1400(C6H10O5)1400(C6H10O5)1400(C6H10O5)140010000 10000 10000 10000 。树木、农作物秸秆和以这些为原料的。树木、农作物秸秆和以这些为原料的。树木、农作物秸秆和以这些为原料的。树木、农作物秸秆和以这些为原料的工业产生的废水，

13、如：棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及有机垃圾工业产生的废水，如：棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及有机垃圾工业产生的废水，如：棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及有机垃圾工业产生的废水，如：棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及有机垃圾(l(l(l(l j)j)j)j)等，均含有大量纤维素。等，均含有大量纤维素。等，均含有大量纤维素。等，均含有大量纤维素。（一）纤维素的分解途径（一）纤维素的分解途径（一）纤维素的分解途径（一）纤维素的分解途径 纤维素在微生物酶的催化下沿下列途径分解：纤维素在微生物酶的催化下沿下列途径分解：纤维素在微生物酶的催化下沿下列途径分解：纤维素在微生物酶的催

14、化下沿下列途径分解：第8页/共58页第九页，共59页。n n 好氧的纤维分解菌还有镰状纤维菌和纤维弧菌。黏细菌和弧菌均好氧的纤维分解菌还有镰状纤维菌和纤维弧菌。黏细菌和弧菌均好氧的纤维分解菌还有镰状纤维菌和纤维弧菌。黏细菌和弧菌均好氧的纤维分解菌还有镰状纤维菌和纤维弧菌。黏细菌和弧菌均能同化无机氮能同化无机氮能同化无机氮能同化无机氮(主要是主要是主要是主要是NO3-N)NO3-N)NO3-N)NO3-N)，对氨基酸、蛋白质及其他无机氮利用，对氨基酸、蛋白质及其他无机氮利用，对氨基酸、蛋白质及其他无机氮利用，对氨基酸、蛋白质及其他无机氮利用能力较低，有的能还原硝酸盐为亚硝酸盐。其最适温度为能力较

15、低，有的能还原硝酸盐为亚硝酸盐。其最适温度为能力较低，有的能还原硝酸盐为亚硝酸盐。其最适温度为能力较低，有的能还原硝酸盐为亚硝酸盐。其最适温度为2222222230303030，在在在在1010101015151515便能分解纤维素，其最高温度为便能分解纤维素，其最高温度为便能分解纤维素，其最高温度为便能分解纤维素，其最高温度为40404040左右。最适左右。最适左右。最适左右。最适 pH pH pH pH为为为为7 7 7 77.57.57.57.5，pHpHpHpH为为为为4.54.54.54.55 5 5 5时不能生长，其时不能生长，其时不能生长，其时不能生长，其 pH pH pH pH

16、最高可达最高可达最高可达最高可达8.58.58.58.5。n n 厌氧的有产纤维二糖芽孢梭菌厌氧的有产纤维二糖芽孢梭菌厌氧的有产纤维二糖芽孢梭菌厌氧的有产纤维二糖芽孢梭菌(Clostridium cellobioparum)(Clostridium cellobioparum)(Clostridium cellobioparum)(Clostridium cellobioparum)、无、无、无、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌(Clostridium thermocellum)(Clostrid

17、ium thermocellum)(Clostridium thermocellum)(Clostridium thermocellum)，好热性厌氧分解菌最适温度好热性厌氧分解菌最适温度好热性厌氧分解菌最适温度好热性厌氧分解菌最适温度5555555565656565，最高温度为，最高温度为，最高温度为，最高温度为80808080。最适。最适。最适。最适 pH pH pH pH为为为为7.47.47.47.47.67.67.67.6，中温性菌最适，中温性菌最适，中温性菌最适，中温性菌最适 pH pH pH pH为为为为7 7 7 77.47.47.47.4，在，在，在，在 pH pH pH p

