第六章在物质循环中的作用案例
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如根瘤菌。活性是固氮体系中最高的。
②联合固氮菌：必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处
才能固氮的微生物。
③自生固氮菌：能独立进行固氮的微生物，如蓝藻。
2、固氮酶
3、影响固氮作用的因素
（1）、含氮化合物浓度：高了不利于固氮
（2）、O2 的含量：高了不利于固氮
第三节 其它无机元素的循环
无机元素循环与转化的一般途径：
分解过程：首先必须经过微生物胞外酶（水解酶） 的作用，使之水解成可溶性的较简单的单糖后，才 能被微生物吸收分解。 作用过程：
水解
半纤维素——→单糖+ 糖醛酸
糖醛酸再进行好氧或厌氧分解。
4、果胶质的分解
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。存在于植物细胞中。天然 的果胶不溶于水，称为原果胶。 来源：造纸、制麻等。 作用的微生物：细菌（如枯草杆菌、多粘芽 孢杆菌、）真菌（青霉
四、固氮作用
空气中有大量的氮气，但植物和大多数微生物都 不能直接利用它，只有少数微生物可直接利用。 固氮微生物在固氮酶的作用下，把分子氮转化成 氨，进而合成有机氮化合物，称为固氮作用。 N2 +6[H]
固氮微生物 Mg2++ATP
2NH3
有机氮
固氮微生物：细菌、放线菌、蓝藻和古细菌。
1、根据微生物与植物的关系，可将固氮分为3个类型： ①共生固氮菌：只有与其它生物共生时才能固氮的微生物，
第六章 微生物在自然界 物质循环中的作用
碳 素 循 环 氮 素 循 环 硫、磷、铁等其它无机元素的循环
第一节 碳素循环
自然界中含碳物质有CO2、碳水化合物、 脂肪、蛋白质等。在碳循环中，CO2大部分来 源于微生物分解有机物，碳的循环是以CO2为 中心的。
1、微生物分解有机物的一般途径
1、复杂有机物 简单有机物 营养摄取 细胞内加以吸收
分解过程：
水解（原果胶酶）
原果胶——→ 可溶性果胶+ 聚戊糖 水解 果胶甲脂酶
果胶酸+ 甲醇 水解 聚半乳糖酶
半乳糖醛酸
5、淀粉的分解
淀粉分直链和支链两类。是由葡萄糖分子脱水缩 合，以α -D-1,4 葡萄糖苷键（不分支）或α -1,6 键结合（分支）而成。广泛存在于植物种子和果实 中。淀粉也是人类获取的主要食物来源之一。 来源：淀粉厂、酒厂等。 作用微生物：细菌（如枯草杆菌）和霉菌（如青霉、 曲霉等）
硝化作用：在有氧的条件下，氨经亚硝酸细菌和硝 酸细菌的作用转化成硝酸的过程。
广义的硝化作用：
硝化作用：在有氧的条件下，所有含氮有机物或无 机物中的还原态氮进行氧化的过程。
三、反硝化作用
狭义的反硝化作用：在缺氧条件下，硝酸盐经微生物 作用被还原为N2的过程。 广义的反硝化作用：在缺氧条件下，硝酸盐经微生物 作用被还原为亚硝酸、次亚硝酸、NO和N2的过程。
分解过程： 脂肪+ 3H2O 脂肪酶 ——→甘油+ 高级脂肪酸
7、木质素的分解
木质素在植物体内的含量仅次于纤维素和半纤 维素。酸、热水和中性溶剂对它都不起作用，只溶 于碱，是植物残体中最难分解的组分。 来源：以树木、农作物为原料的工业生产，如造纸、 印染等。 作用微生物：在自然界中，能降解木质素的生物极 少。木材的完全降解是真菌、细菌等微生物共同作 用的结果，其中真菌起主要作用。
ห้องสมุดไป่ตู้
分解过程： 淀粉
糊精酶
糊精 麦芽糖苷酶 麦芽糖 葡萄糖苷酶 葡萄糖
6、脂肪的分解
脂肪是甘油和高级脂肪酸所形成的酯，存在于 动植物体内，是人和动物的能量来源，也是许多微 生物的碳源和能源。组成脂肪的脂肪酸几乎都有偶 数个碳原子。 来源：毛纺厂、油脂厂、制革厂等 作用微生物：如细菌中的荧光杆菌、绿脓杆菌、灵 杆菌等，真菌中的青霉、白地霉、曲霉、镰刀霉及 解脂假丝酵母等，某些放线菌和分枝杆菌。
能够分解核酸的微生物很多，细菌、真菌、放 线菌等。
3、其他含氮有机物的分解—尿素
尿素能被许多微生物（尿素细菌）转化成氨，如 尿八联球菌、尿小球菌、尿素芽孢杆菌等。
CO(NH2)2 + 2H2O —→ (NH4)2CO3 —→ 2NH3 + CO2 + H 2O
