(环境微生物技术)微生物对污染物的降解和转化.ppt

氧 好氧降解 厌氧降解 有机底物或金属的浓度 适应－驯化 驯化 定向选育微生物的方法与过程，通过人工措施使微生物逐步适应某特定条件，最后获得具有较高耐受力和代谢活性的菌株 适应 诱导酶产生，突变产生新的酶系，代谢调节 来自污染生境的样品（土，沉积物，水等）或筛选现有菌株 用可降解的外源性化合物同类物预富集 以外源性化合物为唯一碳源和能源直接富集 补加碳源，以外源性化合物为唯一氮、磷或硫源进行富集 用复合培养基＋外源性化合物进行预富集 用外源性化合物的同类物不断取代可降解底物 不断减小补加碳源的浓度 外源性化合物的总降解 与变构化合物的降解菌共培养 改变外源性化合物的化学结构，共代谢 治理污染基因工程菌 治理污染基因工程菌构建的基本过程 转化细胞的筛选与鉴定 目的基因的表达 连续发酵与追踪考察 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（1,4-β-D-glucan glucanohydrolase或 纤维素和几丁质分子结构图 纤维素和几丁质分子结构图 endo-1,4-β-D-glucanase，EC3.2.1.4），来自真菌的简称EG，来自细菌的简称Cen、外切葡聚糖酶（1,4-β-D-glucan cellobilhydrolase或exo-1,4-β-D-glucannase，EC.3.2.1.91），来自真菌的简称CBH，来自细菌的简称Cex) 和β-葡聚糖苷酶（β-1,4- glucosidase，EC.3.2.1.21）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。真菌纤维素酶产量高、活性大，在畜牧业和饲料工作中主要应用真菌来源的纤维素酶。 * 半纤维素(hemicellulose)：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、阿拉伯糖和半乳糖等。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。半纤维素由各种碳水化合物以及戊糖和已糖组成。此外，单糖之间的连接方式也有很大的不同。 * 转氨酶大体分为：谷丙转氨酶和谷草转氨酶等。谷丙转氨酶主要存在于肝脏组织中，而谷草转氨酶则存在于心脏及其它的组织器官中。 由于整个肝脏内转氨酶含量约为血中含量的100倍，如果释放的酶全部保持活性，只要1%的肝细胞坏死，便足以使血清中的酶活性增加1倍。又由于肝细胞内转氨酶浓度比血清高1000 ～5000倍，肝细胞内转氨酶也可由于此种浓度差而泄漏入血中。 * 连有四个不同基团的碳原子形象地称为手性碳原子 1、手性碳原子一定是饱和碳原子； 　　2、手性碳原子所连接的四个基团要是不同的。 旋光性：分子的化学结构决定其是否有手性。在有机化合物中，手性分子大多数都含有手性碳原子，所以，一般来说，可以通过判断分子是否有手性碳原子来断定分子是否有手性。含有一个手性碳原子的分子一定是个手性分子。一个手性碳原子可以有两种构型，所以，含有一个手性碳原子的化合物有两种构型不同的分子，它们组成一对对映异构体，一个使偏振光右旋，另一个使偏振光左旋。 * GntR 葡萄糖酸盐 gluconate * Proposed transcriptional regulation of bph genes in P. pseudoalcaligenes KF707 限制石油生物降解的因子 1)油本身的毒性和抗性组分 2)环境条件 3)降解菌 人工合成有机化合物的微生物降解 外源性化学物（xenobiotic） 多氯联苯（PCBs)与Dioxin 去垢剂（detergents) 塑料（plastic) 农药（agricultural chemical) PCB污染事件 例：PCBs（多氯联苯） 1967年，日本米糠油事件 1979年，中国台湾油症事件 1986年，加拿大PCBs泄漏事件 PCBs的典型危害 皮肤和内脏器官受损 导致癌症、免疫力低下 孕妇如果中毒将影响胎儿，发育极慢 神经毒性、行为毒性 日本米糠油事件中PCBs受害者的惨状 金属的微生物转化 汞的转化 砷的转化 硒的转化 铁的氧化和还原 锰的氧化和还原 重金属微生物转化的环境效应 汞的氧化和还原和甲基化 汞的氧化和还原 氧化：柠檬酸细菌，枯草芽孢杆菌，巨大芽孢杆菌 还原：铜绿假单胞菌，大肠杆菌，变形杆菌，酵母 汞的甲基化 产甲烷菌，匙形梭菌，荧光假单胞菌，草分枝杆菌，大肠杆菌，产气肠杆菌，巨大芽孢杆菌，粗糙链孢霉，黑曲霉，短柄帚霉，酿酒酵母 砷的氧化和还原和甲基化 砷的氧化和还原 氧化：