微生物对化学农药的降解

• (1)将农药吸附于微生物细胞表面，这一过程是一种动态 平衡，也是导致降解初期出现迟缓期的关键阶段。 (2)农药穿透细胞膜进人膜内，在菌量一定时，农药对细 胞膜的穿透率决定了其穿透细胞膜的量，农药对细胞膜的 穿透是降解的限速步骤。农药的这种穿透率与农药分子结 构参数(主要是亲脂性参数和空间位阻参数)密切相关。 (3)农药在细胞膜内通过与降解酶结合发生酶促反应，这 是一个快速过程 。
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微生物降解农药的途径
• 目前对于各种杀虫剂的微生物降解途径已比较清 楚，其主要的降解途径主要有以下几种：
• (1)水解作用(hydrolysis) • (2)脱卤作用(dehalogenation) • (3)氧化作用(oxidization) • (4)硝基还原(nitroreduction) • (5)去氨基(deamination) • (6)轭合作用(conjugation)
微生物对化学农药的降解
09123364 吴梦楠
前言
农药是人们主动投放于环境中数量大、毒性广 的一类化学物质。在过去几十年中，有机氯、 有机磷等农药的开发与应用曾为人类在农、林 业防治病虫害，提高农作物产量中起到了不可 磨灭的作用。但对那些性质比较稳定、难于分 解消失有毒农药的长期、大量使用，已造成严 重的全球性环境污染和生态破坏。近年来，由 于人们对环境和生态平衡的日益重视，生物农 药也引起了人们的广泛兴趣，但就目前的科技 水平来看，化学农药在很长的一段时间内还是 不可替代的，因此解决环境中存在的农药残留 问题已经成为世界各国的研究热点。
微生物降解农药的种类
大量研究证明，自然环境中存在的多种微 生物在农药降解方面起着重要的作用，科 研工作者通过富集培养、分离筛选等技术 已发现了许多能够降解农药的微生物。近 年来，随着有机磷类农药的大量使用和拟 除虫菊醋类、除草剂类农药的兴起，围绕 这类农药的降解微生物的筛选与研究工作 取得了一定的进展。现列举几种农药及其 降解菌，见表1
微生物降解农药的机理
• 微生物对农药的作用方式可分为两大类，一类是微生物直 接作用于农药，通过酶促反应降解农药，常说的农药微生 物降解多属于此类；一类是通过微生物的活动改变了化学 和物理的环境而间接作用于农药。常见的作用方式有矿化 作用、共代谢作用、生物浓缩或累积作用和微生物对农药 的间接作用。微生物通过酶促反应降解农药的方式主要有 氧化、脱氢、还原、水解、合成等几种反应类型. 当微生 物农药的降解作用是由其胞内酶引起时，整个降解过程通 过3个步骤：
➢化学农药的类别 ➢微生物降解农药的途径和机理 ➢影响微生物降解农药的因素 ➢对未来的展望
化学农药的类别
• 自泰勒等人发现DDT的高效杀虫能力以来，不同种类的 农药相继得到了开发和应用。仅杀虫剂类目前就有4类：
• 有机氯类 • 有机磷类 • 拟除虫菊酯类 • 氨基甲酸酯类。
其中有机氯类农药是高残留、生物富集性很强的一类 农药，目前已被禁止生产，但由于已被广泛大量地使用了 多年，因此在环境仍有残留，对环境和人的威胁还很大。 有机磷类、拟除虫菊酯类和氨基甲酸酯类农药尽管残留期 较短，但仍有一定时间的残留期，加之被广泛使用，仍对 土壤、大气和水源等造成了不同程度的污染。
微生物降解 农药的机理
影响微生物降解农药的因素
微生物自身的影响 农药结构的影响 环境因素的影响
展望
近年来，伴随着基因工程和分子生物学研 究技术的发展，科研工作者开始把重心转 移到高效工程菌的构建，采用基因重组技 术，将表达高效降解农药的酶的基因构建 到载体中，经转化获得工程菌，以期提高 起降解作用的特定蛋白质或酶的表达水平， 从而提高降解效率，既能克服一些酶在环 境中不能稳定存在的问题，又保持了酶的 高活性。随着基因工程进一步发展，微生 物在农药降解方面的潜力会得到更充分的 体现。