2第二篇 第二章 微生物在环境物质循环中的作用
微生物在生物圈的作用
微生物在生物圈的作用
微生物在生物圈中扮演着重要的角色，它们在物质循环、能量转化、生态平衡等方面发挥着重要作用。
以下是一些具体的例子：
1. 物质循环：微生物通过分解有机物质，将其转化为无机物质，促进了物质的循环和再生。
例如，硝化细菌通过氧化氨和亚硝酸盐产生氮气和水，促进了氮循环。
2. 能量转化：微生物通过光合作用或化学合成作用，将无机物质转化为有机物质，实现了能量的转化和储存。
例如，蓝藻通过光合作用将太阳能转化为化学能，储存在有机物质中。
3. 生态平衡：微生物在生态系统中扮演着多种角色，包括分解者、生产者和消费者。
它们通过相互作用，维持了生态系统的平衡和稳定。
例如，分解者微生物可以分解死亡的动植物遗体，释放出有机物质和营养元素，为其他生物提供能量和营养。
总之，微生物在生物圈中扮演着非常重要的角色，它们通过各种方式促进物质循环、能量转化和生态平衡，维持了地球生命的繁荣和发展。
微生物在环境物质循环中的作用
微生物在环境物质循环中的作用
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微生物在环境物质循环中的作用
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甘油转化
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脂肪酸：经过β氧化路径得到氧化。从脂 肪酸上断下一个个乙酰辅酶A，进入TCA 环，每次2个碳原子，直到全部转化。假 如是奇数脂肪酸，最终还有丙酸。
微生物在环境物质循环中的作用
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微生物在环境物质循环中的作用
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2、尿素氨化 人、畜尿中含有尿素，印染工业中印花 浆用尿素作膨化剂和溶剂，故印染废水中 含有尿素。尿素被细菌水解产生氨，如尿 八联球菌、尿小球菌、尿素芽孢杆菌等。
尿酶 CO(NH2)2 + 2H2O → (NH4)2CO3 → 2NH3 + CO2 + H2O
碳酸铵，很不稳定
微生物在环境物质循环中的作用
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分解脂肪微生物：脂肪是比较稳定化合物， 但仍有微生物能够降解它。如细菌中荧光 杆菌、绿脓杆菌、灵杆菌等，真菌中青霉、 白地霉、曲霉、镰刀霉及解脂假丝酵母等 及一些放线菌。
微生物在环境物质循环中的作用
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第二节 微生物与氮循环
一、氮循环 氮循环主要包含氨化作用、硝化作用、 反硝化作用及固氮作用。
能分解含硫有机物微生物很多，引发含 氮有机物分解微生物都能分解含硫有机 物产生硫化氢。
微生物在环境物质循环中的作用
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甲酸、乙酸、NH3和H2S可在好氧条件下分 解转化成CO2、 H2O、 NO2- 、NO3 -、 SO42-。
微生物在环境物质循环中的作用
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2、硫化作用 硫化作用：在有氧条件下，经过硫细菌 作用将硫化氢转化成元素硫，再进而氧 化成硫酸过程。
微生物作用3篇
微生物作用第一篇：微生物的分类和作用微生物是一类微小的生物体，它们往往无法被肉眼或显微镜所观察到。
微生物广泛存在于自然环境中，包括土壤、水域、空气、动植物体表面等。
它们可以通过分解有机物、固定氮、协同分解更复杂的生物分子等多种方式对环境起到作用。
根据形态、生理、生态特征和遗传学特征，微生物可以分为原核生物（细菌和蓝藻）和真核生物（真菌、微藻、原生动物）。
其中，细菌是最广泛分布、种类最丰富的一类微生物，其在糖化、脱氮、酸化、变性等方面扮演着重要角色。
真菌在自然界中广泛存在，可以分解农田废弃物、林区枯败叶子等有机废物，同时在生物柴油、食品酵母等方面也有广泛应用。
掌突类物和原生动物则主要在水生生态系统中扮演角色。
微生物的作用主要分为以下几个方面：1. 生物转化作用微生物可以通过分解和转化有机物的形式，促进环境中养分的循环利用与再生。
