43微生物在自然界物质循环中的作用

1、4.3微生物在自然界物质循 环中作用主要内容: 碳循环 氮循环 硫循环 磷循环第一节碳循环、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cc)2为中心的。在碳循环过程中，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。 co”可以成为植物、藻类的碳源。碳循环1、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, 一是通过光合作用和化能合成作用来固定cc>2，二是通过分解作用再生co2。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、

2、真菌和放线菌。第二节氮循环自然界中的氮元素有：分子氮（空气中的 n2）、有机氮（蛋白质等）、无机氮（nhf、 no3等）。在生物的协同作用下，三种形式的氮互相转 化，构成循环。其中，微生物在转化中起着重 要作用。、氮循环的过程硝化细菌硝化作用no2同化蛋白质 厂叽基no2亚硝基单胞菌固氮作用反硝化作用 在水生境中蛋白质月的nhq基作n備巴氏梭菌n2o n21、微生物在氮循环中的作用（一）蛋白质水解与氨基酸转化1蛋白质的水解蛋白质是生物细胞的主要成分，由许多氨基酸连接 而成（几一几百万的分子量）。蛋白质的分解，首先也是水解，才能进入微生物细胞内。蛋白质兰%示）瞬蛋白酶b 一肽肽酶a氨基酸能够分解

3、蛋白质的微生物很多，细菌、真菌、放线o2氨基酸转化(1)脱氨氨化作用：有机氮化合物在脱氮微生物的作用下 脱氨基产生氨。例如：氨基酸一一不含氮的有机物(酸)+nh3经脱氨基后形成的有机酸和脂肪酸，在微生物的 作用下继续分解。(2)脱竣氨基酸脱去竣酸基(co?),产生胺。多由腐 败细菌和霉菌引起，二元胺对人有毒。胺是合 成细胞成分的重要的起始物，尤其使诸如nad等辅酶的合成。例如：ch3chnh2cooh f ch3ch2nh2 + co2 （丙氨酸）（乙胺）h2n（ch2）4chnh2cooh f h2n（ch2）5nh2（赖氨酸）（尸胺）(二)尿素的氨化人、畜尿中含有尿素，印染工业中的印花浆用

4、尿素 作膨化剂和溶剂，故印染废水中含有尿素。尿素能 被许多微生物(尿素细菌)转化成氨，如尿八联球 菌、尿小球菌、尿素芽抱杆菌等。co(nh2)2 + 2h2o f (nh4)2co3 f 2nh3 + co2 + h2o碳酸较，很不稳定（三）硝化作用在有氧的条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的 作用，氨转化成硝酸。（消耗溶解氧）硝化分二步进行：2nh3 + 3o2 2hno2 + 2h2o + 619kj（亚硝酸细菌）2hno2 + o2 2hno3 +201kj（硝酸细菌）亚硝酸细菌和硝酸细菌是好氧的，世代时间很长（从十几小时到几天）o（四）反硝化作用发生反硝化的条件是： 硝酸盐存在（提供电子受

5、体）、 有机物存在（提供能量） 缺氧。反应过程，有三种结果：hno3nh3hno3比hno3hno2环境工程最关心的反硝化作用：在缺氧条件下，硝 酸盐被还原为氮气的过程。在环境工程中，涉及反硝化作用的主要是：no3-n2反硝化作用的意义： 土壤中发生反硝化作用，会降低土壤的肥力； 污水生物处理的二沉池中发生反硝化作用，产 生的氮气会把池底的沉淀污泥带上浮起， 影响出水水质； 利用反硝化作用，可以去除水中的氮（生物脱 氮）。（五）固氮作用在固氮微生物的固氮酶的作用下，把分子氮转化成 氨，进而合成有机氮化合物，称为固氮作用。固氮微生物：细菌（根瘤菌、固氮菌等）和蓝藻 固氮酶n2 + 6e- + 6

6、h + natp 2nh3 + nadp + npi固氮酶对o2敏感，所以好氧固氮菌在体内形成独 特的防护机制，保护固氮酶的活性。生物固氮与固氮作用大气中的八物固氮旳微生物大气中的叫nh高温、高压人气中肌涵祐叽工业固氮高能固氮（电离固贏）闪电n2 +h2o > nh3+hno每年牛物固氮的总量占地球上固氮总量的90%左右,生物固氮在地球的氮循坏中具有十分垂耍的作用。 一、概念：是指将大气中的氮还原成氨的过程二、固氮微生物的种类概念：是指与一些绿色植物互利共生的固氮微生物2、代表生物：根瘤菌（属于细菌） 共生特性：不同的根瘤菌，各自只能侵入一 种或多种特定种类的豆科植物 共生关系豆科植物为

