第九章_微生物与生物地球化学循环
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包括细菌、放线菌和真菌。
六、脂肪的分解
1.细菌、放线菌和真菌均能分解脂肪。 2.脂肪+水 脂肪酶 甘油+高级脂肪酸
3.甘油 磷酸二羟丙酮 糖酵解 三羧酸循环
CO2+H2O
4.脂肪酸
氧化
乙酰CoA 三羧酸循环 CO2+H2O
第二节 氮素的循环
The Global Nitrogen Cycles
一、氮素的循环过程
S，H2SO4 （光
• 5.异化性硫酸盐还原作用：硫酸盐
H2S
脱硫弧菌属，脱硫肠状菌属.
• 6.异化性硫还原作用： S
H2S，脱硫单胞菌属
Redox cycle for Sulfur
The global sulfur cycle
第四节 磷素的循环
有机磷
4
1
可溶PO4 3-
Biblioteka Baidu
3
2
不溶性PO4 3-
1.生物固氮： N2
NH3
代表菌，根瘤菌，费兰克氏放菌属
2（1）.硝化作用： NH4+
NO2-
代表菌，亚硝化细菌，如亚硝化单
胞菌属，亚硝化球菌属
2（2）.硝化作用：NO2-
NO3-
代表菌，硝化细菌，硝化杆菌属, 硝化球菌属
3.硝酸盐同化作用: NO3-
有机氮
（微生物与植物共有），多数微生物
4.氨化作用：有机氮
第九章 微生物与生物地球化学循环
第一节 碳素循环
一、 碳素的循环
①有氧条件： 光合作用 :
呼吸作用 ： ②无氧条件：
酵解 甲烷生成 形成化石燃料
Importance of photosynthesis in the
carbon cycle
• Oxygenic photosynthesis:
CO2 + H2O (CH2O) + O2
CO2+H2O
Decomposition
厌氧分解
• 有机物
发酵
CO2 +各种还原产物
厌氧呼吸
• 有机物
CO2 +CH 4
四、纤维素的分解
纤维素 内切葡糖酶 小纤维素 纤维素 外切葡糖酶 纤维二糖 葡萄糖苷酶 葡萄糖
分解纤维素的微生物
• 包括细菌、放线菌和真菌。 • 如食纤维菌和生孢食纤维菌, • 如裂解纤维乙酸弧菌。 五、半纤维素和其他糖类化合物的分解
NH3
代表菌，荧光假单胞菌属，普通变形杆菌
5.铵盐同化作用： NH4+ （微生物与植物共有）
有机氮
6.硝酸盐还原作用：NO3-
NO2-
代表菌，硝酸盐还原菌，大肠杆菌，
7.反硝化作用：
狭义 NO2-——N2 ，
广义 NO3-——NO2-——N2
代表菌，地衣芽孢杆菌，铜绿假单胞菌
8.亚硝酸氨化作用： NO2-
• 绿色植物不断固定二氧化碳，微生物不断释放 二氧化碳（90%二氧化碳由微生物产生），两 者共同作用，使自然界碳素循环不断进行 。
The Carbon Cycle
三、有机物分解的一般途径
有氧分解
多糖类
脂肪类
蛋白质类
木质素
单糖类 甘油+脂肪酸 氨基酸
芳香族单体
丙酮酸 氧化脱羧
乙酰CoA TCA循环
NH4+
代表菌，芽孢杆菌属，弧菌属，葡萄球菌属
Biogeochemical Cycles: Nitrogen
二、氮素的污染
三、生物固氮
1、固氮微生物
1）与豆科植物共生的根瘤菌： 2）与非豆科植物共生的放线菌：弗兰克氏菌属放线菌 3）自生固氮细菌：固氮菌属，梭菌属 4）固氮蓝细菌：自生，也可与地衣，满江红等共生
2、生物固氮机理
（1）固氮酶 • 钼铁氧还蛋白（钼铁蛋白，MoFd，MF ） • 铁氧还蛋白（铁蛋白， AZoFd ， F ） （2）ATP供应： （3）还原力[H]及载体 （4）还原底物N2 （5）镁离子 （6）严格厌氧条件
3. 固氮过程防O2方式 A.好氧性自由固氮菌： • （1）呼吸保护（2） 构象保护 B.蓝细菌： • （1）异形胞 • （2）非异形胞: C.根瘤菌： • （1）豆科共生 • （2）非豆科共生
• The single most important contribution of CO2 to the atmosphere is via microbial decomposition of dead organic material, including humus.
二、微生物在碳素循环中的作用
Root Nodule Bacteria and Symbiosis with legumes
Soybean root nodules
Unnodulated soybean Nodulated soybean
Steps in the formation of root nodule in a legume infected by Rhizobium
• Respiration:
(CH2O) + O2 CO2 + H2O
碳素循环
Carbon Cycle
• The most rapid means of global transfer of carbon is via CO2 of the atmosphere.
• CO2 is removed from the atmosphere primarily by photosynthesis of land plants and is returned to the atmosphere by respiration of animals and chemoorganotrophic microorganisms.
1. 微生物分解作用，
• 如腊状芽孢杆菌，多粘芽孢杆菌 2. 与土壤中的盐基结合 3. 产酸微生物作用或磷肥生产，
• 如硝化细菌，硫化细菌 4. 植物与微生物的吸收同化
第三节 硫素的循环
• 1.同化性硫酸盐还原:硫酸盐 物与微生物共有）
还原态硫化物（植
• 2.脱硫作用：腐败微生物（厌氧）H2S H2SO4,S
• 3.硫化作用（氧化作用）：H2S 属); S H2SO4 (硫杆菌属)
H2SO4,S(发硫菌
• 4.硫氧化作用（厌氧）：H2S 合细菌）绿硫属,着色菌属
六、脂肪的分解
1.细菌、放线菌和真菌均能分解脂肪。 2.脂肪+水 脂肪酶 甘油+高级脂肪酸
3.甘油 磷酸二羟丙酮 糖酵解 三羧酸循环
CO2+H2O
4.脂肪酸
氧化
乙酰CoA 三羧酸循环 CO2+H2O
第二节 氮素的循环
The Global Nitrogen Cycles
一、氮素的循环过程
S，H2SO4 （光
• 5.异化性硫酸盐还原作用：硫酸盐
H2S
脱硫弧菌属，脱硫肠状菌属.
