微生物与物质转化
微生物在环境物质循环和污染物转化中的作用—氮循环
自然界中的氮素循环的原理
于是整个氮素循环完成，氮素循环包括固氮作用、氨化 作用、硝化作用和反硝化作用。
自然界中的氮素循环的原理
微生物
有机氮
无机氮 微生物 无机氮
植物及微生物的固定
微生物
微生物 无机氮
微生物 氮气
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自然界中的氮素循环的原理
理解了自然界氮素循环的原理，将为我们在今后学习含 氮污染物的生物降解奠定基础。
生物固氮
生物固氮是指大气中的分子氮通过微生物固氮酶的催 化而还原成氨的过程。
生物界只有原核微生物才具有固氮能力。 每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%左右。
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2. 氨化作用
有机态N被微生物降解形成NH3的过程。
蛋白酶 蛋白质 水解 肽
肽酶 水解
氨基酸 降解 NH3
尿酶
CO(NH2)2+2H2O
(NH4)2CO3
氧化、水解、 还原脱氨基作用
2NH3+CO2+H2O 15
含氮有机物主要有：蛋白质、尿素、尿酸、核酸、几丁质、 氨基酸、胆碱等。
常将有机N转化成氨态和硝态氮的过程统称为矿化作用。 氨化菌主要有：芽孢杆菌、梭菌、色杆菌、变形杆菌、假单
胞菌、放线菌以及曲霉、青霉、毛霉、根霉等。
地球上固氮作用的途径有三种：生物固氮、大气固氮和工业 固氮。
在20世纪以前，土壤中的氮都是在自然氮循环过程中来自大 气。大气中含氮78%，主要通过生物固氮和大气放电固氮进 入土壤。
闪电等高空瞬间放电产生高能，使空气中的氮与水中的氢结 合，形成氨和硝酸。
工业固氮(化学法) 是在高温、高压条件下把氮气转变为氨。 13
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3. 硝化作用
土壤或水体中的氨态氮，在有氧条件下，经自养细菌的 氧化成为硝酸态氮的作用。
微生物生物降解
微生物生物降解微生物是一类广泛存在于自然界中的生物体，它们以其强大的生物降解能力而在环境保护领域中扮演着重要角色。
微生物能够降解各种有机物质，包括有害物质和污染物，通过将其转化为较为稳定和无害的物质，起到净化环境的作用。
本文将着重介绍微生物生物降解的原理、应用和前景。
一、微生物生物降解的原理微生物降解是指微生物通过代谢活动将有机物质分解为较简单的化合物的过程。
微生物产生的酶能够解耦有机物质的化学键，将其转化为小分子物质、二氧化碳和水等。
这种降解作用在自然界中发挥着很重要的作用，促进了有机物质的循环和再利用。
微生物生物降解的过程主要包括三个阶段，即生物液化、生物分解和生物稳定。
在液化阶段，微生物通过酶的作用将固体有机物转化为水解产物。
在分解阶段，水解产物被进一步代谢为有机酸、醇、醛等。
最后，在稳定阶段，微生物将这些有机物进一步氧化为二氧化碳和水。
二、微生物生物降解的应用领域微生物生物降解的应用非常广泛，涵盖了环境污染治理、农业生产以及生物能源开发等领域。
在环境污染治理方面，微生物降解被广泛应用于土壤和水体的污染修复。
例如，通过引入能够降解重金属、有机物或石油污染物的微生物菌株，可以加速土壤和水体的恢复过程，减少有害物质对环境和人类健康的危害。
在农业生产方面，微生物降解也发挥着重要作用。