例如，细菌和真菌可以从叶片、枝条、根木、花粉、果壳、果肉、果核、生长点、花粉、落叶与树木死殆块等有机废弃物上获取分解所需的碳和能量。
这些生物废物中的有机物质在分解过程中将释放出能量和矿物质，供给下一代微生物的需求。
2. 能源生产微生物的实际价值不仅体现了维持自然界生态平衡的作用，也可以协助我们生产一系列的物质。
例如，化油细菌可以利用石油分子中的碳和能量分子生产生物柴油；厌氧发酵微生物能够将像栖息微生物有机物和压菌放入大气压下较长时间内，造出酸豆浆、下酸奶、泡茶、等等。
3. 康复作用微生物在人类生活中也扮演着极为重要的角色。
例如，蓝乳杆菌可以利用身体防御系统中的分泌物新组合结构解除炎症，阻碍抗菌药物致病菌生长；处于微生物群落中的lactobacilli 可以防治阴道感染，维护人体健康。
此外，许多生物制剂经复杂处理或者在提取优良细菌时保持极其严密的空气，以此能获得更广泛的医疗作用。
4. 保护土壤和水系微生物在土壤与水体中扮演着一定的作用。
一方面，微生物能够促进营养素的沉淀，达到土壤保护和修复的效果；另一方面，微生物还能够防止水体污染物质的降解，维持生态系统的稳定和生物多样性。
微生物的生态功能与资源利用
微生物的生态功能与资源利用微生物是一类非常微小的生物体，它们存在于自然界的各个角落中，包括水、土壤、空气、人体等环境中。
微生物的生态功能与资源利用在生物多样性和环境物质循环中起着重要作用。
本文将探讨微生物的生态功能以及在资源利用方面的应用。
一、微生物的生态功能微生物在生态系统中扮演着重要的角色。
首先，微生物是自然界中最丰富的生物群体之一，对生态系统的物质循环和能量流动具有重要影响。
例如，微生物通过分解有机物质来释放出二氧化碳和水，参与了碳循环的过程。
此外，微生物还参与了氮、硫、磷等元素的循环，具备氮素固定、硫素还原、磷酸盐溶解等功能。
其次，微生物是土壤的重要组成部分，决定了土壤的质地和养分含量。
通过微生物的作用，有机物质得以分解、养分得以释放，对土壤的肥力、结构和保水能力产生了影响。
微生物还能够分解有毒物质和有机污染物，促进土壤的修复和污染物的降解。
此外，微生物还参与了水体和大气中的环境过程。
例如，微生物可以生长在水体中的浮游植物表面，利用浮游植物释放的有机物质进行生物降解，从而改变水体中的溶解氧含量和水质参数。
在大气中，微生物可以通过生物气溶胶的形式运输和扩散，对大气的粒子组成和化学环境产生影响。
二、微生物的资源利用由于微生物具有多样的代谢能力和生物催化作用，被广泛应用于各个领域的资源利用中。
以下是微生物在资源利用方面的几个典型应用。
1. 微生物在生物燃料生产中的应用生物能源的开发和利用是当今社会可持续发展的重要方向之一。
微生物通过发酵和代谢过程，可以将生物质转化为生物燃料，如沼气、乙醇和生物柴油等。
这些生物燃料被广泛应用于能源供应、交通运输和工业生产等领域。
2. 微生物在环境污染治理中的应用微生物具有分解有机物和降解有毒物质的能力，被广泛应用于环境污染治理中。
比如，生物堆肥、厌氧发酵等技术利用微生物分解有机废弃物，减少了废弃物的体积，并产生了有机肥料。
此外，微生物还可以降解重金属和有机污染物，促进土壤和水体的修复。
微生物在生态中的作用
微生物在生态中的作用微生物是生命系统中一类重要的生物体，其数量巨大，适应性强，降解性好，能够处理各种生物和非生物有机物，在物质循环和物质转化过程中具有重要的作用。
对于维护生态环境的平衡，保护自然资源和生态系统的稳定性，微生物扮演着不可替代的角色。
一、微生物在生态环境中的功能1、降解有机物微生物是自然环境中最重要的降解生物。
微生物能够分解和转化各种有机物质，使有机物变成可利用的无机物质，充分利用和回收资源。
特别是在土地、水域和废弃物处理等领域，微生物起到了重要的作用。
比如，土地里各种废弃物和农田里的秸秆、根部等都需要依靠微生物的分解来变成肥料，以维持农业生态循环；水中污染物需要通过微生物的生物降解来使废水变得清洁。
2、固氮微生物中有许多细菌能通过固氮作用将氮气转变成氨，使氨成为可供植物利用的化合物，促进植物的生长和发育，对环境的改良有着巨大的益处。
3、生物控制微生物在生态环境中还具有生物控制的功能。
比如，在农业生态系统中，微生物可以降解并消灭各种有害生物，如菌钮蠅、千层虫、蓟马等农业害虫；在湖泊和河流生态系统中，微生物能降解和抑制富营养化现象，保护水体的健康。
二、微生物在生态系统中的重要性1、维持生态平衡微生物可以加速有机物质的分解和转化，促进营养物质的再生。