7、根瘤菌提供有机物， 根瘤菌为豆科植物提供氨i w物共生固氮微右ei根瘤与根瘤菌根瘤菌是与豆科等植物互利共生的一类细菌。能 够将大气中的氮还原为氨供给豆科植物，同时又 从豆科植物体中获取有机物。根瘤是根瘤菌侵入豆科植物根部后不断繁殖，刺 激根内薄壁细胞，导碱这些细胞强烈的分裂和生 长，从而使根部局部膨大形成瘤犬突意，即根瘤自生固氮微生物 1、概念：是指在土壤中能够独立 进行固氮的微生物 2、代表生物：（属于细菌）：具有较强的固氮能力 ,并且能够分泌生长素，促进植物生长和果实发 育固氮微生物的种类小麦、水稻有没 有固氮能力？豆科植物有没 有固氮能力？根瘤菌 > 共半固氮微生物的i棒槌形、t字

8、形.y字形圆褐固氮菌 自生固氮微生物 的代表“8円字形r共生固氮微生物 i 楸携hq氮能力时的状态.自生固氮微生物固氮微生物主要是固氮细菌、还有固氮放线菌和固氮蓝藻共生固氮微生物根瘤菌1 土壤中独立存在时有无固氮能力?2 只有侵入到特定种类的豆科植 物的根内时才具有固氮能力。自生固氮微生物3 根内=根细胞内?圆褐固氮菌八自生自养根瘤菌新陈代谢的类型:nh3有机物30%-80%豆科植物丿4 互利共生同化作用的方式？异养型5新陈代谢的类型：异养需氧型异养需氧型3分泌生长素，促 进植物的生长和果 实的发育。（六）氨的同化作用生物生长需要从外界获得氮素营养，即进行同化作 用。植物或微生物的氮元素，可以

9、来自氨化作用产生的 氨，也可以是固氮作用产生的氨；另一来源是硝酸 盐，自然界的土壤、水体中，均含有硝酸盐，植物、微生物可以此为氮源，它们吸收硝酸盐，在缺氧条件下，由硝酸还原酶作用，进行反硝化作用（亦称为同化硝酸盐还原作用），把硝酸盐还原成 氨。植物、微生物等获得氨后，进一步合成菌体蛋白等细胞物质。第三节硫循环-、硫循环的过程含硫的化合物有：含硫有机物（蛋白质中的sh基等），无机硫化合物，兀素硫贝日阿托氏菌属发硫菌属硫杆菌属蛋白' 的shs°异化硫酸盐还原贝日阿托氏菌属发硫菌属硫杆菌属so4 一好氧kj光合细菌用光合细菌盐蛋白质 的sh基qs1、微生物在硫循环过程中的作用微生物

10、参与了硫素循环的各个过程，并起着很重要 的作用。1.含硫有机物的转化（脱硫作用）生物体内的含硫有机物主要是含硫的蛋白质和氨基 酸，如蛋氨酸、半胱氨酸、胱氨酸等。它们在微生 物的作用下被分解脱疏基产生硫化氢。能分解含硫有机物很多，引起含氮有机物分解的微 生物都能分解含硫有机物产生硫化氢。2.硫化作用硫化作用，也称无机硫的氧化作用，它是在有氧 条件下，通过硫细菌的作用将硫化氢转化为元素 硫，再进而氧化成硫酸的过程。参与硫化作用的微生物有硫化和硫磺细菌。 硫化细菌一般在细胞外积累硫。硫磺细菌一般将硫粒积累在细胞内（也有在细胞外的）的细菌。3反硫化作用当环境条件处于缺氧状态时，硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫

11、酸盐和次亚硫酸盐在微生物的作用下,还原成硫化氢，这个过程称为反硫化作用（或称硫酸盐还原作用）o4.同化作用由植物和微生物引起。生物吸收的硫酸盐被转变成还原态的硫化物（也称为同化硫酸盐还原作用），然后再固定到蛋白质等成分中（主要以疏基形式存在）o第四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，如ca3（po4）2,不能被植物吸收利用气体（ph3）磷化氢是一种无色、高毒、易燃的储 存于钢瓶内的液化压缩气体。该气体比空气重 并有类似臭鱼的味道。、磷的循环过程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。微生物产酸溶解微生物吸非溶性磷盐动植物体内 含磷有机物洗涤剂 农药 工业含物 中机 境有 环磷hpo广磷循环过程中微生物的作用1. 有机麟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