18、H为为为为8.48.48.48.49.79.79.79.7还能生长。还能生长。还能生长。还能生长。它们是专性厌氧菌。它们是专性厌氧菌。它们是专性厌氧菌。它们是专性厌氧菌。n n 霉菌：分解纤维素的还有青霉菌、曲霉霉菌：分解纤维素的还有青霉菌、曲霉霉菌：分解纤维素的还有青霉菌、曲霉霉菌：分解纤维素的还有青霉菌、曲霉(qmi)(qmi)(qmi)(qmi)、镰刀霉、木霉及、镰刀霉、木霉及、镰刀霉、木霉及、镰刀霉、木霉及毛霉。有好热真菌毛霉。有好热真菌毛霉。有好热真菌毛霉。有好热真菌(Thermomycess)(Thermomycess)(Thermomycess)(Thermomycess)和放线

19、菌中的链霉菌属和放线菌中的链霉菌属和放线菌中的链霉菌属和放线菌中的链霉菌属(Streptomyces)(Streptomyces)(Streptomyces)(Streptomyces)。它们在。它们在。它们在。它们在2323232365656565生长，最适温度为生长，最适温度为生长，最适温度为生长，最适温度为50505050。分解(fnji)纤维素的微生物第9页/共58页第十页，共59页。二、半纤维素的转化二、半纤维素的转化(zhunhu)(zhunhu)半纤维素存在植物细胞壁中。半纤维素的组成中含聚戊糖半纤维素存在植物细胞壁中。半纤维素的组成中含聚戊糖半纤维素存在植物细胞壁中。半纤维素的

20、组成中含聚戊糖半纤维素存在植物细胞壁中。半纤维素的组成中含聚戊糖(木糖和木糖和木糖和木糖和阿拉伯糖阿拉伯糖阿拉伯糖阿拉伯糖)、聚己糖、聚己糖、聚己糖、聚己糖(半乳糖、甘露糖半乳糖、甘露糖半乳糖、甘露糖半乳糖、甘露糖)及聚糖醛酸及聚糖醛酸及聚糖醛酸及聚糖醛酸(葡萄糖醛酸和半乳糖葡萄糖醛酸和半乳糖葡萄糖醛酸和半乳糖葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸醛酸醛酸醛酸)。造纸废水和人造纤维废水含半纤维素。土壤微生物分解半纤维。造纸废水和人造纤维废水含半纤维素。土壤微生物分解半纤维。造纸废水和人造纤维废水含半纤维素。土壤微生物分解半纤维。造纸废水和人造纤维废水含半纤维素。土壤微生物分解半纤维素的速度比分解纤维素快。素的

21、速度比分解纤维素快。素的速度比分解纤维素快。素的速度比分解纤维素快。（一）分解半纤维素的微生物（一）分解半纤维素的微生物（一）分解半纤维素的微生物（一）分解半纤维素的微生物 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(gnjn)(gnjn)(gnjn)(gnjn)、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解纤维素。霉菌有根霉、曲、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解纤维素。霉菌有根霉、曲、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解纤维素。霉菌有根霉、曲、假单胞

22、菌、节细菌及放线菌能分解纤维素。霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。（二）半纤维素的分解(fnji)过程 第10页/共58页第十一页，共59页。三、果胶质的转化三、果胶质的转化(zhunhu)(zhunhu)果胶质是由果胶质是由果胶质是由果胶质是由 D-D-D-D-半乳糖醛酸以半乳糖醛酸以半乳糖醛酸以半乳糖醛酸以-l-l-l-l，4 4 4 4糖苷键构成的直链高分子化合物，糖苷键构成的直链高分子化合物，糖苷键构成的直链高分子化合物，糖苷键构成的直链高分子化合物，其羧基其羧基其羧基其羧基(su j)