通过利用能够分解植物残渣、动物粪便等有机废弃物的微生物，可以实现有机废弃物的高效利用，并通过微生物的代谢作用释放出有机肥料。
这不仅能够提高土壤肥力和农作物产量，还能够减少化肥的使用量，对环境具有积极的影响。
在生物能源开发方面，微生物生物降解也被应用于生物质能源的生产过程中。
微生物通过降解植物纤维素、木质素等复杂有机物质，释放出可用于发酵或产生生物气体的简单糖类和有机酸。
这种生物能源生产方式在可再生能源领域具有重要的意义，有助于减少对传统能源资源的依赖。
三、微生物生物降解的前景微生物生物降解在环境保护和可持续发展方面具有巨大潜力。
微生物在环境物质循环和污染物转化中的作用—重金属的微生物转化
小结
重金属微生物转化金属离子的生物毒性 典型重金属的微生物转化原理 重金属微生物转化的应用2.1电镀废水的生物处理
（3）工艺流程
2.1电镀废水的生物处理
（4）技术关键
本技术对废水成分变化的适应性强，各金属离子浓度 的范围为：铬1mg／L～1000mg／L，锌1mg／L～1000mg／L， 铜1mg／L～1000mg／L，镍1mg／L～500mg／L，镉1mg／ L～500mg／L。本技术不仅能处理单一的金属废水，也可 处理混合的金属废水。废水的pH值可在4～8范围内变化。 每天处理废水量可达1m3～1000m3以上。
重金属微生物转化的应用
重金属微生物转化的应用
微生物转化主要应用在对含重金属的废水处理中。主 要是利用微生物在自然条件下或人工诱导下产生的抗重金 属毒性的酶，通过酶与重金属结合形成失活晶体或促进重 金属排出体外等机制对重金属进行解毒。
2.1电镀废水的生物处理
（1）基本原理 用从电镀污泥中获得的SR系列复合功能菌，高效还原
2.2 硫酸盐生物还原法处理含锌废水
（1）基本原理 硫酸盐生物还原法处理含锌废水其原理是利用硫酸盐
还原菌SRB在厌氧条件下产生硫化氢，硫化氢和废水中的 重金属反应，生成金属硫化物沉淀以去除重金属离子。
2.2 硫酸盐生物还原法处理含锌废水
（2）工艺流程
2.2 硫酸盐生物还原法处理含锌废水
（3）工艺说明
鱼类体表粘液中有许多含有甲基化辅酶的微生物，他们 将无机汞转化为甲基汞，动物和人体肠道中的细菌大部分也 具有这种功能，因此甲基汞中毒是由微生物造成的。
名词解释微生物的转化
名词解释微生物的转化微生物的转化是指微生物在不同环境条件下发生一系列物质和能量的转变过程。
微生物是一类极小的生物体，由细菌、真菌、病毒、藻类等多种微生物组成。
它们广泛存在于水土空气以及人体内外，对生物圈的循环和能量转化具有重要影响。
在自然界中，微生物的转化发挥着至关重要的作用。
首先，微生物参与了有机物的分解和循环过程。
例如，腐生菌具有分解有机质的能力，使得有机物能够被转化为无机物，从而供给其他生物的生长和发育。
此外，微生物还参与了氮、磷、硫等元素的转化过程，使这些元素能够在生态系统内得到循环利用。
微生物转化的过程，促进了生物圈中能量和物质的不断流动，维持了地球生态系统的平衡。
其次，微生物的转化也在农业和工业生产中发挥着重要作用。
在农业生产中，利用微生物的转化过程可以改良土壤和提高农作物产量。
例如，红固氮菌能够将空气中的氮气转化成植物可利用的氨态氮，为农作物提供充足的氮源。
此外，微生物还能分解有机肥料和农药残留物，减少对环境的污染。
在工业生产中，利用微生物的转化过程可以合成各种有用的化合物。
例如，工业生产中的酶制剂、抗生素和酒精等都是通过微生物的转化合成的。
微生物的转化还具有传染病防治和环境保护方面的意义。
