碳循环

细菌的纤维素酶结合在细胞质膜 上，是一种表面酶。真菌和放线菌 的纤维素酶是胞外酶，可分泌到培 养基中，通过过滤和离心很容易分 离得到。 厌氧纤维素分解菌在纯培养时， 发酵纤维素不产甲烷，在混合培养 时产生甲烷，是伴生菌作用的结果。
二、半纤维素的转化
半纤维素存在于 植物细胞壁中。半纤 维素的组成中含聚戊 糖、聚己糖及聚糖醛 酸。造纸废水和人造 纤维废水中含半纤维 素。土壤微生物分解 半纤维素的速率比分 解纤维素快。
好氧分解 糊精酶 麦芽糖甘酶
枯草芽孢杆菌
葡萄糖甘酶
淀粉
厌 氧 发 酵
糊精
麦芽糖
根菌、曲霉
葡萄糖
三羧酸 循环 （TCA）
ATP H 2O CO2
乙醇发酵
乙醇+CO2
酵母菌
葡萄糖
丙酮丁醇源自文库酵
丙醇+丁醇+乙酸+CO2+H2
丁酸发酵
丁酸+乙酸+CO2+H2
参与催化淀粉降解的酶：第一 阶段有淀粉-1，4-糊精酶。第二 阶段有淀粉-1，6-糊精酶。第三 阶段有淀粉-1，4-麦芽糖甘酶。 第四阶段有淀粉-1，4-葡萄糖甘 酶。
本节概要：
一、纤维素的转化 二、半纤维素的转化 三、果胶质的转化 四、淀粉的转化 五、脂肪的转化 六、木质素的转化 七、烃类物质的转化
碳循环
含碳物质有二氧化碳、一氧化碳、甲烷、 糖类、脂肪、蛋白质等。
A碳在食物链中循环
食 用 植物 动物
残体
微生物厌氧分解
呼
有机酸、葡萄糖、 维生素、氨基酸等
微生物好氧分解
汽自泽垃煤自度的氧化转产产有在 车石地圾矿水逐含化菌化甲生机整 尾油等废、稻渐量碳将为烷甲物个 气、。物污田递以。甲甲菌烷厌生 等煤一填水、增大大烷烷将和氧态 。的氧埋处反。约气氧，二二分系 燃化场理刍甲 中化甲氧氧解统 烧碳、厂动烷的甲成烷化化发中 、来沼、物来速烷二氧碳碳酵， 、 ，
1%
CO2增加，引起的温室效应，致使全球变暖，将产生 对6个生物层次的潜在影响：
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物种： 加速物种的灭绝；加速某些物种的迁移 种群： 改变某些植食性动物的食性，导致某些 种群的互相作用强度增强。 个体： 提高水分利用，提高光合作用，促进作 物生长，改变植物形态结构。
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一、纤维素的转化
纤维素是葡萄糖分高分子聚合物，每个纤维素分 子含1400-10000个葡萄糖基，分子式为（C6H10O5） 1400-10000。树木、农作物秸秆和以这些为原料的工业产 生的废水，如棉纺织印染废水、造纸废水、人造纤维 废水即有机垃圾等，均含大量纤维素。
纤维素酶
纤维素二糖酶
纤维素
厌 氧 发 酵
氧化酶、脱氢酶、脱羧酶
纤维素二酶
葡萄糖
细胞色素b、c1、c、a、 a3，细胞色素氧化酶
葡萄糖
丙酮丁醇发酵 丁酸发酵
三羟酸 循环 （TCA）
ATP
好氧发酵
H2O
丙酮+丁醇+乙酸+CO2+H2 丁酸+乙酸+CO2+H2
CO2
厌氧发酵
这类微生物有细菌、 放线菌和真菌。此外， 还有青霉菌、曲霉、 镰刀霉、木霉及毛霉， 还有好热真菌和放线 菌中的链霉菌属。
半纤维素的来源
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，以及一些霉 菌，包括根霉、曲霉、 小克银汉霉及镰刀霉 等能分解半纤维素。