尿酶
二、硝化作用
狭义的硝化作用：
2、纤维素的分解
纤维素是葡萄糖高分子聚合物，(C6H10O5)n， n=1400-10000。由葡萄糖以β （1→4）糖苷键连接而 成的直链，天然纤维素为无臭、无味白色丝状物。 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。
分解过程：首先必须经过微生物胞外酶（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。
1、无机物的有机质化—吸收、合成作用 2、含无机元素的有机物的分解—分解代谢 3、无机物的氧化与还原 4、无机物的溶解与沉淀
8、烃类的分解
（1）、烷烃 一般过程为逐步氧化生成相应的醇、醛和酸， 而后经β -氧化进入三羧酸循环（TCA），最终分解 成CO2 和H2O。
（2）、烯烃 大多数烯烃比烷烃和芳烃都容易被微生物所利用。 微生物对烯烃的代谢主要是产生具有双键的加氧氧化 物或环氧化物，最终形成饱和或不饱和的脂肪酸，然 后再经β -氧化进入三羧酸循环而被完全分解。 （3）、脂环烃类 所有烃类中脂环烃类对微生物的抵抗力最强。
第二节 氮素循环
地球沉积物中各种形态的氮
氮素的来源
大气中的氮气
生物残体和土壤中的有机氮
一、氨化作用
定义：有机氮化物在微生物的分解作用中释放出氨的过程。
1、蛋白质的水解与氨基酸的转化
蛋白质
多肽 蛋白酶 （胞外酶） 二肽
肽酶 氨基酸 （胞内酶）
能够分解蛋白质的微生物很多，细菌、真菌、 放线菌等。
2、核酸的分解
纤维素酶 2(C6H10O5)n + nH2O nC12H22O11（纤维二糖）
2nC6H12O6
纤维二糖酶 nC12H22O11 + nH2O
葡萄糖被微生物吸收进入体内，进行好氧或厌氧 的分解。
3、半纤维素的分解
存在于植物细胞壁内，是由多种戊糖或己糖组成 的大分子缩聚物，组成中有聚戊糖（木糖和阿拉伯 糖）、聚己糖（半乳糖、甘露糖）己聚糖醛酸（葡 萄糖醛酸和半乳糖醛酸）。含量仅次于纤维素。 来源：造纸废水和人造纤维废水。 作用的微生物：能够分解纤维素的微生物大部分能 分解半纤维素。
②联合固氮菌：必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处
才能固氮的微生物。
③自生固氮菌：能独立进行固氮的微生物，如蓝藻。
2、固氮酶
3、影响固氮作用的因素
（1）、含氮化合物浓度：高了不利于固氮
（2）、O2 的含量：高了不利于固氮
第三节 其它无机元素的循环
无机元素循环与转化的一般途径：
分解过程：首先必须经过微生物胞外酶（水解酶） 的作用，使之水解成可溶性的较简单的单糖后，才 能被微生物吸收分解。 作用过程：
水解
半纤维素——→单糖+ 糖醛酸
糖醛酸再进行好氧或厌氧分解。
4、果胶质的分解
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。存在于植物细胞中。天然 的果胶不溶于水，称为原果胶。 来源：造纸、制麻等。 作用的微生物：细菌（如枯草杆菌、多粘芽 孢杆菌、）真菌（青霉
四、固氮作用
空气中有大量的氮气，但植物和大多数微生物都 不能直接利用它，只有少数微生物可直接利用。 固氮微生物在固氮酶的作用下，把分子氮转化成 氨，进而合成有机氮化合物，称为固氮作用。 N2 +6[H]
固氮微生物 Mg2++ATP
2NH3
有机氮
固氮微生物：细菌、放线菌、蓝藻和古细菌。
1、根据微生物与植物的关系，可将固氮分为3个类型： ①共生固氮菌：只有与其它生物共生时才能固氮的微生物，
第六章 微生物在自然界 物质循环中的作用
碳 素 循 环 氮 素 循 环 硫、磷、铁等其它无机元素的循环
第一节 碳素循环
自然界中含碳物质有CO2、碳水化合物、 脂肪、蛋白质等。在碳循环中，CO2大部分来 源于微生物分解有机物，碳的循环是以CO2为 中心的。
1、微生物分解有机物的一般途径
1、复杂有机物 简单有机物 营养摄取 细胞内加以吸收
分解过程：
水解（原果胶酶）
原果胶——→ 可溶性果胶+ 聚戊糖 水解 果胶甲脂酶
果胶酸+ 甲醇 水解 聚半乳糖酶
半乳糖醛酸