微生物是许多传染病的病原体，通过研究微生物的转化过程，可以更好地理解病原微生物的传播途径和感染机制，从而针对性地制定防治措施。
例如，研究病毒的转化机制可以帮助我们防治病毒性感冒和艾滋病等传染病。
此外，微生物的转化还能帮助降解污染物，净化环境。
例如，一些菌种具有对重金属、石油类污染物等的降解能力，可以用于污染土壤和水体的修复。
微生物的转化是一个复杂而精细的过程，涉及到许多生物化学反应和代谢途径。
其转化能力的多样性和适应性使得微生物在不同环境中都能发挥重要作用。
在微生物的转化过程中，一些微生物会产生代谢产物，例如酶、激素和抗生素等。
这些代谢产物不仅在生物医药和食品工业中有广泛的应用，还具有重要的科学研究价值。
微生物对污染物的降解与转化
微生物对污染物的降解与转化微生物的一大特点，是代谢类型的多样性，自然界存在的各种物质，特别是有机化合物，几乎都可找到使之降解或转化的微生物。
就是随着工业发展，排入环境引起环境污染的许多人工合成物，由于微生物繁殖迅速，个体微小，比表面大等特点，它们较其他生物更易适应环境，已有不少证据表明，微生物“正学着”对付众多的“陌生的”人造化合物。
可见微生物对污染物的降解和转化具有巨大的潜力。
（1）微生物对无毒有机物的降解无毒有机物主要是生活废弃物。
很多微生物都有能力降解这为在污染物。
微生物通过好氧分解或厌氧分解来分解有机物。
（2）微生物对有毒有机物的降解有毒有机物一般属于难生物降解性物质和不可生物降解性物质。
研究这些有机物的可溶解性，从环境保护角度来看，具有重要的实践意义。
①农药农药是除草剂、杀虫剂、杀菌剂等化学药剂的总称。
由于农药对粮食生产的重要，目前全世界农药的总产量已达200多万吨，品种约有500余种，常用的也有100种。
而当前使用的农药多是有机氯制剂、有机磷制剂和有机汞制剂。
这些有毒化合物在环境中的存留时间一般较长。
因此，大量农药累积于自然环境中，对人和动物具有严重的危害。
微生物与农药之间的关系可概括成两个方面。
一方面农药抑制土著种群的数量和作用可用于杀害和抑制某些有害种类；另一方面，几乎全部现代农药都是有机的，因而可以想象微生物可以代谢这些药物，改变和破坏它们的毒性。
现已了解，环境中有机农药的消失，主要是由于微生物的降解作用。
并已从土壤、水体、污泥、污水中分离到能降解农药的细菌、放线菌、真菌等微生物。
由此，可利用微生物降解有机污染物。
微生物以两种方式降解农药，一种方式是以农药作为生长的唯一碳源和能源，有时还作为唯一的氮源，而使农药降解，具有这种能力的微生物很多，其中假单胞菌属、诺卡氏菌属及曲霉属中的一些种类最为突出；另一种方式是通过共代谢作用，即微生物从其它化合物获得碳源和能源后，才能使农药转化甚至完全降解。
微生物降解有机物的过程
微生物降解有机物的过程引言：有机物是地球上存在的一种重要化学物质，包括植物、动物和微生物的遗体、排泄物等。
这些有机物质在自然界中会被微生物降解，转化为无机物，并进一步参与到生物循环中。
微生物降解有机物的过程是一个复杂而精密的生物化学过程，本文将从有机物的来源、微生物的种类、降解的机制等方面进行探讨。
一、有机物的来源有机物的来源广泛，包括植物和动物的遗体、排泄物、残渣等。
植物的遗体主要是由纤维素、木质素等组成，而动物的遗体则主要由蛋白质、脂肪等组成。
此外，人类的生活垃圾中也含有大量的有机物质。
二、微生物的种类微生物是指尺寸较小的生物体，包括细菌、真菌和原生动物等。
