浅析微生物代谢的影响因素

浅析微生物代谢的影响因素摘要：微生物代谢是指微生物吸收营养物质维持生命和增殖并降解基质的一系列化学反应过程，包括分解代谢和合成代谢。在分解代谢中，有机物在微生物作用下，发生氧化、放热和酶降解过程，使结构复杂的大分子降解；在合成代谢中，微生物利用营养物及分解代谢中释放的能量，发生还原吸热及酶的合成过程，使微生物生长增殖。对微生物代谢产生影响的因素有许多，某些物理、化学因素、营养物质、人类活动以及对自然环境的改造等都会影响到微生物的代谢。通过对前人微生物代谢影响因素的研究成果进行简略阐述，可系统掌握微生物代谢的影响因素以应用于生产实践。 关键字：微生物代谢 影响因素 前言：微生物代谢多种多样，有些代谢产物具有较高的利用价值，例如，酵母菌、乳酸菌的发酵，此类型微生物代谢需要调节其限制因子以提高代谢速率；而有些微生物代谢过程及其产物却对农业生产以及人类健康造成损失，例如，结核杆菌能够导致人类的结核病，此类型微生物代谢则需要控制其代谢的影响因子以降低微生物活性从而减小危害程度。近年来，科学家利用 biolog 等方法从微生物学、生态学、污水处理、土壤改良等层面研究了微生物代谢的影响因素。对人类有效地控制微生物代谢，用其所利，排其所害，具有重要的价值意义。1 影响微生物代谢的物理因素影响微生物代谢的物理因素不仅有微生物生长繁殖所必须的物理条件，此外还有很多其他因素，例如辐射，人们通常利用这些因素达到灭菌、消毒和防腐的目的。近年来研究发现：温度、900MHz 微波辐射、地域的海拔高度与气象等因素对微生物的代谢具有显著影响。1.1 温度对微生物代谢的影响不同的微生物对温度有着不同的适应性，即具有不同的最低、最适及最高生长温度范围。因此，可分为嗜冷微生物、适中温微生物和嗜热微生物三种。通常情况下，温度较高或较低温都会使得微生物代谢降低甚至停滞13。根据高、低温胁迫对微生物代谢的影响，通常情况下会选用高温进行消毒，利用低温来保存菌种。1.2 微波辐射对微生物代谢的影响微波辐射对人类乃至整个生物界的危害引起广泛的讨论，尤其是目前大多数国家采用的 900MHz GSM 蜂窝网络式的通信制式。因此，了解微波辐射对微生物代谢的影响，对表征微波辐射对生物代谢的影响以及研究人类健康与手机辐射的关系具有一定的意义。在采用模拟辐射方法，通过 Biolog-Ecoh 和 Biolog-FF 板测定，对手机辐射（900MHz 微波辐射）对 4 个小麦根际群落微生物和酵母纯群落利用碳源的影响研究中显示，在模拟辐射胁迫下，经过辐射处理的微生物菌群利用 Biolog-Eco 板中碳源进行生长的速度均有所增加；辐射胁迫处理下，酵母菌对糊精、D-半乳糖、水苏糖、D-松三糖、异麦芽酮糖、D-蜜三糖、戊五醇、D-纤维二糖和 L-鼠李糖的利用能力增强，对 5-磷酸腺苷和腺苷生长的能力降低。上述结果表明，辐射胁迫使得酵母菌碳源嗜好性发生变化，由此可见，900MHz 微波辐射对微生物代谢有明显影响。11.3 地域海拔高度与气象对微生物代谢的影响地域海拔高度与气象对微生物代谢具有明显的影响，尤其是对于空气微生物。在利用Biolog-Eco 解析从生态学的角度对黄山风景区微生物碳代谢多样性特征及生态系统中空气微生物代谢的影响因素时表明，不同景区的空气微生物对碳源利用有显著性差别，并且随着海拔高度的降低，空气微生物群落代谢功能变化较大2。可能是由于不同景区其阳光照射程度、植被种类等自然因素不同，从而使得微生物种类及其代谢方式产生差异。