环境微生物学（09微生物与物质循环）.pptVIP

第五节 磷循环 磷是生物体的重要元素。 含磷的化合物有：含磷有机物（核酸、磷脂等），无机磷化合物（可溶的，不可溶）。 不可溶的Ca3(PO4)2，不能被植物吸收利用 无机磷可以为植物所吸收利用，在食物链中传递，而一部 分则以不溶性形式沉淀下来，离开了循环。这就是磷循环 是不完全循环的原因所在。 一、磷的循环过程 二、磷循环过程中微生物的作用 1.有机磷的矿化作用 许多异养微生物在分解有机碳化物的同时也能分解有机磷化物。包括细菌、放线菌和真菌的一些种类，都能进行有机磷化物的矿化作用。 2.难溶性无机磷的转化 难溶性的无机磷，如磷酸钙，可以和异养微生物生命活动产生的有机酸和碳酸，硝酸细菌和硫细菌产生的硝酸和硫酸等作用，转变成可溶性磷酸盐。 3.磷的同化作用 可溶性的无机磷化合物能被微生物同化为有机磷，成为活细胞的组分。在水体中，磷的同化主要是由藻类进行的，并沿食物链传递。 第九章微生物在环境物质循环中作用 主要内容： 主要物质的循环 微生物对有机物的降解过程 一、物质循环与生物 在生态系统中，物质是循环的。物质循环包括天然物质循 环和污染物质的循环，其实从本质上看，两者并没有太大 的区别。但是，污染物质的进入，会影响原有的物质循环 的某些环节。 事实上，在当今地球上，已经很难找到不带有人为影响的 完全的自然过程。 推动物质进行循环的作用包括物理、化学和生物的作用， 其中生物起到了主导的作用，而微生物在这当中又占了极 重要的地位。 第一节 自然界的物质循环 微生物是自然界中的分解者，它们能将有机物分解成无机 化合物，在此过程中微生物获得能量及营养物质以合成自 身细胞，然后，微生物又成为其他生物，特别是浮游生物 的食物，从而形成自然界中的食物链（或食物网）。 此外，很多自养微生物还可以利用无机化合能或光能和无 机化合物合成自身细胞而进入食物链，所以说微生物在营 养元素的循环及食物链中起着非常重要的作用。 营养元素的这种循环使用也被称为生物地球化学循环 （biogeochemical cycling）。 二、水循环是物质循环的核心 1、水循环的作用 全球水循环是最基本的生物地化循环，它强烈地影响着 其他所有各类物质的生物地化循环。水循环的主要作用 表现在三个方面： (1)水是所有营养物质的介质 (2)水对物质是很好的溶剂 (3)水是地质变化的动因之一 2、水循环的过程 第二节 碳循环 一、碳循环 自然界中含碳物质有CO2、碳水化合物、脂肪、蛋白质等。 碳的循环是以CO2为中心的。 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。 碳循环 二、微生物在碳循环中的作用 微生物在碳循环中的作用，主要体现在两个方面，一是 通过光合作用固定CO2，二是通过分解作用再生CO2。 由于含碳有机物的种类极其多样，不同有机物能被不同 微生物分解，在自然界中参与有机物分解的主要是细菌 、真菌和放线菌。 能固定CO2的微生物包括光能自养和化能自养微生物，目 前发现有五条固碳途径。很多固碳能力较强的菌均是古 菌。 三、微生物对主要含碳化合物的转化和分解 自然界中存在大量含碳化合物，微生物还可以对来自生 物的各种有机物进行转化和分解。甚至对一些人工合成 的有机物和难降解的有机物，微生物也能以一定方式参 与其转化过程中。 1、纤维素的转化 纤维素是葡萄糖的高分子聚合物，(C6H10O5)n，n=1400-1000 来源：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。 纤维素酶（内切/外切酶） 2(C6H10O5)n + nH2O → n C12H22O11（纤维二糖） 纤维二糖酶 n C12H22O11 + nH2O → 2n C6H12O6 ? 葡萄糖被微生物吸收进入体内，进行好氧或厌氧的分解。 2、半纤维素的转化 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）。 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具有一定 的分解半纤维素能力。 作用过程： 半纤维素酶 半纤维素 → 单糖 +