这些微生物在自然界中广泛存在，它们通过吸收、分解和转化有机物质来维持自身的生命活动。
1.细菌细菌是一类原核生物，它们在微生物降解有机物的过程中起到了重要的作用。
细菌可以分解多种有机物质，包括蛋白质、脂肪和碳水化合物等。
例如，厌氧细菌可以降解有机物质产生甲烷，而厌氧细菌则可以将甲烷氧化为二氧化碳。
2.真菌真菌是一类真核生物，它们通过分解有机物质来获取能量和营养物质。
真菌对纤维素和木质素等复杂的有机物质具有较强的降解能力。
例如，木霉菌可以分解纤维素，将其转化为可溶性的糖类物质。
3.原生动物原生动物是一类单细胞的真核生物，它们通过摄食有机物质来获取能量和营养物质。
原生动物主要分解蛋白质和碳水化合物等有机物质。
例如，草履虫可以通过吞噬细菌等微生物来获取能量。
三、降解的机制微生物降解有机物的过程主要包括分解、转化和吸收三个步骤。
1.分解微生物通过产生特定的酶来分解有机物质。
酶是一种生物催化剂，它可以加速有机物质的分解反应。
不同的有机物质需要不同的酶来进行分解，例如，蛋白质需要蛋白酶来分解，纤维素需要纤维素酶来分解。
2.转化分解后的有机物质会被微生物进一步转化为无机物质。
这个过程涉及到多种生化反应，包括氧化、还原和酸碱中和等。
转化的产物包括二氧化碳、水和无机盐等。
生态系统中微生物的物质循环和能量转化
生态系统中微生物的物质循环和能量转化生态系统是由生物和非生物组成的，其中非生物包括土壤、水和空气等，而生物则包括植物、动物和微生物等。
这些生物和非生物因素之间相互作用，形成了一个生态系统。
在这个系统中，微生物发挥着至关重要的作用，他们的活动通过物质循环和能量转化，影响着整个生态系统的平衡。
一、微生物的物质循环微生物在生态系统中具有极其重要的作用，他们在生态系统中的物质循环中起到了至关重要的作用。
微生物是分解有机物和未能分解的物质的主要生物，是许多生物循环中的关键性生物物质。
在微生物的作用下，大量的有机物质被分解并释放出来，这些物质又为生物的生存提供了强有力的支持，甚至促进着更多的有机物质生产。
1. 微生物分解有机物质微生物不同于其他的生物，他们能够在没有氧气的情况下分解有机物质，并将其转化为营养成分，以支持其他的生命。
许多微生物所分解的物质包括了植物和动物的残渣（如叶片、枝干、死亡的动物和植物等），这些残渣经微生物的作用而变成了土壤中的有机物。
微生物通过吞噬残渣并分解其成分，将其中的碳、氮、磷等元素与土壤中的无机物质混合，形成了肥沃的土壤。
这种土壤中含有丰富的营养物质，可为植物和其他生物提供广泛的生存条件。
2. 微生物分解还原性无机物还原性无机物包括了硫酸盐和硝酸盐等，这些物质具有很高的极性和危险性。
但是，微生物能够利用这些化学物质并将其转化为有机物质以支持生命活动。
硫酸盐和硝酸盐微生物在介质中的还原性无机质含量高，因此它们对于微生物的养分需求非常重要。
二、能量转化在生态系统中，微生物发挥了至关重要的作用，通过他们的活动，生态系统可以保持着相对稳定的状态，稳定地进行着能量转化和物质的循环。
微生物在生态系统中的能量转化过程中，发挥了关键性的作用。
1. 微生物降解物质所释放出来的能量微生物分解物质，所释放出来的能量是非常重要的。
当有机物质被分解时，释放出来的能量可以被微生物所利用。
微生物通过这种方式获得了能量，以支持自己的生命活动。
微生物对污染物的降解和转化