2 影响微生物代谢的化学因素由于某些化学元素是某些微生物群落代谢的能源或者某些酶类的活化因子，而且某些有毒的化学因子会对微生物的代谢生长造成胁迫。但是在日常生活和生产过程中，难免会将某些化学元素或化学因子投入到环境中，因此，了解影响微生物代谢的化学因素对环境的保护与改善具有重要的意义。2.1 对微生物代谢的影响3+据研究：在酸性条件下(pH=2028)， 对 显示了良好的催化氧化作用。3+ 2对反应有较强的抑制作用。 DYB1 在其繁殖过程中，以 为能源，能有效地将2+ 2+转化为 。将这一功能与上述反应相结合，能够维持 浓度，使反应持续进行。2+ 3+ 3+因此， 对微生物代谢具有一定的影响作用。 33+2.2 苯酚对微生物代谢的影响通过MCE、PVDF、PTFE、PES 和Nylon，在不同苯酚胁迫下MBR 膜垢的分析结果表明，有毒基质苯酚对膜垢的影响首先是通过其对MBR中微生物胁迫作用，使得代谢EPS量及其蛋白质和多糖主要成分产生变化；然后再通过不同膜材料对蛋白质和多糖的选择性富集差异，最终形成膜垢的差异。42.3 单嘧磺隆对土壤中微生物代谢的影响通过对单嘧磺隆对土壤微生物的硝化作用、氨化作用影响的研究，表明：高剂量的单嘧磺隆对微生物硝化作用抑制明显，不同浓度的单嘧磺隆对微生物的氨化作用抑制作用差不明显8，而单嘧磺隆富含于除草剂中。因此，对除草剂的使用应当合理化，禁止滥用高剂量的除草剂。2.4 过氧化氢对微生物代谢的影响过氧化氢不仅仅能够提供微生物代谢所需要的氧，还会产生能够对微生物代谢造成胁迫的有毒物质。但是，在过氧化氢对热带假丝酵母发酵生产长链二元酸影响的研究实验中发现，由于过氧化氢提高了对菌体的供氧以及过氧化氢对烷烃转化为长链二元酸的细胞色素P450酶具有诱导作用，因此对热带假丝酵母菌体产酸具有促进作用。83 营养物质对微生物代谢的影响内源呼吸是细胞质进行自身氧化并放出能量的过程，当有机物充足时，细胞质得到大量合成，而内源呼吸则并不显著；当缺乏营养时，则只能通过内源呼吸吸收氧化自身的细胞物质而获得微生物生命活动所需的能量。3.1 糖类对厌氧氨氧化微生物群落代谢的影响通过对厌氧氨氧化微生物利用有机营养情况的探索及对葡萄糖条件下硝酸盐对电子受体反应特性的深入研究，表明糖类对厌氧氨氧化反应具有促进作用，但是，低浓度糖类促进厌氧氨氧化反应促进作用明显，而高浓度不明显11。因此，在厌氧氨氧化微生物的培养过程中，适当控制糖类物质的用量，可以降低培养成本。3.2 贫营养条件下微生物代谢产物在取自CAS和MBR两种典型活性污泥进行贫营养培养试验过程中，MBR污泥中微生物种群非常丰富，而CAS污泥则略显单一，在贫营养条件下两种污泥的微生物种群演替过程非常明显，微生物种群间的相似性变化较大。结果表明：在贫营养条件下，微生物能够通过降解EPS和产出SMP来获取碳源，并且EPS和SMP之间存在一定的相互转化关系。94 人类对微生物代谢的影响人类活动不仅影响着所生存的环境，也间接的影响着周围微生物的生长代谢。通过利用某些微生物的代谢以及微生物与其他条件的相互结合来降低污染，改善环境条件，是人类应当注重和发展的方向，因此，明了人类活动对微生物产生的某些影响势在必行。4.1 人口集中和流量对空气中微生物代谢的影响在利用 Biolog-Eco 解析从生态学的角度对黄山风景区微生物碳代谢多样性特征及生态系统中空气微生物代谢的影响因素时表明，空气微生物群落代谢功能变化较大不仅与海拔有关，还与游客集中和流量有关，因为不同海拔高度、不同人员流量情况下的空气中存在的碳源因子质与量不同，从而对空气微生物群落功能的影响有显著差异。