它们代谢和降解的产品使得其他生物物种也可以得到充足的营养。
在微生物的不断降解中，大分子有机化合物逐渐分解成为简单的无机盐，再进一步赋予植物生命所需的营养元素，促进生态系统中各生物之间物质和能量的流动，维持着生态平衡。
2、保障生态系统的运作和自净能力微生物作为生态系统的“守护者”，降解污染物质和各种有机废弃物，维持生态环境的自净能力。
此外，在生物循环中，微生物也担任了重要的角色，有助于紧密的生态联系，促进生态系统的运作三、微生物在人类生活中的应用1、发酵工业微生物在发酵工业中有着广泛的应用。
在酿酒、酿醋、制奶酪和发酵蔬菜等多个领域中，微生物加入后能够促进有益物质的生成和质量的提高。
第四版环境工程微生物学后练习题全解
环境工程微生物学第三版_周群英课后习题目录第一篇微生物学基础 (1)第一章非细胞结构的超微生物——病毒 (1)第二章原核微生物 (3)第三章真核微生物 (6)第四章微生物的生理 (8)第五章微生物的生长繁殖与生存因子 (12)第六章微生物的遗传和变异 (16)第二篇微生物生态 (20)第一章微生物生态 (20)第二章微生物在环境物质循环中的作用 (22)第三章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理 (26)第四章污、废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理 (28)第五章有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落 (31)第六章微生物学新技术在环境工程中的应用 (34)第一篇微生物学基础第一章非细胞结构的超微生物——病毒1 病毒是一类什么样的微生物？它有什么特点？答：病毒没有合成蛋白质的机构——核糖体，也没有合成细胞物质和繁殖所必备的酶系统，不具独立的代谢能力，必须专性寄宿在活的敏感宿主细胞内，依靠宿主细胞合成病毒的化学组成和繁殖新个体。
其特点是：病毒在活的敏感宿主细胞内是具有生命的超微生物，然而，在宿主体外却呈现不具生命特征的大分子物质，但仍保留感染宿主的潜在能力，一旦重新进入活的宿主细胞内又具有生命特征，重新感染新宿主。
2病毒的分类依据是什么？分为哪几类病毒？答：依据是：病毒是根据病毒的宿主、所致疾病、核酸的类型、病毒粒子的大小、病毒的结构、有或无被膜等进行分类的。
根据转性宿主分类：有动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬菌体）、放线菌病毒（噬放线菌体）、藻类病毒（噬藻体）、真菌病毒（噬真菌体）。
按核酸分类：有DNA病毒和RNA病毒。
3病毒具有什么样的化学组成和结构？答：病毒的化学组成有蛋白质和核酸。
还含有脂质和多糖。
整个病毒体分两部分：蛋白质衣壳和核酸内芯，两者构成核衣壳。
蛋白质衣壳是由一定数量的衣壳粒按一定的排列组合构成的病毒外壳。
核酸内芯有两种：核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。
微生物与环境之间的关系
微生物与环境之间的关系微生物是生物界中最小的一类生物，它们的体积一般在1微米之内。
尽管微生物体积很小，但它们在生态系统中的作用不可小觑。
微生物可以在自然界中扮演许多重要的角色，影响着生态系统的稳定性、生物多样性和生态平衡。
本文将从微生物在环境中的作用、微生物与环境变化之间的相互关系、微生物在环境中的应用等方面，深入探讨微生物与环境之间的关系。
微生物对环境的影响微生物在自然界中可以扮演许多角色。
其中最重要的是分解营养物质、维持土壤生态系统、参与生态土壤修复等等。
1.分解营养物质微生物对生态系统的影响最直接的表现就是它们能够分解有机物为无机物。
这是环境中物质循环的核心过程。
在这个过程中，一些物质比如碳、氮、磷等会从有机形式向无机形式转化，同时释放出能量。
这些无机物质可以被植物吸收，通过植物链再向上转移给更高级的消费者。
2.维持土壤生态系统微生物是土壤生态系统的重要组成部分，它们可以分解营养物质，矿化有机质，促进植物的生长和繁殖。
在这个过程中，微生物会分解掉有机材料，同时释放出氮、磷等元素，提高了土壤的肥力。
同时微生物也能够分解土壤中的农药、重金属等有害化学物质，防止污染物的积累。
3.参与生态土壤修复生态土壤修复是近年来环保界研究的热点，微生物在该过程中扮演了非常重要的角色。
微生物能够分解掉土壤中的油污、化学污染物等有害物质，这有助于恢复土壤的生命力，并保护外部环境的安全。