微生物对污染物的降解和转化•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第一节有机污染物的生物净化机理•净化本质——微生物转化有机物为无机物•依靠——好氧分解与厌氧分解一、好氧分解•细菌是其中的主力军•原理：好氧有机物呼吸• C → CO2 + 碳酸盐和重碳酸盐•H → H2O• N → NH3→ HNO2→ HNO3•S → H2SO4•P → H3PO4•二、厌氧分解•厌氧细菌•原理：发酵、厌氧无机盐呼吸C → RCOOH（有机酸）→CH4 + CO2•N → RCHNH2COOH →NH3（臭味） + 有机酸（臭味）•S →H2S（臭味）•P → PO3-4•水体自净的天然过程中厌氧分解（开始）→好氧分解（后续）第二节各类有机污染物的转化一、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。
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•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。
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燃烧
呼吸作用动 植物及微生 物
甲烷氧化细菌 需氧 CH4 产甲烷细菌 甲基化合物 光合 细菌 沉积作用 厌氧呼吸、发 酵厌氧微生物， 包括光合细菌 CO2 厌氧
有机化合物 （CH2O） n
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。 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。
（四）淀粉的转化
淀粉的种类
直链淀粉（α-1,4-糖苷 键结合） 支链淀粉（α-1,6-糖苷 键结合）
淀粉的降解途径 1、枯草杆菌将淀粉分解为 CO2 2、根霉和曲霉先将淀粉转 化为葡萄糖，接着由酵母 菌将葡萄糖发酵为乙醇和 CO2 3、梭状芽孢杆菌参与发酵 4、丁酸梭状芽孢杆菌参与 发酵
（六）木质素的转化
木质素是由四种醇单体（对香豆醇、松柏醇、5-羟基松柏 醇、芥子醇）形成的一种复杂酚类聚合物，是构成植物细 胞壁的成分之一，具有细胞相连的作用。 因单体不同，可将木质素分为3种类型： 由紫丁香基丙烷结构单体聚合而成的紫丁香基木质素（ syringyl lignin，S-木质素） 由愈创木基丙烷结构单体聚合而成的愈创木基木质素（ guajacyl lignin，G-木质素） 由对-羟基苯基丙烷结构单体聚合而成的对-羟基苯基木质 素（hydroxy-phenyl lignin，H-木质素）； 裸子植物主要为愈创木基木质素（G），双子叶植物主要含 愈创木基-紫丁香基木质素（G-S），单子叶植物则为愈创 木基-紫丁香基-对-羟基苯基木质素（G-S-H）。
淀粉酶(amylase)一般作用于可溶性淀粉、直链淀粉、糖元 等α-1,4-葡聚糖，水解α-1,4-糖苷键的酶。根据作用的 方式可分为α-淀粉酶与β-淀粉酶。 （1）α-淀粉酶：广泛分布于动物（唾液、胰脏等）、植 物（麦芽、山萮菜）及微生物。以Ca2+为必需因子，既作 用于直链淀粉，亦作用于支链淀粉，无差别地切断α-1， 4-链，引起底物溶液粘度的急剧下降和碘反应的消失（故 又称为液化酶），最终产物在分解直链淀粉时以麦芽糖为 主，还有麦芽三糖及少量葡萄糖。在分解支链淀粉时，除 麦芽糖、葡萄糖外，还生成分支部分具有α-1,6-键的α极限糊精。 （2）β-淀粉酶：从非还原性末端逐次以麦芽糖为单位切 断α－1,4-葡聚糖链。主要见于高等植物中（大麦、小麦 、甘薯、大豆等），但也在细菌、牛乳、霉菌中存在。直 链淀粉能完全分解得到麦芽糖和少量的葡萄糖；作用于支 链淀粉或葡聚糖的时候，切断至α－1,6-键的前面反应就 停止了，因此生成分子量比较大的极限糊精。