24.2 富营养化河道底泥对微生物新陈代谢的影响在河道的生物修复过程中，随季节的变化水体中悬浮的微生物和底泥表层微生物的新陈代谢能力将有显著差异。此外，当水体受到酸、碱性工业废水的污染时，微生物的生理活性亦将明显降低。据试验表明，通过投加一定量的蔗糖脂肪酸酯表面活性剂可以增强微生物的新陈代谢能力，以增加有机污染物的生物可利用性，从而促进水体的自净功能，提高水体的生物修复效率。54.3 施肥对黑土中微生物群落代谢的影响通过利用Biolog方法对谁惹因子和施肥对单作玉米的黑土中微生物群落影响的研究表明，不施肥时黑土中微生物代谢活性随月均温度的提高而增加，而施肥影响了温度对黑土中微生物代谢活性的作用，并且导致的黑土中微生物代谢碳源分异为：B一甲基-D一葡萄糖苷、葡萄糖一1一磷酸盐和丙酮酸甲脂10。因此，合理施肥与多施用农家肥、有机肥有利于土壤条件的改良。4.4 土壤改良剂和红麻联合修复对多金属污染土壤中微生物群落代谢的影响应用BIOLOG技术对广东省大宝山矿山周边多金属污染土壤修复过程中微生物生态特征的变化进行分析的结果表明，种植红麻后，土壤微生物对胺类和氨基酸类碳源利用能力增强，主要体现在对三一丝氨酸、三一精氨酸、4一羟基苯甲酸、D一苹果酸、D一半乳糖醛酸等碳源的利用能力上，并且施用有机肥+石灰石可以增加红麻根系分泌物的种类和数量。因此，种植红麻前施用改良剂可以显著提高土壤微生物活性12。4.5 重金属与有机物污染对微生物代谢的影响通过采用Biolog实验方法对海河沿线及渤海湾地区沉积物中微生物的代谢活性的分析表明，在重金属污染较高且有机污染水平较低的地区，微生物代谢活性和多样性指数均明显较低；在重金属含量相对较低而有机物污染较高的地区，微生物的代谢活性出现最大值，多样性指数也较高。由此可见，重金属和有机物污染对微生物代谢具有共同的影响作用。6结语：较好的了解和把握微生物的影响因素，不仅能够在微生物培养和生产中提高速率、降低成本从而提高经济效益，对于水污染的合理治理、土壤条件的改善与维护等环境条件的保护方面以及动植物微生物病害的预防与整治具有重要的价值意义。微生物无处不在，但被人类发现并能够成功培养的只有百分之一，较好的掌握微生物的生长代谢，并了解其利与弊还任重而道远。参考文献:1 张明远，谷立坤，余志晟，张洪勋.900MHz微波辐射对微生物代谢参数的影响.国家自然科学基金项目.电子技术研发.2012.10.0072 凌琪，包金梅，李瑞，陶勇，鲍立宁，毛钦焱. Biolog-Eco解析黄山风景区空气微生物碳代谢多样性特征. 安徽合肥应用基础与工程科学学报.2012.01.0073 刘启旺,禾志强,陈江平,胡俊虎.Fe3+离子催化与微生物代谢在烟气脱硫中的协同作用.呼和浩特.内蒙古工业大学电力学院环境工程 2005.10(23)4 张莉.苯酚对膜生物反应体系中微生物代谢及膜污染的影响.苏州大学.硕士学位论文5 杨磊，胥峥，林逢凯，高逸秀，张萌.城市富营养化河道底泥中微生物的新陈代谢能力研究.上海.华东理工大学资源与环境工程学院. 中国环境科学学会学术年会优秀论文集(2006)6 魏志强，王慧，胡洪营，李发生.海河-渤海湾沿线地区沉积物中微生物群落代谢特征.北京.环境科学学报.2008.057 赵涛.磺酰脲类除草剂单嘧磺隆对土壤中微生物代谢的影响及在土壤中残留和分布的初探.南开大学.硕士学位论文8 李书良，焦鹏，曹竹安.流加H2O2对提高供氧及微生物代谢的影响.北京.微生物学报.2002.02(42)9 王盛勇.贫营养条件下微生物代谢产物和生物多样性的研