23、(su j)(su j)(su j)与甲基酯化形成甲基酯。果胶质存在植物的细胞壁和细胞间与甲基酯化形成甲基酯。果胶质存在植物的细胞壁和细胞间与甲基酯化形成甲基酯。果胶质存在植物的细胞壁和细胞间与甲基酯化形成甲基酯。果胶质存在植物的细胞壁和细胞间质中，造纸、制麻废水含有果胶质。天然的果胶质不溶于水，称原果胶。质中，造纸、制麻废水含有果胶质。天然的果胶质不溶于水，称原果胶。质中，造纸、制麻废水含有果胶质。天然的果胶质不溶于水，称原果胶。质中，造纸、制麻废水含有果胶质。天然的果胶质不溶于水，称原果胶。（一）果胶质的水解过程（一）果胶质的水解过程（一）果胶质的水解过程（一）果胶质的水解过程第11页/共

24、58页第十二页，共59页。（二）水解（二）水解（二）水解（二）水解(shuji)(shuji)(shuji)(shuji)产物的分解产物的分解产物的分解产物的分解 果胶酸、聚戊糖、半乳糖醛酸、甲醇等在好氧条件下被分解为二果胶酸、聚戊糖、半乳糖醛酸、甲醇等在好氧条件下被分解为二果胶酸、聚戊糖、半乳糖醛酸、甲醇等在好氧条件下被分解为二果胶酸、聚戊糖、半乳糖醛酸、甲醇等在好氧条件下被分解为二氧化碳和水。在厌氧条件下进行丁酸发酵，产物有丁酸、乙酸、醇类、氧化碳和水。在厌氧条件下进行丁酸发酵，产物有丁酸、乙酸、醇类、氧化碳和水。在厌氧条件下进行丁酸发酵，产物有丁酸、乙酸、醇类、氧化碳和水。在厌氧条件下进

25、行丁酸发酵，产物有丁酸、乙酸、醇类、二氧化碳和氢气二氧化碳和氢气二氧化碳和氢气二氧化碳和氢气(qn q)(qn q)(qn q)(qn q)。（三）分解果胶质的微生物（三）分解果胶质的微生物（三）分解果胶质的微生物（三）分解果胶质的微生物 好氧菌如：枯草芽孢杆菌、多黏芽孢杆菌、浸软芽孢杆菌及不好氧菌如：枯草芽孢杆菌、多黏芽孢杆菌、浸软芽孢杆菌及不好氧菌如：枯草芽孢杆菌、多黏芽孢杆菌、浸软芽孢杆菌及不好氧菌如：枯草芽孢杆菌、多黏芽孢杆菌、浸软芽孢杆菌及不生芽孢的软腐欧氏杆菌。生芽孢的软腐欧氏杆菌。生芽孢的软腐欧氏杆菌。生芽孢的软腐欧氏杆菌。厌氧菌有：蚀果胶梭菌和费新尼亚浸麻梭菌。厌氧菌有：蚀果胶

26、梭菌和费新尼亚浸麻梭菌。厌氧菌有：蚀果胶梭菌和费新尼亚浸麻梭菌。厌氧菌有：蚀果胶梭菌和费新尼亚浸麻梭菌。分解果胶的真菌有青霉、曲霉、木霉、小克银汉霉、芽枝孢霉、分解果胶的真菌有青霉、曲霉、木霉、小克银汉霉、芽枝孢霉、分解果胶的真菌有青霉、曲霉、木霉、小克银汉霉、芽枝孢霉、分解果胶的真菌有青霉、曲霉、木霉、小克银汉霉、芽枝孢霉、根霉、毛霉，还有放线菌。根霉、毛霉，还有放线菌。根霉、毛霉，还有放线菌。根霉、毛霉，还有放线菌。第12页/共58页第十三页，共59页。四、淀粉四、淀粉(dinfn)(dinfn)的转化的转化 淀粉广泛存在植物种子淀粉广泛存在植物种子淀粉广泛存在植物种子淀粉广泛存在植物种子