同时微生物能够分解豆制品等富含蛋白质的化学物质，转化成土壤能够利用的营养物质，促进了土壤的更新和生态修复。
微生物与环境变化的相互关系微生物与环境之间的相互关系是双向的。
一方面，环境条件的变化可能会对微生物产生影响；另一方面，微生物也可以通过改变环境条件，适应新的生态环境。
在各种因素如气候、物理、化学等极其复杂的环境中，微生物能够保持其代谢能力，表现出极强的适应性，从而对环境的变化产生积极的影响。
1.长期恒定的地质环境微生物在长期恒定的地质环境中发挥了关键作用。
环境工程微生物周群英版重点整理
环境工程微生物一，绪论1、微生物的分类：界门纲目科属种。
2、微生物的命名：采用生物学中的二名法，用两个拉丁字命名一个微生物的种。
种的名称由一个属名和一个种名组成，属名在前种名在后。
3、微生物的特点：个体小，比表面积大；分布广，种类繁多；繁殖快，生长旺盛；易变异，适应性强；吸收多，转化快。
第一章非细胞结构的超微生物----病毒1、什么是病毒，病毒的特点？病毒是没有细胞结构，专性寄生在活的敏感宿主体内，可通过细菌过滤器，大小在0.2um以下的超微小微生物。
特点：没有核糖体，没有酶系统，不具备独立代谢能力，必须专性寄生在活的感宿主体内，依靠宿主细胞合成病毒的化学组成和繁殖新个体。
病毒的大小以nm计。
2、病毒的化学组成和结构？病毒的化学结构是蛋白质和核酸，还有类脂质和多糖。
病毒的结构：蛋白质和核酸内芯构成核衣壳。
有的病毒粒子没有囊膜，有的核衣壳外面有囊膜。
3、病毒的繁殖过程：吸附、侵入、噬菌体大分子合成、毒粒的装配与释放。
4、噬菌体有毒性噬菌体和温和噬菌体两种类型。
侵入宿主细胞后，随即引起宿主细胞裂解的噬菌体叫毒性噬菌体；不引起宿主细胞裂解的噬菌体称温和噬菌体。
含有温和噬菌体核酸的宿主细胞称为溶原细胞。
在溶原细胞内的温和噬菌体核酸，称为原噬菌体。
第二章原核微生物1、细菌有四种形态：球状（双球菌）、杆状（长杆菌）、螺旋状（红螺旋菌）、丝状（铁细菌）。
2、细菌的大小以um计，球菌的大小（直径）为0.5--2.0um.杆菌的大小（长*宽）为（0.5--1.0）um*(1--5)um.3、细菌的细胞结构？一般结构：细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、细胞核物质。
特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、菌毛。
4、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的区别？革兰氏阳性菌细胞壁厚，结构简单，含肽聚糖、磷壁酸质、少量蛋白质和脂肪。
革兰氏阴性菌的细胞壁较薄，结构复杂，分为外壁层和内壁层，外壁层又分三层，最外层是脂多糖，中间层是磷脂层，内层是脂蛋白。
微生物生态学了解微生物在生态系统中的功能和影响
微生物生态学了解微生物在生态系统中的功能和影响微生物是地球上最为丰富和多样化的生物群体之一，与各种生态系统息息相关。
微生物生态学研究微生物在各个生态系统中的功能和影响，对于我们深入了解生态系统的结构和功能至关重要。
本文将探讨微生物在生态系统中的关键功能和对生态系统产生的影响。
一、微生物的生态功能1. 分解有机物在环境中，有机物质广泛存在，包括植物残骸、动物粪便等。
微生物通过分解有机物，将其降解为简单的化合物，进一步供能给其他生物。
这个过程被称为生物降解，是生态系统中物质循环的一个重要环节。
微生物中的分解菌种，如腐生菌和分解细菌，能有效分解有机物质，释放出二氧化碳、水和植物所需的营养元素。
这一功能对于维持生态系统的平衡和生物多样性具有重要意义。
2. 生产有机物质除了分解有机物，微生物还能利用无机物质进行光合作用，生产有机物质。
光合作用是指微生物通过光能转化和化学反应，将无机物质转化为有机物质的过程。
光合作用不仅是细菌、古菌和蓝藻等微生物的主要能量来源，也是整个生态系统的基础。
通过光合作用，微生物能够将太阳能转化为化学能，并固定碳元素，增加生态系统中的有机质。
3. 协助氮的循环氮是生命所必需的元素，然而大气中的氮气无法被大多数生物直接利用。
微生物在生态系统中发挥着重要的作用，通过氮的固定、积累和释放，促进氮的循环过程。
一类重要的微生物是固氮细菌，它们能够将大气中的氮气转化为可供植物利用的氨或亚硝酸盐。
此外，还有一些微生物能够通过反硝化作用将硝酸盐还原为氮气，从而恢复大气中的氮气。
