【正文】 2. 硫的轉(zhuǎn)化 1）有機(jī)物分解產(chǎn)生 H2S 蛋白質(zhì)、含硫氨基酸、磺氨酸等在硫細(xì)菌作用下經(jīng)脫硫氫作用生成 H2S，與此同時也產(chǎn)生 NH3。 2. 氨化作用 1）氧化脫氨基作用產(chǎn)生酮酸和氨 R－ CHCOOH＋ NH2 1 2 O2 脫氨基酶 RCOCOOH＋ NH3 2)水解脫氨基作用產(chǎn)生含氧酸和氨 R－ CHCOOH＋ H2O NH2 脫氨基酶 RCHOHCOOH＋ NH3 ? 3)還原脫氨基作用產(chǎn)生飽和酸和氨 R－ CHCOOH＋ 2H NH2 脫氨基酶 RCOCOOH＋ NH3 `4）核酸的分解 核酸 核苷酸 核酸酶 ＋ H2O 核苷酸酶 核苷 磷酸 核酸 核酸酶 嘌呤或嘧啶 核糖或脫氧核糖 ? 3. 硝化作用 ? 1） 亞硝化作用 ? 亞硝菌 2NH3＋ 3O2 2HNO2＋ 2H2O＋能量 ? 2） 硝化作用 ? 硝化菌 2NHO2＋ 3O2 2HNO3＋能量 ? 4. 反硝化作用 ? 反硝化菌 C6H12O6＋ 6H2O 6CO2＋ 24H ? 反硝化菌 24H＋ 4NO2－ 12H2O＋ 2N2 ? 反硝化菌 C6H12O6＋ 4NO2－ 6CO2＋ 6H2O＋ 2N2＋能量 亞硝菌 硝化菌 反硝化菌 反硝化菌 反硝化菌 硫的循環(huán) 1. 微生物轉(zhuǎn)化礦物質(zhì)的一般途徑 1）礦物質(zhì)的有機(jī)質(zhì)化 P、 S等通過生物合成作用組成菌體核酸、蛋白質(zhì)，將 Co吸收在菌體內(nèi)組成維生素 B1有的菌分泌有機(jī)酸與金屬離子鰲合生成金屬有機(jī)物。 4）硝態(tài)氮在反硝化菌作用下又還原為分子態(tài)氮，完成 N在自然界中的循環(huán)。 2）動植物和微生物遺體中的有機(jī)氮化物經(jīng)微生物分解轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。 3） 簡單有機(jī)物的無氧分解 在缺氧環(huán)境中 ， 由厭氧菌或兼性厭氧菌通過發(fā)酵作用或無氧呼吸進(jìn)行分解 。 2） 簡單有機(jī)物的有氧分解 C6H12O6＋ 6O2 6CO2＋ 6H2O CH3CH2OH＋ O2 CH3COOH＋ H2O CH3COOH＋ 4O2 4CO2＋ 4H2O ① 完全氧化：好氧微生物和兼性厭氧菌吸收簡單有機(jī)物進(jìn)入細(xì)胞 ， 在有氧呼吸中將有機(jī)物徹底氧化為 CO H2O， 包括一系列生物氧化反應(yīng)；磷酸化 、 分解 、 水解 、 脫氫 、 氧化、 脫羧等各種反應(yīng) ， 每類反應(yīng)都有相應(yīng)的酶參加 。 （ 1） 微生物分解有機(jī)物的一般途徑 1） 復(fù)雜有機(jī)物分解為簡單 （ 小分子 ） 有機(jī)物 。 微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用 碳素循環(huán) 碳是構(gòu)成生物體的主要元素 ， 占生活物質(zhì)總量的 25%， 沒有碳就不會有生命 。 ? 生態(tài)平衡 ? 