27、(稻、麦、玉米稻、麦、玉米稻、麦、玉米稻、麦、玉米)和果实等之中。凡是以上和果实等之中。凡是以上和果实等之中。凡是以上和果实等之中。凡是以上述物质作原料的工业废水，例如淀粉厂、酒厂废水，印染废水、抗生述物质作原料的工业废水，例如淀粉厂、酒厂废水，印染废水、抗生述物质作原料的工业废水，例如淀粉厂、酒厂废水，印染废水、抗生述物质作原料的工业废水，例如淀粉厂、酒厂废水，印染废水、抗生素发酵废水及生活污水等均含有淀粉。素发酵废水及生活污水等均含有淀粉。素发酵废水及生活污水等均含有淀粉。素发酵废水及生活污水等均含有淀粉。（一）淀粉的种类（一）淀粉的种类（一）淀粉的种类（一）淀粉的种类 淀粉分直链淀粉和支

28、链淀粉两类：直链淀粉由葡萄糖分子脱水淀粉分直链淀粉和支链淀粉两类：直链淀粉由葡萄糖分子脱水淀粉分直链淀粉和支链淀粉两类：直链淀粉由葡萄糖分子脱水淀粉分直链淀粉和支链淀粉两类：直链淀粉由葡萄糖分子脱水缩合，以缩合，以缩合，以缩合，以-D-l,4-D-l,4-D-l,4-D-l,4葡萄糖苷键葡萄糖苷键葡萄糖苷键葡萄糖苷键(简称简称简称简称-l,4-l,4-l,4-l,4结合结合结合结合(jih)(jih)(jih)(jih)组成不分支组成不分支组成不分支组成不分支的链状结构。支链淀粉由葡萄糖分子脱水缩合而成。的链状结构。支链淀粉由葡萄糖分子脱水缩合而成。的链状结构。支链淀粉由葡萄糖分子脱水缩合而成

29、。的链状结构。支链淀粉由葡萄糖分子脱水缩合而成。直链淀粉(dinfn)中的-1,4结合 支链淀粉中的-1,4结合和-1,6结合 第13页/共58页第十四页，共59页。（二）（二）（二）（二）淀粉淀粉淀粉淀粉(dinfn)(dinfn)(dinfn)(dinfn)的降解途径的降解途径的降解途径的降解途径 淀粉是多糖，分子式为淀粉是多糖，分子式为淀粉是多糖，分子式为淀粉是多糖，分子式为(C6H10O5)1200(C6H10O5)1200(C6H10O5)1200(C6H10O5)1200。在微生物作用下的分解过程。在微生物作用下的分解过程。在微生物作用下的分解过程。在微生物作用下的分解过程(guc

30、hng)(guchng)(guchng)(guchng)如下：如下：如下：如下：*在好氧条件下，淀粉沿着的途径水解成葡萄糖，进而酵解成丙酮酸，经三羧酸循环(xnhun)完全氧化为二氧化碳和水。*在厌氧条件下，淀粉沿着的途径转化，产生乙醇和二氧化碳。*在专性厌氧菌作用下，沿和途径进行。第14页/共58页第十五页，共59页。（三）降解（三）降解（三）降解（三）降解(jin ji)(jin ji)(jin ji)(jin ji)淀粉的微生物淀粉的微生物淀粉的微生物淀粉的微生物 途径途径途径途径中：好氧菌有枯草杆菌和根霉、曲霉。枯草杆菌可将淀粉一直分中：好氧菌有枯草杆菌和根霉、曲霉。枯草杆菌可将淀粉一

31、直分中：好氧菌有枯草杆菌和根霉、曲霉。枯草杆菌可将淀粉一直分中：好氧菌有枯草杆菌和根霉、曲霉。枯草杆菌可将淀粉一直分解为二氧化碳和水。解为二氧化碳和水。解为二氧化碳和水。解为二氧化碳和水。途径途径途径途径中：根霉和曲霉是糖化菌，它们将淀粉先转化为葡萄糖，接着由中：根霉和曲霉是糖化菌，它们将淀粉先转化为葡萄糖，接着由中：根霉和曲霉是糖化菌，它们将淀粉先转化为葡萄糖，接着由中：根霉和曲霉是糖化菌，它们将淀粉先转化为葡萄糖，接着由酵母菌将葡萄糖发酵为乙醇酵母菌将葡萄糖发酵为乙醇酵母菌将葡萄糖发酵为乙醇酵母菌将葡萄糖发酵为乙醇(y chn)(y chn)(y chn)(y chn)和二氧化碳。和二氧化