这些微生物的功能使得氮在生态系统中能够进行高效循环，提供给其他生物所需的氮元素。
二、微生物对生态系统的影响1. 影响能量流动和养分循环微生物通过影响能量流向和养分循环，对生态系统的结构和功能产生重要影响。
微生物在生态系统中的相互作用能够调节能量和养分的分配，影响食物链和食物网的建立。
例如，微生物通过降解有机物质释放出的能量，是食物链中其他生物的能量来源。
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缺氧
C6H12O6 +
6H20 + 6CO2
4NO3-
NO3-
反硝化细菌（+硝A酸T还P原菌和亚
硝酸还原菌）
NO2-
NO
N2O
+
2N2
N2
2. 反硝化作用的微生物
反硝化细菌：进行反硝化作用的微生物。5
含有反硝化细菌种的一些属
有机营养型
假单胞菌属、产碱杆菌属、芽孢杆菌属、
硝化细菌的特性：
（1）革兰氏阴性菌，不生芽孢 ，球状或短杆状 （2）强好氧性 ，中温性（最适30℃，5-40 ℃范围活动） （3）中性或碱性环境。不能在强酸环境生活。 （4）对毒物敏感。很少的锰对其有毒害。
No Image
3. 硝化作用的过程
（1）亚硝酸形成阶段
2NH3 + 3O2
亚硝酸细菌 2HNO2 + 2H2O +
有机硫化物
硫酸盐
H2S
无机硫的还原作用
元素Ｓ
四、无机硫的还原作用
有机硫化物
(硫酸盐还原或反硫化作用)
无机硫化物的还原作用是在 硫酸盐
厌氧条件下微生物将硫酸盐 还原成H2S的过程。参与此过 程的微生物是硫酸盐还原细 菌。（脱硫弧菌属、脱硫肠 状菌属）
H2S 无机硫的还原作用
元素Ｓ
自学： 第五节 磷循环
三种基本过程：①有 机磷转化成溶解性 无机磷(有机磷矿 化)，②溶解性无机 磷变成有机磷(磷的 同化) ,③不溶性 无机磷变成溶解性 无机磷(磷的有效 化).
微生物参与磷循环的 所有过程，但在这 些过程中，微生物 不改变磷的价态， 因此微生物所推动 的磷循环可看成是 一种转化。
② 生物有机磷
sy环境微生物学详解
江苏自考环境工程大纲-环境微生物学河海大学编 (高纲号 0727)一、课程性质及其设置目的与要求（一）课程性质和特点《环境微生物学》课程是江苏省高等教育自学考试环境工程专业（独立本科段）的一门基础专业课程，它的特点是包括了生物化学、有机化学和生态学等多学科交叉的一门课程。
本课程系统地介绍环境微生物学的基本知识和理论、基本技术和方法。
本课程在内容上分为四篇，第一篇是介绍了环境微生物学基础，包括特点、任务、分类、生长与代谢、遗传与变异、分布及其相关关系和微生物在物质循环中的作用。
第二篇是介绍了微生物治理环境，包括降解与转化、污水的生物处理、废渣与废气的生物处理、生物修复、开发应用和资源化。
第三篇是介绍了微生物环境污染，包括致病微生物、代谢产物与环境污染和微生物与水体富营养化。
第四篇是介绍了微生物环境监测，包括指示微生物、污染物生物毒性的微生物学检测方法、污染物致突变性的微生物检测方法和微生物监测技术的新发展。
通过学习应考者可以了解环境微生物学的基本理论，掌握微生物学在治理环境污染中的基本技术和基本方法，并能够应用在具体的科学研究和实际工作中，为环境微生物学的发展培养专业人才。
（二）本课程的基本要求通过本课程的学习，应考者应达到以下要求：1、了解环境微生物学的基本知识；2、理解微生物学在治理环境污染中基本作用；3、掌握微生物学在治理环境污染中基本方法和技术；4、熟练掌握微生物学中常见术语的名称和意义。
（三）本课程与相关课程的联系本课程的前修课程是生物化学、有机化学和生态学。
这三门课程可以帮助学生理解环境微生物学的基本知识，更好地掌握微生物学在治理环境污染中的基本方法和技术。
同时为在工作和研究中的具体应用打下良好的基础。
二、课程内容与考核目标第一篇环境微生物学基础第1章绪论（一）课程内容本章主要介绍了微生物的特点和环境微生物的定义与任务。
（二）学习目的与要求了解微生物的特点和环境微生物的定义与任务。
（三）考核知识点与考核要求1、领会：微生物的特点。
硫循环磷循环铁锰循环(20)
（2）汞循环显示复杂过程包括：颗粒物的迁移；干、 湿物的沉降；火山挥发进入大气；入水沉积污泥中；在 细菌作用下生成甲基汞；进入生物体；在生物体内累积
（3）生物甲基化：在微生物的作用下，金属汞和二价 离子汞等无机汞会转化成甲基汞和二甲基汞，这种转化 称为汞的生物甲基化作用。