α/β水解酶折叠结构:包含一个被 α-螺旋包围着的以平行 β-片层结构为主的核，β-折叠片之间通过α-螺旋相连接 。α-螺旋和β-折叠的数目和空间排列方式不同的脂肪酶不 尽相同。亲核催化三元组Ser—His—Asp或Ser—His—Alu存 在于脂肪酶的催化部位，而催化部位被埋在分子中，表面被 对它们起保护作用的α-螺旋盖状结构覆盖。
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。
（三）果胶质的转化
果胶(Pectin)是一组聚半乳糖醛酸，水溶性，分子量5-30 万。在适宜条件下其溶液能形成凝胶和部分发生甲氧基化（甲 酯化，形成甲醇酯）,其主要成分是部分甲酯化的α-(l,4)-D聚半乳糖醛酸，残留的羧基单元以游离酸的形式存在或形成铵 、钾、钠和钙等盐。 果胶存在于植物的细胞壁和细胞内层，为内部细胞的支撑 物质。不同的蔬菜，水果口感有区别，主要是由它们含有的果 胶含量以及果胶分子的差异决定的。柑橘、柠檬、柚子等果皮 中约含30％果胶，是果胶的最丰富来源。 按果胶的组成可有同质多糖和杂多糖(最常见)两种类型： 同质多糖型果胶如D-半乳聚糖、L-阿拉伯聚糖和D-半乳糖醛酸 聚糖等；杂多糖果胶由半乳糖醛酸聚糖、半乳聚糖和阿拉伯聚 糖以不同比例组成，通常称为果胶酸。部分甲酯化的果胶酸称 为果胶酯酸。天然果胶中约20％～60％的羧基被酯化，分子量 为2万～4万。果胶广泛用于食品工业，适量的果胶能使冰淇淋 、果酱和果汁凝胶化。
纤维素酶降解纤维素的机理研究
纤维素酶是多组分酶系，且底物结构极其复杂。由于 底物的水不溶性，纤维素酶的吸附作用代替了酶与底物形 成的ES复合物过程。纤维素酶先特异性地吸附在底物纤维 素上，然后在几种组分的协同作用下将纤维素分解成葡萄 糖。 1950年，Reese等提出了C1-Cx假说，认为必须以不同 的酶协同作用，才能将纤维素彻底的水解为葡萄糖。协同 作用一般认为是内切葡聚糖酶(C1酶)首先进攻纤维素的非 结晶区，形成Cx所需的新的游离末端，然后由Cx酶从多糖 链的还原端或非还原端切下纤维二糖单位，最后由β-葡聚 糖苷酶将纤维二糖水解成二个葡萄糖。 纤维素酶的协同作用顺序不是绝对的，C1-Cx和β-葡聚糖 苷酶必须同时存在才能水解天然纤维素。若先用C1酶作用 结晶纤维素，然后除掉C1酶，再加入Cx酶，如此顺序作用 却不能将结晶纤维素水解。
产脂肪酶的微生物有65个属，主要集中在黑曲霉 、假丝酵母、根霉、假单胞菌、链霉菌和碱假单 胞菌等菌株。另外，通过基因重组技术，开发出 许多新的、具有特定功能的脂肪酶。如为提高扩 展青霉FS1884脂肪酶活性，采用一步突变法对脂 肪酶的基因进行体外定点诱变，突变体脂肪酶活 性比野生型提高5％ 。解脂耶氏酵母菌突变体脂 肪酶产量是未突变菌株的35倍。黏质沙雷菌8000 (Serratia marcescer 8000)突变体脂肪酶产量是 未突变菌株的3倍 。把Rhizopus delemar脂肪酶 基因的94位Phe替换成Asp后，活性提高了2倍 。 把209位Val和112位Phe分别换成Trp后，对丁酸甘 油酯的水解活力增加了近80倍。
二、 碳循环
