第八章微生物在环境 物质循环中的作用
第八章 微生物在环境 物质循环中的作用
有机污染物生物净化 天然物质、人工合成物质 无机污染物生物净化 ●有机污染物的生物净化机理 净化本质—微生物转化为无机物 依靠—好氧分解与厌氧分解 好氧分解 厌氧分解 细菌是其中的主力军 厌氧细菌 原理:好氧有机物呼吸·原理:发酵、厌氧无机盐呼吸
• 有机污染物生物净化 • 天然物质、人工合成物质 • 无机污染物生物净化 ⚫有机污染物的生物净化机理 净化本质——微生物转化为无机物 依靠——好氧分解与厌氧分解 厌氧分解 • 厌氧细菌 • 原理：发酵、厌氧无机盐呼吸 好氧分解 • 细菌是其中的主力军 • 原理：好氧有机物呼吸
第一节碳循环 、碳源污染物的转化 包括:糖类、蛋自质、脂类、石油和人工合成的有机化 合物等 (一)糖类污染物 提问:哪些糖类会成为污染物? 难溶的多糖,且当一些难溶解的多糖数量较大时才会使自 净时间大大增加,从而对环境造成污染。这类多糖主要是 纤维素、半纤维素、果胶质、木质素、淀粉
第一节 碳循环 一、碳源污染物的转化 • 包括: 糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化 合物等。 （一）糖类污染物 • 提问：哪些糖类会成为污染物？ • 难溶的多糖，且当一些难溶解的多糖数量较大时才会使自 净时间大大增加，从而对环境造成污染。这类多糖主要是 纤维素、半纤维素、果胶质、木质素、淀粉
Crystalline array molecules in Cellulos公 micelle Individual cellulose molecules Polysaccharide Cellulose soo molecules cellulose 纤维素的转化 β葡萄糖高聚物,每个纤维素分子含1400-100000 葡萄糖基(β1-4糖苷键 来源:棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及城 市垃圾等,其中均含有大量纤维素。 A.微生物分解途径
1．纤维素的转化 • β葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含1400~10000个 葡萄糖基（β1-4糖苷键）。 • 来源：棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及城 市垃圾等，其中均含有大量纤维素。 A．微生物分解途径
纤维素酶 纤维二糖酶 纤维素 纤维二糖 葡萄糖 糖酵解 厌氧发酵 ATP 好氧分解 三羧酸→CO2 循环 備葡萄糖 丙酮丁醇发酵 丙酮+丁醇+CO2+H2 厌氧发酵 丁酸发酵 丁酸+乙酸+CO2+H2
纤维素酶 纤维二糖酶 纤维素 纤维二糖 葡萄糖 糖酵解 ATP 好氧分解 H2O CO2 葡萄糖 丙酮丁醇发酵 丙酮 + 丁醇 + CO2 + H2 厌氧发酵 丁酸发酵 丁酸 + 乙酸 + CO2 + H2 三羧酸 循 环 厌 氧 发 酵
B.分解纤维素的微生物 粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌 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。 —链霉菌属。 青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。 ·畫要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选
B．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、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
2.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 CO,+HO 半纤维素—单糖+糖醛酸 HO 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
2．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
3.木质素的转化 质素存在于除苔藓和藻类外所有植物的细胞壁 中,由松柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成的高度 分枝多聚物。 Lignin木质素 lignin lumen fibres 木质素空腔纤维素
Lignin 木质素 木质素 空腔 纤维素 •木质素存在于除苔藓和藻类外所有植物的细胞壁 中，由松柏醇、香豆醇和芥子醇聚合而成的高度 分枝多聚物。 3．木质素的转化
*木质素降解的意义何在呢?如何实现工业化白腐菌降 解木质素呢? 确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌,疑似的只有软 腐菌。 黄孢原平毛革菌 (Phanerochaete chrysosprium 是白腐真菌的一种,隶属于 担子菌纲、同担子菌亚纲、 非褶菌目、丝核菌科 白腐一树皮上木质素被该菌分解后 签出白色的纤维茶部分:
自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？ • 确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌，疑似的只有软 腐菌。 黄孢原平毛革菌 (Phanerochaete chrysosprium) 是白腐真菌的一种，隶属于 担子菌纲、同担子菌亚纲、 非褶菌目、丝核菌科。 白腐—树皮上木质素被该菌分解后 漏出白色的纤维素部分。 *木质素降解的意义何在呢？如何实现工业化白腐菌降 解木质素呢？
(二)油脂的转化 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:
（二）油脂的转化 • 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