32、碳。和二氧化碳。和二氧化碳。途径途径途径途径中：由丙酮丁醇梭状芽孢杆菌中：由丙酮丁醇梭状芽孢杆菌中：由丙酮丁醇梭状芽孢杆菌中：由丙酮丁醇梭状芽孢杆菌(Clostridium acetobutylicum)(Clostridium acetobutylicum)(Clostridium acetobutylicum)(Clostridium acetobutylicum)和丁酸梭状芽孢杆菌和丁酸梭状芽孢杆菌和丁酸梭状芽孢杆菌和丁酸梭状芽孢杆菌(Clostridium butyricum)(Clostridium butyricum)(Clostridium butyricum)(Clostrid

33、ium butyricum)参与发酵。参与发酵。参与发酵。参与发酵。途径途径途径途径中：由丁酸梭状芽孢杆菌中：由丁酸梭状芽孢杆菌中：由丁酸梭状芽孢杆菌中：由丁酸梭状芽孢杆菌(Clostridium butyricum)(Clostridium butyricum)(Clostridium butyricum)(Clostridium butyricum)参与发酵。参与发酵。参与发酵。参与发酵。第15页/共58页第十六页，共59页。五、脂肪五、脂肪(zhfng)(zhfng)的转化的转化 脂脂脂脂肪肪肪肪是是是是甘甘甘甘油油油油(n(n(n(n yu)yu)yu)yu)和和和和高高高高级级级级脂

34、脂脂脂肪肪肪肪酸酸酸酸所所所所形形形形成成成成的的的的酯酯酯酯，不不不不溶溶溶溶于于于于水水水水，可可可可溶溶溶溶于于于于有有有有机机机机溶溶溶溶剂剂剂剂。由由由由饱饱饱饱和和和和脂脂脂脂肪肪肪肪酸酸酸酸和和和和甘甘甘甘油油油油(n(n(n(n yu)yu)yu)yu)组组组组成成成成的的的的，在在在在常常常常温温温温下下下下呈呈呈呈固固固固态态态态的的的的称称称称为为为为脂脂脂脂。由不饱和脂肪酸和甘油由不饱和脂肪酸和甘油由不饱和脂肪酸和甘油由不饱和脂肪酸和甘油(n yu)(n yu)(n yu)(n yu)组成的，在常温下呈液态的称为油。组成的，在常温下呈液态的称为油。组成的，在常温下呈液态

35、的称为油。组成的，在常温下呈液态的称为油。脂肪被微生物分解的反应式如下：脂肪被微生物分解的反应式如下：脂肪被微生物分解的反应式如下：脂肪被微生物分解的反应式如下：磷酸二羟丙酮可经酵解成丙酮酸，再氧化脱羧成乙酰CoA，进入三羧酸(su sun)循环完全氧化为二氧化碳和水。磷酸二羟丙酮也可沿酵解途径逆行生成l-磷酸葡萄糖，进而生成葡萄糖和淀粉。第16页/共58页第十七页，共59页。（二）脂肪酸的（二）脂肪酸的（二）脂肪酸的（二）脂肪酸的-氧化氧化氧化氧化(ynghu)(ynghu)(ynghu)(ynghu)脂肪酸通常通过脂肪酸通常通过脂肪酸通常通过脂肪酸通常通过-氧化途径氧化。脂肪酸先是被脂酰硫