自然界中含碳物质有CO2、碳水化合物、脂 肪、蛋白质等。碳的循环以CO2为中心。 在碳循环中，CO2大部分来源于微生物分 解有机物，另外，由于CO2同时也参与氧循 环，因此，实际上C和O循环是相互关联的 。 CO2可以成为植物、藻类的碳源。
（CH2O）n 有机化合物
碳 素 循 环
藻类、绿色植 物、蓝细菌等
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 菌 —— 青霉、乳霉、曲霉 丝状菌 —— 放线菌、分支杆菌 真
途径：水解+β氧化
脂肪酶(Lipase，EC3．1．1．3，甘油酯水解酶) 是指催化酯酰甘油水解的一类酶的总称，生成脂 肪酸、甘油和甘油单酯或二酯。是单纯蛋白质的 酶类，是一类特殊的酯键水解酶，天然底物是长 链脂肪酸酯，既可以在两相系统(油、水界面)中 起作用，也可以在水相中起作用。脂肪酶可催化 由不同底物出发的水解和合成反应，且反应不需 要辅酶，反应条件温和，副产物少。因此，脂肪 酶在食品工业、医药卫生、化学化工、环境保护 、能源开发等领域的应用十分广泛，已成为生物 技术和有机合成方面应用最广泛的一类酶。
7、微生物与物质循环
一、 氧循环
大气中的O2（包括水体）
动物、原生生物、微生物 植物、藻类、蓝细菌等
呼吸作用 CO2
光合作用
目前大气氧气含量为21%，一天中落日前最高，日出时最低。 污染严重的城市氧气含量更低。大气CO2含量为0.032% （320ppm），正逐渐增加。
O2在大气中分布均匀，而在水体中有垂直方 向上的变化。 无论是O2还是CO2 ，除了在大气中的含量以 外，它们在水体（海洋）中的含量，也是不 可忽视的。 此循环的平衡，具有十分重要的意义，如维持 大气中CO2的浓度。 [CO2]增高→温室效应→地球温度增高→？？
C1酶
Cx酶
（二）半纤维素的转化
是由几种不同类型的单 糖构成的异质多聚体， 这些糖是五碳糖和六碳 糖，包括木糖、阿伯糖 、甘露糖和半乳糖等。 半纤维素木聚糖在木质 组织中占总量的50%，它 结合在纤维素微纤维的 表面，并且相互连接， 这些纤维构成了坚硬的 细胞相互连接的网络。
木聚糖酶
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
同质多糖型果胶
杂多糖果胶
鼠李糖
果胶酶是分解果胶质的原果胶酶、果胶酯酶以及 聚半乳糖醛酸酶的总称。原果胶酶能够水解不溶 性原果胶为水溶性果胶，切断聚甲氧基半乳糖醛 酸和阿拉伯糖之间的化学键；果胶酯酶能够分解 水溶性果胶分子中的甲氧基（-0CH2）与半乳糖醛 酸之间的酯键，形成半乳糖醛酸和甲醇；聚半乳 糖醛酸酶能切断果胶酸的α-1,4-糖苷键，形成游 离的半乳糖醛酸。
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纤维素酶结合在细胞质膜上，是表面酶。真菌和 放线菌的纤维素酶是胞外酶，可分泌到培养基中。 纤维素酶根据其催化反应功能的不同可分为内切葡聚 糖酶（C1酶），来自真菌的简称EG,来自细菌的简称Cen；外 切葡聚糖酶（Cx酶），来自真菌的简称CBH,来自细菌的简称 Cex和β-葡聚糖苷酶（简称BG）。内切葡聚糖酶随机切割纤 维素多糖链内部的无定型区,产生不同长度的寡糖和新链的 末端。外切葡聚糖酶作用于这些还原性和非还原性的纤维素 多糖链的末端,释放葡萄糖或纤维二糖。β-葡萄糖苷酶水解 纤维二糖产生两分子的葡萄糖。
•木质素存在于除苔藓和藻类外所有植物的细胞壁中