在生態(tài)系統(tǒng)中 ， 能量流動 、 物質(zhì)流動 、 信息流動按生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律 ， 不斷地進(jìn)行著物質(zhì)和能量的交換 ， 在生產(chǎn)者 、 消費(fèi)者和分解者之間相互作用 、 相互制約 、 不斷演變 ， 相對穩(wěn)定達(dá)到動態(tài)平衡統(tǒng)一的整體 ， 這種生態(tài)系統(tǒng)稱為生態(tài)平衡 。 孔雀開屏 、 雁落平沙 、 仙鶴起舞 、 猿嘯哀鳴 、 杜鵑啼血 、 大雁南飛 、 魚群回歸 、 蜻蜓點(diǎn)水等都表示生物生存 、 求偶 、 環(huán)境變化發(fā)出的信息 。 3） 物理信息 —— 表示驚慌、安全、恐嚇、警告、嫌惡、有無食物、要求配偶等。螞蟻、蜂、分泌物為個體、群體回歸提供信息。 以這些信息把生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系成為一個統(tǒng)一的整體 。 Mn、 Zn、 Cu、 Mo、Ca、 Mg、 Na、 Cl、 K等生物需要的微量元素與宏量元素構(gòu)成生命中的物質(zhì)循環(huán) ， 其中主要有三大循環(huán)：氧循環(huán) 、 碳循環(huán) 、 氮循環(huán) 。 綠色植物利用這一部分能量進(jìn)行光合作用的有機(jī)物每年可達(dá) 3000億噸供地球生物消費(fèi) 。分 。 ? 生存在地球陸地上和海洋以下各 100米之間范圍包括巖石圈 、 土壤圈 、 水圈和大氣圈內(nèi)所有各種生物群落及人與它們生存環(huán)境的總體構(gòu)成生物圈 ， 它本身是一個巨大的精密的生態(tài)系統(tǒng) ， 是地球上所有生態(tài)系統(tǒng)的總和 。 還有人工生態(tài)系統(tǒng) ，如水庫 、 運(yùn)河 、 城市 、 鄉(xiāng)村 、 農(nóng)田等 。 它們之間不斷地進(jìn)行物質(zhì)和能量交換 ， 具有完整結(jié)構(gòu)和功能的單位 。 ? 競爭關(guān)系 ? 是指不同的微生物種群在同一環(huán)境中 ， 對食物等營養(yǎng) 、 溶解氧 、 空間和其它共同要求的物質(zhì)相互競爭 ， 相互受到不利影響 ， 種內(nèi)和種間都存在競爭 ， 如在好氧生物處理中 ， 當(dāng)溶解氧或營養(yǎng)成為限制因子時 ， 菌膠團(tuán)細(xì)菌和絲狀細(xì)菌表現(xiàn)出明顯的競爭關(guān)系 。 ? 寄生關(guān)系 ? 一種微生物需在另一種微生物體內(nèi)生活 。 ? 拮抗關(guān)系 （ 也稱偏害關(guān)系 ） ? 一種微生物在代謝中產(chǎn)生代謝產(chǎn)物對另一種微生物有抑制或殺滅作用稱拮抗作用 。 ? 地衣是藻類和真菌形成的一個共生體 ， 藻類利用光能將 CO H2O合成有機(jī)物供自身及真菌營養(yǎng) ， 真菌從基質(zhì)吸收水分和無機(jī)鹽供兩者營養(yǎng) 。 ? 氨化細(xì)菌分解含 N有機(jī)物產(chǎn)生的 NH3為硝化 、 亞硝化菌提供 N源作營養(yǎng) ， 亞硝酸對多種細(xì)菌有害 ， 硝化細(xì)菌將 NO2轉(zhuǎn)化為 NO3， 為其它微生物解毒 。 ? 固氮菌固定空氣中的 N2為纖維素分解菌提供氮源 ， 纖維素分解纖維素的產(chǎn)物有機(jī)酸被固氮菌用作碳源和能源 ， 也為纖維素分解菌解毒 。 