河流、海岸、港口码头钢桩的腐蚀是硫酸盐和硫化氢腐 蚀的结果。在建造码头前，要测表面水、中部水和底部 泥层中每毫升水或每克土含硫酸盐还原菌的个数，判定 硫酸盐污染的严重程度，从而制定防腐蚀措施。一般是 通电提高氧化还原电位，达到防腐蚀。
第五节 磷循环
元素磷是所有生物细胞都必不可少的。磷存在于一切核 甘酸结构中，三磷酸腺苷（ATP）与生物体内能量转化 密切相关。在生物圈内，磷主要以三种状态存在，即以 可溶解状态存在与水溶液中；在生物体内结合；不溶解 的磷酸盐大部分存在于沉积物内。微生物对磷的转化起 着重要作用。天然水体中可溶性磷酸盐浓度过大会造成 水体富营养化。
三、进行铁、锰氧化的微生物
铁锈嘉利翁氏菌是重要铁细菌，严格好氧和微好氧，仅 以Fe2＋作电子供体，化能自养。
铁细菌氧化亚铁产生能量合成细胞物质。当它们生活在 铸铁水管中时，常因水管中有酸性水而将铁转化为溶解 性的二价铁，铁细菌就转化二价铁为三价铁（铁锈）并 沉积于水管壁上，越积越多，以致阻塞水管，故经常要 更换水管。在含有机物和铁盐的阴沟和水管中一般都有 铁细菌存在，纤发菌和球衣菌更易发现。它们常以一端 固着于河岸边的固体物上旺盛生长成丛簇而悬垂于河水 中。
二、微生物对铁锰转化的重要影响
自然界有许多微生物对铁、锰的生物学转化，起着重要 作用。而且有些微生物即对铁又对锰起作用。
硫循环磷循环铁锰循环(20)
二、无机硫的转化
(一)硫化作用
在有氧条件下，通过硫细菌的作用将硫化氢氧化为元素 硫，再进而氧化为硫酸，这一过程称为硫化作用。参于 硫化作用的微生物有硫化细菌和硫磺细菌。
1、硫化细菌
硫化细菌归于硫杆菌属，为革兰氏阴性杆菌，从氧化硫 化氢、元素硫，硫代硫酸盐、亚硫酸盐及多硫磺酸盐获 得能量，产生硫酸，同化二氧化碳合成有机物。它们多 半在细胞外积累硫，有些菌株也在细胞内积累硫。硫被 氧化为硫酸，使环境PH下降至2以下，同时产生能量。 硫杆菌广泛分布于土壤、淡水、海水、矿山排水沟中。
1975年由一位美国学者在海底泥中发现了趋磁性细菌。 为革兰氏阴性菌的原核生物。形态多种多样。趋磁性细 菌的游泳方向受磁场的影响，由鞭毛进行趋磁性运动。
趋磁性细菌永久性的磁性特征是由体内大小40～100的 铁氧化物单晶体包裹的磁体引起。
氧化锰的细菌中能氧化铁的有覆盖生金菌和共生生金菌， 还有土微菌属。它们能将氧化的锰、铁产物积累，包裹 在细胞表面或积累于细胞内。它们广泛分布于湖泥，淡 水湖浮游生物和南半球土壤中。化能有机营养或寄生在 真菌菌丝体上，为好氧菌，氧化来自各种盼望Mn2+的 锰矿沥滤的锰化合物。
4、第4类是在水层中生长部位较高，微需氧的丝状细 菌，如纤发菌属细菌，这类丝状菌是具衣鞘，衣鞘上有 铁的沉淀，广泛分布于地下水道和自来水管道中，可能 为自养细菌，也可能是不完全的自养细菌。当环境中存 在有少量铁时，衣鞘上就有颗粒的沉积。细胞经常离开 鞘。故在显微镜下经常出现空鞘。
由于微生物对铁和锰的氧化，与环境的PH有严格的、 密切的关系。所以我们可以根据环境中PH的情况，来 判断所出现的铁和锰的氧化作用是微生物的作用还是非 生物的化学作用。铁的生物氧化只发生在PH4.5以下的 环境中，主要是氧化亚铁硫杆菌的作用，最适PH为3。
微生物在环境物质循环中的作用ppt课件
-
2019
47
2.反硫化作用
• 缺氧 • 脱硫脱硫弧菌
C6H12O6 + 3H2SO4
CH3CHOHCOOH+ H2SO4
2019
6CO2 + 6H2O + 2H2S+能量
CH3COOH+ 2CO2 + 2H2O + H2S
48
8.4 微生物与磷素循环
腐 败 作 用
SO42氧化作用
S
H2S
氧化作用
2019
-
40
2019
-
41
8.3.1 含硫有机物的转化
• COOH+ 2H2O CH3COOH +HCOOH + NH3+H2S
CHNH2
CH2SH 半胱氨酸
变形杆菌
2019
-
42
8.3.2 无机硫的转化
• 1.硫化作用：在有氧条件下，通过硫细 菌的作用将硫化氢氧化为元素硫，再进 而氧化为硫酸的过程。
2019
TCA
-
ATP
17
乙酰CoA
8.1.3 石油的转化
1．降解石油的微生物 • 降解石油的微生物很多，据报道有200多种
• 细
菌 —— 假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、
产碱杆菌属 • 放线菌 —— 诺卡氏菌 • 酵母菌 —— 假丝酵母
• 霉 菌 —— 青霉属、曲霉属
• 2019 藻 类 —— 蓝藻和绿藻 18
杀虫剂、除草剂以及各种工艺流程中的废品等。
2019 28
1. 氯苯类
• 用
• 危