• 6.异化性硫还原作用： S
H2S，脱硫单胞菌属
Redox cycle for Sulfur
The global sulfur cycle
第四节 磷素的循环
有机磷
4
1
可溶PO4 3-
Biblioteka Baidu
3
2
不溶性PO4 3-
1.生物固氮： N2
NH3
代表菌，根瘤菌，费兰克氏放菌属
2（1）.硝化作用： NH4+
NO2-
代表菌，亚硝化细菌，如亚硝化单
胞菌属，亚硝化球菌属
2（2）.硝化作用：NO2-
NO3-
代表菌，硝化细菌，硝化杆菌属, 硝化球菌属
3.硝酸盐同化作用: NO3-
有机氮
（微生物与植物共有），多数微生物
4.氨化作用：有机氮
第九章 微生物与生物地球化学循环
第一节 碳素循环
一、 碳素的循环
①有氧条件： 光合作用 :
呼吸作用 ： ②无氧条件：
酵解 甲烷生成 形成化石燃料
Importance of photosynthesis in the
carbon cycle
• Oxygenic photosynthesis:
CO2 + H2O (CH2O) + O2
CO2+H2O
Decomposition
厌氧分解
• 有机物
发酵
CO2 +各种还原产物
厌氧呼吸
• 有机物
CO2 +CH 4
四、纤维素的分解
纤维素 内切葡糖酶 小纤维素 纤维素 外切葡糖酶 纤维二糖 葡萄糖苷酶 葡萄糖
分解纤维素的微生物
• 包括细菌、放线菌和真菌。 • 如食纤维菌和生孢食纤维菌, • 如裂解纤维乙酸弧菌。 五、半纤维素和其他糖类化合物的分解
NH3
代表菌，荧光假单胞菌属，普通变形杆菌
5.铵盐同化作用： NH4+ （微生物与植物共有）
有机氮
6.硝酸盐还原作用：NO3-
NO2-
代表菌，硝酸盐还原菌，大肠杆菌，
7.反硝化作用：
狭义 NO2-——N2 ，
广义 NO3-——NO2-——N2
代表菌，地衣芽孢杆菌，铜绿假单胞菌
8.亚硝酸氨化作用： NO2-
• 绿色植物不断固定二氧化碳，微生物不断释放 二氧化碳（90%二氧化碳由微生物产生），两 者共同作用，使自然界碳素循环不断进行 。
The Carbon Cycle
三、有机物分解的一般途径
有氧分解
多糖类
脂肪类
蛋白质类
木质素
单糖类 甘油+脂肪酸 氨基酸
芳香族单体
丙酮酸 氧化脱羧
乙酰CoA TCA循环
NH4+
代表菌，芽孢杆菌属，弧菌属，葡萄球菌属
Biogeochemical Cycles: Nitrogen
二、氮素的污染
三、生物固氮
1、固氮微生物
1）与豆科植物共生的根瘤菌： 2）与非豆科植物共生的放线菌：弗兰克氏菌属放线菌 3）自生固氮细菌：固氮菌属，梭菌属 4）固氮蓝细菌：自生，也可与地衣，满江红等共生
2、生物固氮机理
（1）固氮酶 • 钼铁氧还蛋白（钼铁蛋白，MoFd，MF ） • 铁氧还蛋白（铁蛋白， AZoFd ， F ） （2）ATP供应： （3）还原力[H]及载体 （4）还原底物N2 （5）镁离子 （6）严格厌氧条件
3. 固氮过程防O2方式 A.好氧性自由固氮菌： • （1）呼吸保护（2） 构象保护 B.蓝细菌： • （1）异形胞 • （2）非异形胞: C.根瘤菌： • （1）豆科共生 • （2）非豆科共生
• The single most important contribution of CO2 to the atmosphere is via microbial decomposition of dead organic material, including humus.
二、微生物在碳素循环中的作用
Root Nodule Bacteria and Symbiosis with legumes
Soybean root nodules
Unnodulated soybean Nodulated soybean
Steps in the formation of root nodule in a legume infected by Rhizobium
• Respiration:
(CH2O) + O2 CO2 + H2O
碳素循环
Carbon Cycle
• The most rapid means of global transfer of carbon is via CO2 of the atmosphere.
• CO2 is removed from the atmosphere primarily by photosynthesis of land plants and is returned to the atmosphere by respiration of animals and chemoorganotrophic microorganisms.
1. 微生物分解作用，
• 如腊状芽孢杆菌，多粘芽孢杆菌 2. 与土壤中的盐基结合 3. 产酸微生物作用或磷肥生产，
• 如硝化细菌，硫化细菌 4. 植物与微生物的吸收同化
第三节 硫素的循环
• 1.同化性硫酸盐还原:硫酸盐 物与微生物共有）
还原态硫化物（植
• 2.脱硫作用：腐败微生物（厌氧）H2S H2SO4,S
• 3.硫化作用（氧化作用）：H2S 属); S H2SO4 (硫杆菌属)
H2SO4,S(发硫菌
• 4.硫氧化作用（厌氧）：H2S 合细菌）绿硫属,着色菌属