微生物教案第八章

1、黄 冈 职 业 技 术 学 院 教 案第1922次课 第1617周课题：第八章 微生物对化学物质的降解与转化§8-1 微生物降解与转化化学物质的能力教学目的要求：1、了解可生物降解性的概念及据此划分的污染物类型；2、掌握可生物降解性的研究意义与测定方法；3、了解污染物的化学结构对其降解与转化的影响规律；4、掌握共代谢的定义及其方式，认识微生物降解与环境中污染物的巨大潜力；5、掌握微生物在碳素循环和氮素循环中的各种作用；6、掌握微生物降解石油的规律及影响因素；7、了解常见的几种人工合成物质在环境中的降解状况；8、掌握汞的甲基化作用。主要教学内容：1、微生物降解与转化化学物质的能力； 2

2、、微生物在自然界物质循环中的作用； 3、各类合成化合物的生物降解与转化； 4、重金属污染物的转化。教学重点、难点：1、微生物降解与转化化学物质的能力； 2、微生物在自然界物质循环中的作用； 3、各类合成化合物的生物降解与转化； 4、重金属污染物的转化。教具：幻灯片学时数：8教学内容：降解作用：微生物将复杂的污染物质分解为简单的小分子物质的过程。特点：碳链断裂，碳原子数目减少；产生大量的能量；终极降解：有机物被彻底分解为O2和H2O。转化作用：微生物将污染物质从一种形式转变为另一种形式的过程。特点：不强调碳链的断裂；产生少量的能量；一、污染物的可生物降解性：可生物降解性：1、定义：是复杂大分子物

3、质通过微生物的生命活动降解为简单小分子无的可能性。2、类型：易生物降解性物质；难生物降解性物质；不可生物降解性物质；可生物降解性的测定：1、瓦氏呼吸仪测量法：基质生物氧化率：基质：理论需氧量； 耗氧量基质的生物氧化率= 理论需氧量呼吸曲线；内源呼吸曲线；生化呼吸曲线； A B CA：该基质可被生物降解；B：该基质不可被生物降解，但无抑制作用；C：该基质难于被生物降解，且产生抑制作用；2、BOD5与CODcr长值法：BOD5 / CODcr的大小，可推测废水的可生化性。BOD5 / CODcr0.450.30.30.25废水的可生化性生化性较好可生化较难生化不易生化3、微生物降解实验法土壤消毒试

4、验；培养法；4、其它方法和指标：库仑仪法，脱氢酶活性测定、APT量测定、总有机碳测定等可生物降解性研究的意义：1、进一步认识污染物在环境中迁移转化规律；2、了解污染物对自然界正常物质循环的影响；3、保护人类健康；4、弄清污染物的可生物降解性，有的放失采取控制及治理措施；对不可生物降解或难生物降解的控制排放。对可生物降解的-迅速处理；对毒性强且又难以降解的-停产停用；二、影响微生物降解与转化的因素：1、物质的化学特征：分子大小；官能团性质与数量；主链上取代基因；2、共代谢作用：基质有机物提供能源；其他微生物协同作用；相似物诱导产生酶； 3、微生物的生长条件：C、N、P等养分。通过PH、温度、水分

5、、光照等，没有毒素。4、污染物降解或转化的产物。三、微生物降解与转化污染物的巨大潜力：1、产生诱导酶；2、形成突变株；3、降解性质粒；4、组建超级菌；5、共代谢方式；§8-2 微生物在自然界物质循环中的作用一、碳素循环：微生物分解有机物的一般途径：1、复杂有机物分解简单有机物质；2、简单有机物质的有氧分解；彻底氧化 CO2+H2O ； 不完全氧化 小分子有机物 ；3、简单有机物质的无氧分解 简单的小分子有机物； 多糖类物质的无氧分解；1、淀粉的降解：淀粉的种类：直链淀粉；支链淀粉；淀粉的降解途径：好氧分解 TCA循环 CO2+H2O；淀粉 淀粉酶 葡萄糖 丙酮酸 乙醇发酵 乙醇、CO