36、激酶激活，氧化途径氧化。脂肪酸先是被脂酰硫激酶激活，氧化途径氧化。脂肪酸先是被脂酰硫激酶激活，氧化途径氧化。脂肪酸先是被脂酰硫激酶激活，然后在然后在然后在然后在 、碳原子上脱氢、加水、脱氢、再加水，最后在碳原子上脱氢、加水、脱氢、再加水，最后在碳原子上脱氢、加水、脱氢、再加水，最后在碳原子上脱氢、加水、脱氢、再加水，最后在、碳碳碳碳位之间的碳链断裂，生成位之间的碳链断裂，生成位之间的碳链断裂，生成位之间的碳链断裂，生成1 mol1 mol1 mol1 mol乙酰辅酶乙酰辅酶乙酰辅酶乙酰辅酶A A A A和碳链较原来少两个碳原子和碳链较原来少两个碳原子和碳链较原来少两个碳原子和碳链较原来少两个碳

37、原子的脂肪酸。乙酰辅酶的脂肪酸。乙酰辅酶的脂肪酸。乙酰辅酶的脂肪酸。乙酰辅酶A A A A进入三羧酸进入三羧酸进入三羧酸进入三羧酸(su sun)(su sun)(su sun)(su sun)循环完全氧化成二氧化碳循环完全氧化成二氧化碳循环完全氧化成二氧化碳循环完全氧化成二氧化碳和水。剩下的碳链较原来少两个碳原子的脂肪酸可重复一次和水。剩下的碳链较原来少两个碳原子的脂肪酸可重复一次和水。剩下的碳链较原来少两个碳原子的脂肪酸可重复一次和水。剩下的碳链较原来少两个碳原子的脂肪酸可重复一次-氧化，氧化，氧化，氧化，以至完全形成乙辅酶以至完全形成乙辅酶以至完全形成乙辅酶以至完全形成乙辅酶A A A

38、A而告终。而告终。而告终。而告终。第17页/共58页第十八页，共59页。第18页/共58页第十九页，共59页。硬脂酸的硬脂酸的硬脂酸的硬脂酸的-氧化氧化氧化氧化(ynghu)(ynghu)(ynghu)(ynghu)途径途径途径途径 1mol 1mol 1mol 1mol硬脂酸含硬脂酸含硬脂酸含硬脂酸含18181818个碳原子，需要经过个碳原子，需要经过个碳原子，需要经过个碳原子，需要经过(jnggu)8(jnggu)8(jnggu)8(jnggu)8次次次次-氧化作用，氧化作用，氧化作用，氧化作用，全部降解为全部降解为全部降解为全部降解为9 mol9 mol9 mol9 mol乙酰辅酶乙酰辅

39、酶乙酰辅酶乙酰辅酶A A A A，其总反应式如下：，其总反应式如下：，其总反应式如下：，其总反应式如下：18C硬脂酸完全氧化可产生大量能量(nngling)。1mol硬脂酰辅酶A每经一次-氧化作用，产生1mol乙酰辅酶A，lmol FADH2及lmolNADH。总共产生 17 mol ATP 开始激活硬脂酸时消耗 1 mol ATP 净得 16 mol ATP1mol乙酰辅酶A经三羧酸循环氧化产生12 mol ATPlmol FADH2经呼吸链 氧化产生 2 mol ATPlmol NADH经呼吸链 氧化产生 3 mol ATP 第19页/共58页第二十页，共59页。C18 C18 C18 C

40、18硬脂酸硬脂酸硬脂酸硬脂酸-氧化氧化氧化氧化(ynghu)(ynghu)(ynghu)(ynghu)产能小结产能小结产能小结产能小结 C18 C18 C18 C18硬脂酸在开始被激活时消耗了硬脂酸在开始被激活时消耗了硬脂酸在开始被激活时消耗了硬脂酸在开始被激活时消耗了1mol ATP1mol ATP1mol ATP1mol ATP，故第一次，故第一次，故第一次，故第一次-氧化时氧化时氧化时氧化时获得获得获得获得16molATP16molATP16molATP16molATP，以后，以后，以后，以后7 7 7 7次重复次重复次重复次重复(chngf)-(chngf)-(chngf)-(chng