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（2）降解机理
进入细胞 蛋白质 胨 肽 氨基酸
(好氧菌) O 2 氧化脱氨 羧酸 +NH3+H2S H2 还原脱氨 (厌氧菌)
分解过程：首先经过微生物胞外酶（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。
纤维素的转化：
纤维素酶
纤维素 厌 氧 发 酵 纤维二糖
纤维二糖酶
葡萄糖
三羧酸 循 环
ATP H2O
好氧分解
CO2
葡萄糖 丙酮丁醇发酵 丙酮 + 丁醇 + CO 丁酸发酵 丁酸 + 乙酸 + CO
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。
七、 烃类物质的转化
1. 烷烃的转化
CH 4 2O2 CO2 2 H 2O 887kJ
呼吸作用动 植物及微生 物
需氧
CH4 产甲烷细菌 甲基化合物
厌氧
厌氧呼吸、发 酵厌氧微生物， 包括光合细菌 （异养）
沉积作用 光合 细菌 (自养)
有机化合物 （CH2O）n
水体
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。
8×2＝16
8×3＝24
12×9＝108
共得148molATP，硬脂酸在开始被激活时消 耗1molATP，所以净得147molATP
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，
Lignin 木质素
木质素
空腔
纤维素
自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？
• 干朽菌、多孔菌、伞菌等的一些种，厚孢毛霉和松栓 菌
(3)一级基质不存在时休眠细胞对二级基质的利用 用氯苯、邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯、1,2,4三氯苯溶液驯化污泥, 内源呼吸阶段, 用这些污泥 对这5种有机物进行降解,发现用氯苯、邻二氯苯、 间二氯苯溶液驯化的污泥,能够有效地相互降解,诱 导的酶系统具有一个共同特征,即要求被作用的二 级基质苯环上至少具有一个“连续三空结构”;对 二氯苯、1,2,4-三氯苯缺乏“连续三空结构”,因 而不能被由上述3种有机物驯化的污泥降解, 用这2种有机物驯化的污泥诱导的酶系统,只要求二 级基质苯环上至少具有一个“连续二空结构”即可 ,所以用这2种有机物驯化的污泥能够降解所有受试 的5种有机物。
表层富氧
冬 季 夏季 底层贫氧 冬 季
第二节 碳 循 环
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。
碳循环
植物食用ຫໍສະໝຸດ 动物光 合 作 用
残体
微生物 厌氧分解
呼 吸
有机酸 单糖 维生素 氨基酸
微生物 好氧分解
CO2
陆地
（CH2O）n 有机化合物
碳 循 环
光合作用藻 类、绿色植 物、蓝细菌 甲烷氧化细菌 CO2
天然物质循环 污染物质循环
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： 物理作用 化学作用 生物作用
第一节
呼 吸 作 用
氧循环
光 合 作 用
大气、水体中的O2
CO2
O2在大气中分布均匀，而在水体中有垂 直方向上的变化。 P198 图2.2-1夏季湖泊含氧量及水 温的分层情况。
剂数量逐年递增，但环境中并没有发生洗涤剂的明显增 加。因而洗涤剂一般不会引起环境的有机污染。 洗涤剂目前存在的问题主要是洗涤剂中的添加剂聚磷酸 盐造成的水体富营养化问题 。
COOH C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C 末端氧化 β -氧化、脱磺基 苯甲酸 CH2COOH SO3-
开环分解 CO2 + H2O
• 为什么这些有机物难于生物降解？ • 微生物缺乏相应的水解酶 • 种类：稳定剂、表面活性剂、人工合成的聚合物、 杀虫剂、除草剂以及各种工艺流程中的废品等。
1. 氯苯类
用 危
途：稳定剂（润滑油、绝缘油、增塑剂、油漆、热 害：急性中毒，是一种致癌因子（米糠油事件）
载体、油墨等都含有）
降 解 菌：产碱杆菌、不动杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌以