6、2；丙酮丁醇发酵 丙酮、丁醇、乙酸、CO2、H2；丁酸发酵 丁酸，乙酸、CO2、H2； 催化淀粉降解的酶：L淀粉酶：淀粉酶 B淀粉酶：糖化淀粉酶：异淀粉酶；降解淀粉的微生物：细菌，放线菌，真菌；2、纤维素的降解：纤维素的分解途径：好氧分解 TCA循环 CO2+H2O+ATP 纤维素纤维素酶 葡萄糖 乙醇发酵 乙醇+CO2；压氧发酵 丙酮丁醇发酵 丙酮、丁醇、乙酸CO2、H2；丁酸发酵 丁酸，乙酸、CO2、H2； 催化纤维素降解的酶：C1；CXB-葡萄糖苷酶；分解纤维素的微生物：主要是细菌；3、半纤维素的降解：半纤维素 聚糖酶 单糖+糖醛酸 好氧分解 TCA CO2+H2OH2 厌氧分解 各种发

7、酵产物 脂类物质的生物降解：脂肪 脂肪酶 甘油、高级脂肪酸；类脂质 磷脂酶类 甘油或其他醇类、高级脂肪酸、磷酸、有机碱类；脂类 脂酶类 高级醇、高级脂肪酸；1、甘油的转化：甘油 甘油激酶 L-磷酸甘油 磷酸甘油脱氢酶 磷酸二羚丙酮；2、脂肪酸的B-氧化石油的生物降解：1、降解石油的微生物；2、各种烃类的降解：烷烃的降解CH4 CH3OH HCHO HCOOH CO2 + H2O甲基营养型细菌；稀烃的降解；脂环烃类的分解 乙酰CoA环己醇 环己酮 6-羚基己酸 己二酸 B-氧气 琥珀酰CoA芳香烃类化合物的分解；3、影响石油降解的环境因素：烃类的溶解度；氧气；温度；营养物质；二、氮素循环：氨化作

8、用：微生物分解有机氮化合物产生氨的过程；1、蛋白质的水解：蛋白质 蛋白酶 肽 肽酶 氨基酸2、氨基酸分解：脱氨作用；氧化脱氨；还原脱氨；水解脱氨；脱羧作用：3、核酸的分解：嘌呤或嘧啶核苷 核苷酶棕酸 +H2O核酸酶 核苷酸 核苷酸梅 核糖或脱氧核糖磷酸4、尿素的分解：CO（NH2）2 + 2H2O 脲酶 （NH4）2CO3 2NH3 + CO2 + H2O硝化作用：2NH3 + 3O2 亚硝酸细菌 2NHO2 + 2H2O + 619KJ2HN03 + O2 硝酸细菌 2HNO3 + 201KJ反消化作用：1、硝酸还原成氨：HNO3 HNO2 HNO NH（OH）2 NH2OH NH32、硝酸

9、还原为氧气：H2HNO3 HNO2 HNO N2O固氧作用：酶NN 2e-2H+酶 N N2e-2H+酶 N N2H+2e- 2NH3+酶 三、硫素循环：1、分解作用：有机硫化物被微生物降解为无机硫的过程；2、同化作用：3、硫化作用：4、反硫化作用：四、磷素循环：有机磷化合物 分解作用 磷酸或溶解 与土壤盐基结合不溶解性磷酸盐 同化作用 产酸微生物作用 1、含磷有机物的分解：核糖核酸 核糖核算酶 核糖 + 磷酸 + 嘌呤 + 嘧啶 2、有机磷化合物的转换：H3PO4 H3PO3 H3PO2 PH3 §8-3 各类合成化合物的生物降解与转化一、农药的生物降解：1、微生物对农药的降解能力

10、；2、微生物代谢农药的方式及途径：微生物代谢农药的方式：分解代谢；酶促方式： 共代谢；解毒代谢；参与农药的转化；非酶方式 改变PH值；产生辅助因子；微生物代谢农药的途径及后果：途径：结果： 解毒作用、 结合作用、 改变毒性谱、 活花作用、 消效作用；3、影响农药生物降解的因素：环境因素：农药本身性质；农药间的相互作用；农药措施；二、塑料的生物降解：1、合成塑料对环境的污染特点：范围广、数量大：生态环境危害大；回收利用难；无害处理难；2、微生物对合成塑料的降解能力；3、可生物降解的塑料（PHA）；三、PCB的生物降解：1、降解途径；2、能降解的微生物；3、影响PCB生物降解的关键因素；四、合成洗涤剂的生物降解；五、偶氮化合物的生物降解；六