41、f)-氧化时不再消耗氧化时不再消耗氧化时不再消耗氧化时不再消耗ATPATPATPATP，每次，每次，每次，每次可净得可净得可净得可净得l7molATPl7molATPl7molATPl7molATP，故，故，故，故lmollmollmollmol硬脂酸硬脂酸硬脂酸硬脂酸(C17H35COOH)(C17H35COOH)(C17H35COOH)(C17H35COOH)被彻底氧化可得很高的被彻底氧化可得很高的被彻底氧化可得很高的被彻底氧化可得很高的能量水平。能量水平。能量水平。能量水平。共得：共得：共得：共得：(16+l77+12)molATP(16+l77+12)molATP(16+l77+12)

42、molATP(16+l77+12)molATP147molATP147molATP147molATP147molATP 奇数碳原子脂肪酸奇数碳原子脂肪酸奇数碳原子脂肪酸奇数碳原子脂肪酸-氧化，产物除乙酰辅酶氧化，产物除乙酰辅酶氧化，产物除乙酰辅酶氧化，产物除乙酰辅酶A A A A外，还有丙酸。外，还有丙酸。外，还有丙酸。外，还有丙酸。第20页/共58页第二十一页，共59页。六、木质素的转化六、木质素的转化(zhunhu)(zhunhu)含有木质素的稻草秆、麦秆、芦苇和木材是造纸、人造纤维的原料，所含有木质素的稻草秆、麦秆、芦苇和木材是造纸、人造纤维的原料，所含有木质素的稻草秆、麦秆、芦苇和木材

43、是造纸、人造纤维的原料，所含有木质素的稻草秆、麦秆、芦苇和木材是造纸、人造纤维的原料，所以，造纸和人造纤维废水以，造纸和人造纤维废水以，造纸和人造纤维废水以，造纸和人造纤维废水(fishu)(fishu)(fishu)(fishu)均含大量木质素。木质素的化学结构一均含大量木质素。木质素的化学结构一均含大量木质素。木质素的化学结构一均含大量木质素。木质素的化学结构一般认为是以苯环为核心带有丙烷支链的一种或多种芳香族化合物般认为是以苯环为核心带有丙烷支链的一种或多种芳香族化合物般认为是以苯环为核心带有丙烷支链的一种或多种芳香族化合物般认为是以苯环为核心带有丙烷支链的一种或多种芳香族化合物(例如苯

44、丙例如苯丙例如苯丙例如苯丙烷、松伯醇等烷、松伯醇等烷、松伯醇等烷、松伯醇等)经氧化缩合而成。木质素用碱液加热处理后可形成香草醛和经氧化缩合而成。木质素用碱液加热处理后可形成香草醛和经氧化缩合而成。木质素用碱液加热处理后可形成香草醛和经氧化缩合而成。木质素用碱液加热处理后可形成香草醛和香草酸、酚、邻位羟基苯甲酸、阿魏酸、丁香酸和丁香醛。香草酸、酚、邻位羟基苯甲酸、阿魏酸、丁香酸和丁香醛。香草酸、酚、邻位羟基苯甲酸、阿魏酸、丁香酸和丁香醛。香草酸、酚、邻位羟基苯甲酸、阿魏酸、丁香酸和丁香醛。分解木质素的微生物主要是：分解木质素的微生物主要是：分解木质素的微生物主要是：分解木质素的微生物主要是：担子

45、菌纲中的干朽菌担子菌纲中的干朽菌担子菌纲中的干朽菌担子菌纲中的干朽菌(Merulius)(Merulius)(Merulius)(Merulius)、多孔菌、多孔菌、多孔菌、多孔菌(Polyporus)(Polyporus)(Polyporus)(Polyporus)、伞菌、伞菌、伞菌、伞菌(Agaricus)(Agaricus)(Agaricus)(Agaricus)等的一些种。等的一些种。等的一些种。等的一些种。有厚孢毛霉有厚孢毛霉有厚孢毛霉有厚孢毛霉(Mucor chlamydosporus)(Mucor chlamydosporus)(Mucor chlamydosporus)(Muc