5、淀粉的分解
淀粉分直链和支链两类。是由葡萄糖分子脱水缩 合，以α -D-1,4 葡萄糖苷键（不分支）或α -1,6 键结合（分支）而成。广泛存在于植物种子和果实 中。淀粉也是人类获取的主要食物来源之一。 来源：淀粉厂、酒厂等。 作用微生物：细菌（如枯草杆菌）和霉菌（如青霉、 曲霉等）
硝化作用：在有氧的条件下，氨经亚硝酸细菌和硝 酸细菌的作用转化成硝酸的过程。
广义的硝化作用：
硝化作用：在有氧的条件下，所有含氮有机物或无 机物中的还原态氮进行氧化的过程。
三、反硝化作用
狭义的反硝化作用：在缺氧条件下，硝酸盐经微生物 作用被还原为N2的过程。 广义的反硝化作用：在缺氧条件下，硝酸盐经微生物 作用被还原为亚硝酸、次亚硝酸、NO和N2的过程。
分解过程： 脂肪+ 3H2O 脂肪酶 ——→甘油+ 高级脂肪酸
7、木质素的分解
木质素在植物体内的含量仅次于纤维素和半纤 维素。酸、热水和中性溶剂对它都不起作用，只溶 于碱，是植物残体中最难分解的组分。 来源：以树木、农作物为原料的工业生产，如造纸、 印染等。 作用微生物：在自然界中，能降解木质素的生物极 少。木材的完全降解是真菌、细菌等微生物共同作 用的结果，其中真菌起主要作用。
ห้องสมุดไป่ตู้
分解过程： 淀粉
糊精酶
糊精 麦芽糖苷酶 麦芽糖 葡萄糖苷酶 葡萄糖
6、脂肪的分解
脂肪是甘油和高级脂肪酸所形成的酯，存在于 动植物体内，是人和动物的能量来源，也是许多微 生物的碳源和能源。组成脂肪的脂肪酸几乎都有偶 数个碳原子。 来源：毛纺厂、油脂厂、制革厂等 作用微生物：如细菌中的荧光杆菌、绿脓杆菌、灵 杆菌等，真菌中的青霉、白地霉、曲霉、镰刀霉及 解脂假丝酵母等，某些放线菌和分枝杆菌。
能够分解核酸的微生物很多，细菌、真菌、放 线菌等。
3、其他含氮有机物的分解—尿素
尿素能被许多微生物（尿素细菌）转化成氨，如 尿八联球菌、尿小球菌、尿素芽孢杆菌等。
CO(NH2)2 + 2H2O —→ (NH4)2CO3 —→ 2NH3 + CO2 + H 2O
尿酶
二、硝化作用
狭义的硝化作用：
2、纤维素的分解
纤维素是葡萄糖高分子聚合物，(C6H10O5)n， n=1400-10000。由葡萄糖以β （1→4）糖苷键连接而 成的直链，天然纤维素为无臭、无味白色丝状物。 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。
分解过程：首先必须经过微生物胞外酶（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。
1、无机物的有机质化—吸收、合成作用 2、含无机元素的有机物的分解—分解代谢 3、无机物的氧化与还原 4、无机物的溶解与沉淀
8、烃类的分解
（1）、烷烃 一般过程为逐步氧化生成相应的醇、醛和酸， 而后经β -氧化进入三羧酸循环（TCA），最终分解 成CO2 和H2O。
（2）、烯烃 大多数烯烃比烷烃和芳烃都容易被微生物所利用。 微生物对烯烃的代谢主要是产生具有双键的加氧氧化 物或环氧化物，最终形成饱和或不饱和的脂肪酸，然 后再经β -氧化进入三羧酸循环而被完全分解。 （3）、脂环烃类 所有烃类中脂环烃类对微生物的抵抗力最强。
第二节 氮素循环
地球沉积物中各种形态的氮
氮素的来源
大气中的氮气
生物残体和土壤中的有机氮
一、氨化作用
定义：有机氮化物在微生物的分解作用中释放出氨的过程。
1、蛋白质的水解与氨基酸的转化
蛋白质
多肽 蛋白酶 （胞外酶） 二肽
肽酶 氨基酸 （胞内酶）
能够分解蛋白质的微生物很多，细菌、真菌、 放线菌等。
2、核酸的分解
纤维素酶 2(C6H10O5)n + nH2O nC12H22O11（纤维二糖）
2nC6H12O6
纤维二糖酶 nC12H22O11 + nH2O
葡萄糖被微生物吸收进入体内，进行好氧或厌氧 的分解。
3、半纤维素的分解
存在于植物细胞壁内，是由多种戊糖或己糖组成 的大分子缩聚物，组成中有聚戊糖（木糖和阿拉伯 糖）、聚己糖（半乳糖、甘露糖）己聚糖醛酸（葡 萄糖醛酸和半乳糖醛酸）。含量仅次于纤维素。 来源：造纸废水和人造纤维废水。 作用的微生物：能够分解纤维素的微生物大部分能 分解半纤维素。