頻率 800～ 1000千赫的超聲波治療疾病 ， 引起致病生物體組織發(fā)生破壞性改變 。 ? （ 3） 超聲波 ? 聲音頻率在 20220赫茲 (次 /秒或周 /秒 )， 以下為人聽覺聽見； ? 在 20220赫茲以上的聲波稱超聲波 ， 超聲波對菌體有強(qiáng)烈破壞作用 。 ? 表面活性劑降低表面張力 ， 醇 、 酮 、 脂 、 胺 、 萜 、 脂肪酸 、 肥皂等降低表面張力 ， 有殺菌作用 。 ? 表面張力大 ， 物體表面易潤濕 ， 有利于微生物生長 。 ? （ 2） 表面張力與表面活性劑 ? 表面張力是作用在物體表面單位長度邊上的收縮力 ， 水的表面張力 104牛頓 。 ? 實(shí)驗室用 %NaCl生理鹽水稀釋菌液 。 ? (2)在低滲溶液 （ 含 %NaCl） 水分子大量滲入微生物體內(nèi) ， 細(xì)胞膨脹 ， 甚至脹裂 。 ? ⑤ 染料 —— 抑制劑 。 ? （ 3） 有機(jī)化合物 ? ① 醇 —— 脫水劑 ． ? ② 甲醛 —— 消毒劑 、 防腐劑 ３７～４０ ％ 溶液 ? ③ 酚 —— 消毒劑 、 殺菌劑 。 ? 有害物質(zhì)對微生物的影響 ? （ 1） 重金屬 ? pb、 Hg、 Ag、 Cu及其化合物殺菌防腐作用 ， CuSO4對真菌 、 藻類有很強(qiáng)的殺滅作用 。 ? x ～ ? r ～ ? 低劑量 93～ 465rad 照射有促進(jìn)生長作用或引起微生物誘變 。 ? 輻射 ? （ 1） 紫外光 () 200～ 390nm， 其中以 260nm殺菌能力最強(qiáng) ， 因此 ， 紫外光應(yīng)用 ? 殺菌消毒 。 ? 溶解氧 (DO) ? 好氧型微生物 DO2mg/L(3～ 4最合適 ) ? 厭氧型微生物無氧呼吸 ? 氧對好氧微生物的作用 ? (1)在呼吸中 O2作為最終電子受體 。 ? 微生物新陳代謝過程 pH會發(fā)生變化 ， 培養(yǎng)基配制要加入緩沖劑 。 第五章 微生物的環(huán)境因素與生態(tài) ? 微生物的環(huán)境因素 ? 溫度 ? 高溫度 最適宜 最低溫度 ? 低溫型 20～ 30 5～ 10 5～ 0 ? 中溫型 45～ 5 25～ 40 5～ 10 ? 高溫型 70～ 80 50～ 60 30 ? 原生動物最適宜溫度 16～ 250C ? 放線菌最適宜溫度 23～ 370C ? 霉菌和酵母菌最適宜溫度 28～ 320C 因環(huán)境變化而變異的八腳青蛙 ? pH ～ ? PH＜ 酸性環(huán)境不利于細(xì)菌和原生動物生長 ， 不利于形成菌膠團(tuán) ， 使活性污泥上浮 。 例如對乳酸細(xì) 菌每小時可分解的乳糖可以超過它本身體重的 4000 倍 。 由微生物體內(nèi)脫氫酶和氧化酶作催化劑， 由細(xì)胞色素系統(tǒng)組成的呼吸鏈傳遞電子 ， 并將電子轉(zhuǎn)移過程中釋放的能量合成 ATP，此過程稱作電子傳遞磷酸化或氧化磷酸化 ， 分子氧經(jīng)酶激活 O2－ 與 2H+結(jié)合成水 ， 有氧呼吸 ， 有機(jī)質(zhì)可徹底氧化分解為 CO2， H2O， 例： 3. 