12molATP 2molATP 3molATP 17molATP -1molATP 16molATP
P103
1mol硬脂酸完全氧化，共得能量： 16＋17×7＋12＝147molATP
第一次 β－氧化
最后一次 β－氧化
注：1mol葡萄糖→38molATP
18碳硬脂酸 8FADH2+8NADH2+9CH3CO~SCoA
第二章 微生物在环境 物质循环中的作用
主要内容：
1、主要物质的循环 （氧、碳、氮、硫、磷） 2、微生物对有机物的降解过程
重点、难点、授课学时
重 点： 微生物对含碳、含氮、含硫等物质的分解与转化作 用。 难 点： 物质在微生物作用下的好氧、厌氧分解与转化作用 微生物在碳循环和氮循环中的生物作用。 授课学时：2学时
第三节 氮循环P207
一、蛋白质水解与氨基酸转化
1.蛋白质水解 • 水中来源： 生活污水、屠宰废水、罐头食品加 工废水、制革废水等,
• 土壤中：动植物残体的腐败
（1）降解蛋白质的微生物 好氧细菌—— 链球菌和葡萄球菌 好氧芽孢细菌——枯草芽孢杆菌、巨大芽孢 杆菌、蜡状芽孢杆菌及马铃薯芽孢杆菌 兼性厌氧 菌——变形杆菌、假单胞菌 厌氧菌——腐败梭状芽孢杆菌、生孢梭状芽 孢杆菌 致病菌——链球菌、葡萄球菌 真菌——曲霉、毛霉、木霉 放线菌——链霉菌
苯乙酸
共代谢研究进展及其成果对环保的应用现状？
共代谢（co-metabolism） ——指微生物在有它可利用的唯一碳源存在时,对 它原来不能利用的物质也能分解代谢的现象。 例如:甲烷假单胞菌，甲烷；乙烷、丙烷和丁烷, 氧化为乙酸、丙酸、丁酸。 共代谢作用是1959年/美国德克萨斯大学 /Leadbetter和Foster发现的, 当培养基中存在一种或多种用于微生物生长的烃 类时微生物对作为辅助物质的、非用于生长的烃 类的氧化作用 一级基质, 二级基质。
及沙雷氏菌的突变体
通过共代谢完成氯苯的完全降解。
*共代谢研究进展及其成果对环保的应用现 状？
2．洗涤剂
可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质四类 我国目前生产的洗涤剂属于阴离子型烷基苯磺酸钠。较早 开发的是非线性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸盐（ABS）：
CH3 | C CH2
| CH3
纤维素酶所在的部位
细菌：结合在细胞质膜上，是表面酶。 真菌、放线菌：胞外酶
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。
(1)生物在正常生长代谢过程中对二级基质的 共同氧化 厌氧微生物食物链系统：葡萄糖的存在可为 相关的微生物提供碳源和能源,另外,葡萄糖 经相关微生物的代谢还可为受试有机物的开 环提供必须的还原力和各种辅酶。 厌氧条件下废水中活性染料(活性翠蓝)的生 物降解：发现以活性翠蓝为单一碳源时,厌氧 菌不能降解活性翠蓝,但当进水中补充葡萄糖 后,厌氧菌对葡萄糖和活性翠蓝产生了共代谢 作用,活性翠蓝被降解
2 2
+H2 +H2
厌氧发酵
细菌、放线菌和真菌
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)微生物间的协同作用：指有些污染物的降解并 不导致微生物的生长和能量的产生,它们只是在微 生物利用一级基质时被微生物产生的酶降解或转化 为不完全氧化产物,这种不完全氧化产物进而被另 一种微生物利用并彻底降解 普通的脱硫弧菌属、铜绿假单胞菌属在用苯甲酸单 独培养时,均不能利用苯甲酸, 在含有苯甲酸和SO42-的基质中共同培养时苯甲酸即 可彻底被生物降解,同时SO42-被还原为H2S 生物膜或颗粒污泥的形成能有效地发挥微生物间的 协同作用,提高难降解物质的生物降解率。
苯的代谢
萘 的 代 谢
菲的代谢
蒽的代谢
苯、萘、菲、蒽的代谢途径
苯 邻苯二酚 己二烯二酸
萘
菲
蒽
酮基己二酸
琥珀酸＋乙酰辅酶A
CO2＋H2O
人工合成的难降解碳源污染物的转化
难——对于自然生态环境系统，如果一种化合物
滞留可达几个月或几年之久，或在人工生物处理 系统，几小时或几天之内还未能被分解或消除
根霉、曲霉
ATP H 2O CO2
1
乙醇发酵 丙酮丁醇发酵
乙醇＋CO2
2
丙酮＋丁醇＋乙酸＋CO2＋H2 丁酸＋乙酸＋CO2＋H2
酵母菌
葡萄糖
3
丁酸发酵
4
五 、脂肪的转化P203
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