46、or chlamydosporus)、松栓菌、松栓菌、松栓菌、松栓菌(Trametes pini)(Trametes pini)(Trametes pini)(Trametes pini)。假单胞菌的个别种也能分解木质素。假单胞菌的个别种也能分解木质素。假单胞菌的个别种也能分解木质素。假单胞菌的个别种也能分解木质素。木质素被微生物分解的速率缓慢，在好氧条件下分解木质素比在厌氧条木质素被微生物分解的速率缓慢，在好氧条件下分解木质素比在厌氧条木质素被微生物分解的速率缓慢，在好氧条件下分解木质素比在厌氧条木质素被微生物分解的速率缓慢，在好氧条件下分解木质素比在厌氧条件下快，真菌分解木质素比细菌快。件

47、下快，真菌分解木质素比细菌快。件下快，真菌分解木质素比细菌快。件下快，真菌分解木质素比细菌快。第21页/共58页第二十二页，共59页。种类：酚、间甲酚、邻苯二酚、苯、二甲苯、异丙苯、异丙甲苯、萘、菲、蒽等。来源：炼油厂、煤气厂、焦化厂、化肥厂等的废水。芳香烃普遍具有生物毒性，但在一定浓度范围内它们可以不同程度被微生物分解。目前已知降解不同芳香烃的细菌(xjn)类别七、芳香烃化合物的转化(zhunhu)第22页/共58页第二十三页，共59页。苯氧化成邻苯二酚，可在苯环的邻位或间位上被氧化打开，生成脂肪族化合物，再逐步分解，生成糖分解途径中的中间物质(wzh)，再按糖代谢的方式进行分解。第23页/

48、共58页第二十四页，共59页。复杂的联苯类芳香烃化合物在氧化(ynghu)过程中逐步氧化(ynghu)成邻苯二酚。第24页/共58页第二十五页，共59页。萘的代谢萘的代谢(dixi)(dixi)第25页/共58页第二十六页，共59页。蒽的代谢蒽的代谢(dixi)(dixi)第26页/共58页第二十七页，共59页。酚也是先被氧化为邻苯二酚，各类芳香烃在降解的后半段是相同的，可表示(biosh)如下：苯 酚 氧化酶 酶 萘邻苯二酚 酮基己二酸 菲+O2 +O2 +2H 蒽 琥珀酸 三羧酸(su sun)循环 CO2+H2O 乙酰辅酶(f mi)A 第27页/共58页第二十八页，共59页。第三节第三

49、节 氮循环氮循环(xnhun)第28页/共58页第二十九页，共59页。l l自然界中的氮元素有：分子氮（空气中的N2）、有机氮（蛋白质等）、无机氮（NH4+、NO3-等）。l l在生物(shngw)的协同作用下，三种形式的氮互相转化，构成循环。其中，微生物(shngw)在转化中起着重要作用。第29页/共58页第三十页，共59页。一、氮循环一、氮循环(xnhun)的过程的过程第30页/共58页第三十一页，共59页。二、微生物在氮循环二、微生物在氮循环(xnhun)中的作用中的作用（一）蛋白质水解与氨基酸转化1蛋白质的水解蛋白质是生物细胞的主要成分，由许多氨基酸连接而成（几几百万的分子量）。蛋白质

50、的分解，首先也是水解，才能(cinng)进入微生物细胞内。能够分解蛋白质的微生物很多，细菌、真菌、放线菌等。第31页/共58页第三十二页，共59页。2氨基(nj)酸转化（1）脱氨氨化作用：有机氮化合物在脱氮微生物的作用下脱氨基(nj)产生氨。例如：氨基(nj)酸 不含氮的有机物（酸）+NH3经脱氨基(nj)后形成的有机酸和脂肪酸，在微生物的作用下继续分解。-氧化三羧酸循环第32页/共58页第三十三页，共59页。（2）脱羧氨基酸脱去羧酸基（CO2），产生胺。多由腐败细菌和霉菌引起，二元胺对人有毒。胺是合成细胞成分的重要的起始物，尤其(yuq)使诸如NAD等辅酶的合成。例如：CH3CHNH2COO