培养基中的根霉
半纤维素在微生物酶的催化下 沿下列途径分解：
好氧分解 聚糖酶 半纤维素 H2O 厌氧分解 单糖+糖醛酸 各种发酵产物 CO2+H2O
CO2
碳循环以CO2为中心， 二氧化碳被植物、藻类 利用进行光合作用，合 成植物性碳；动物摄取 植物就将植物性碳转化 为动物性碳；动物和人 呼吸出二氧化碳，有机 碳化合物被厌氧分解所 产生的二氧化碳均返回 大气。而后，二氧化碳 再一次被植物利用进入 循环。如作图
B碳在水体、陆地和大气中循环
厌氧
光合细菌
真菌
青霉、曲霉、小克银汉霉、 芽枝孢霉、根霉、毛霉。放 线菌
四、淀粉的转化
直链淀粉
直链淀粉有葡萄糖分子 脱水缩合，以α -D-1，4 葡萄糖苷键组成不分支 的链状结构
淀粉
支链淀粉
葡萄糖分子脱水缩合组 成，它除以α -D-1，4 结合外，还有α -1，6结 合构成分支的链状结构
淀粉是多糖，分子式： （C6H10O5）1200
可溶性果胶
+
聚戊糖
果胶甲酯酶
可溶性果胶 +
H 2O
聚半乳糖酶
果胶酸
+
甲醇
果胶酸
+
H 2O
半乳糖醛酸
好氧条件 果胶酸、聚戊糖、半 乳糖醛酸、甲醇等 二氧化碳+水
厌氧条件 丁酸、乙酸、醇类、 二氧化碳和氢气
好养菌 细菌 厌氧菌 果胶质 分解
如枯草芽孢杆菌、多年芽 孢杆菌、浸软芽孢杆菌及 不生芽孢的阮腐欧氏杆菌 蚀果胶梭菌和费新尼亚 浸麻梭菌
基林曲线（莫纳 罗关山观测站 CO2变化曲线）
年代
温室效应(英文：Greenhouse effect)，又称“花房效应”， 是大气保温效应的俗称。由环 境污染引起的温室效应是指地 球表面变热的现象。温室效应 主要是由于现代化工业社会过 多燃烧煤炭、石油和天然气放 出大量的二氧化碳气体进入大 气造成的，因此减少碳排放有 利于改善温室效应状况。
经EMP途径
TCA ATP
三、果胶质的转化
果胶质是由D-半乳 糖醛酸以α -1，4糖苷 键构成的直链高分子 化合物，其羧基与甲 基酯化形成甲基酯。 果胶质存在于植物的 细胞壁和细胞间质中， 造纸、制麻废水含果 胶质。天然的果胶质 不溶于水，称原果胶。
植物的细胞壁
果胶质的水解过程：
原果胶 酶
原果胶 + H2O
生态 系统
生物 群落 CO2 物种 种群
生 物 圈
个 体
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生物圈： 海平面上升，淹没大片海岸湿地，陆地生物区变 化。 生态系统： ●农业生态系统——农作物减产。病虫害加重。 影响牲畜食欲。 ●森林生态系统——导致干旱、增加森林大火风 险。森林害虫增加，影响森林对物质的吸收。 ●水生生态系统——使海洋静水层和沉淀层的微 生物活动加快，水中含氧量减少，影响许多海洋 动物的生存；导致藻类繁殖速度加快，使鱼类产 量减少。 生物群落： 影响生物群落结构，使植物群落中有些优势种竞争 能力下降。
好氧
藻类 光合作用 植物
CO2
有机碳化合物 有机碳化合物
CH 2 O n
H2
厌氧微生物 发酵 厌氧呼吸 产甲烷细菌
CH 2 O n
动物 微生物呼吸 植物 一氧化碳氧化菌
CO
CH 4
自18世纪工业革命以来，由于石油和煤燃烧量 日益增加，排放的CO2等温室气体含量正在大幅 增加。
CO2 含 量 /10-6