無氧呼吸 無氧呼吸不能以分子氧作為氫及電子受體 ， 而是以某些無機(jī)氧化物 SO42－ ， NO3－， CO2等作為 H及電子受體 ， 例如： （ 1） 反硝化菌在無氧存在時 ， 以 NO3－ 為 H受體 （ 2） 硫酸還原菌在無氧存在時 ， 以 SO42－ 為 H受體 （ 3）產(chǎn)甲烷菌以 CO2為 H受體生成 CH4 8 [H] ＋ CO 2 C H 4 ＋ 2 H 2 O 甲烷菌 微生物菌群 由于在呼吸過程中 ， 微生物需氧關(guān)系不同 ， 可分成不同類群 （ 好氧 ） 微生物 —— 需在充足供氧的條件下生長繁殖 ， 進(jìn)行有氧呼吸 ， 包括有細(xì)菌 ， 放線菌 ， 真菌類 ， 污水處理占重要位置 。 附產(chǎn)物有丁醇 、 丙酮 、 乙酸 、 CO2 及 H2。 所以發(fā)酵是 不徹底的氧化作用 。 ? 最終產(chǎn)物： CO2， H2O， H2S， N2 并放出能量 。 ? 好氧呼吸 —— 最終電子受體是 O2?！u基丁酸 （ PHB） 等 ?！u基丁酸（ PHB）等。 ? AMP—— 一磷酸腺苷 ADP—— 二磷酸腺苷 ? ATP—— 三磷酸腺苷 ATP含二個高能磷酸鍵 ? 它們都是能量的載體 ， 通過磷酸基的轉(zhuǎn)移進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換 ， 所以在產(chǎn)能代謝中 ，ATP是能量轉(zhuǎn)移中心 。 ? 微生物產(chǎn)生能量的方式有多種形式 ? 電能 —— 電子移動 ? 化學(xué)能 —— 氧化有機(jī)物和無機(jī)物產(chǎn)生的化學(xué)能 ? 機(jī)械能 —— 細(xì)胞運(yùn)動 ， 鞭毛和纖毛的擺動 ， 細(xì)胞質(zhì)流動 ， 葉綠體的流動等 ? 光能 —— 體內(nèi)分泌物轉(zhuǎn)換螢光 ? 所產(chǎn)生的能量一部分變?yōu)?熱散發(fā)；一部分供給合成反應(yīng)和生命的活動所需的能量；另一部分貯存在 ATP（ 三磷酸腺苷 ） 中 ， 以備生長 ， 運(yùn)動需要 。 ? ? 微生物生長繁殖所需的能量是依賴產(chǎn)能代謝 ? ：微生物呼吸作用的本質(zhì)是氧化還原過程的統(tǒng)一 ， 這過程中有能量的產(chǎn)生和能量的轉(zhuǎn)移 。 ? ( 5 ) 馬鈴薯培養(yǎng)基 ? 馬鈴薯 200g， 蔗糖 20g， 瓊脂 15～ 20g， 水 1000mL ， 新鮮馬鈴薯去皮 ，切成薄片 ， 稱 200g， 加蒸餾水煮沸半小時 ， 用紗布過濾 ， 補(bǔ)充因蒸發(fā)而減少的水量 ，即制成 20%的馬鈴薯汁 ， 加入瓊脂煮沸溶化 ， 加糖拌勻 ， 補(bǔ)足水分 ， 115℃ 高壓蒸氣滅菌 20分鐘 。7H2O 5g， MnSO4 水 1000mL pH 瓊脂 20g 。 ? （ 3） 纖維素酶菌種篩選培養(yǎng)基 ? 纖維素 20g， K2HPO4 2g， (NH4)2SO4 ， ， ZnCl2 ， CoCl2 ? 有植物提取液 ， 動物組織提取液 ， 土壤浸出液 ， 血和血清等 。 ? （ 3） 鑒別培養(yǎng)基 ? 幾種細(xì)菌由于對培養(yǎng)基中某一成分的分解能力不同 ， 其菌落通過指示劑 顯示出不同顏色而被區(qū)分開 ， 這種起鑒別和區(qū)分不同細(xì)菌的培養(yǎng)基叫鑒別培養(yǎng)基 。 ? （ 2） 選擇培養(yǎng)基 —— 利用微生物對各種化學(xué)物質(zhì)的敏感程度的差異 ， 在培養(yǎng)基中加入染料 ， 膽汁酸鹽 ， 金屬鹽類 ， 酸