難降解污染物微生物共代謝作用研究進(jìn)展_羅瑋

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1、第43卷第6期土壤通報(bào)Vol.43,No.62012年12月ChineseJournalofSoilScienceDec.,2012難降解污染物微生物共代謝作用研究進(jìn)展羅瑋（江南大學(xué)生物工程學(xué)院，糖化學(xué)與生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無錫214122）摘要：介紹了共代謝作用的內(nèi)涵、分類以及能夠進(jìn)行共代謝作用的部分微生物，較為詳細(xì)地闡述了共代謝作用過程的機(jī)制，包括關(guān)鍵酶的作用，競爭性抑制作用、毒性效應(yīng)以及微生物的自我解毒和恢復(fù)機(jī)能，能量調(diào)節(jié)和還原力供應(yīng)等方面。綜合分析了共代謝作用過程的動(dòng)力學(xué)特征及相關(guān)模型。對(duì)

2、利用微生物共代謝作用進(jìn)行難生物降解污染物去除的關(guān)鍵因素作了深入的分析。關(guān)鍵詞：共代謝；作用機(jī)制；動(dòng)力學(xué)模型；難生物降解污染物中圖分類號(hào)：X53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0564-3945(2012)06-1515-07隨著工業(yè)化的發(fā)展，人工合成的有機(jī)化合物被廣念。他認(rèn)為在生長基質(zhì)存在的情況下，微生物對(duì)非生泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活，長期大量地使用造成這些長基質(zhì)的轉(zhuǎn)化無論是氧化作用還是還原作用都是共化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中的累積，嚴(yán)重污染了生態(tài)環(huán)境，尤代謝作用；當(dāng)生長基質(zhì)被完全消耗時(shí)，處于內(nèi)源呼吸其是難生物降解污染物。有機(jī)

3、污染物進(jìn)入環(huán)境除了光狀態(tài)的休眠細(xì)胞對(duì)非生長基質(zhì)的轉(zhuǎn)化也是共代謝作解和化學(xué)分解，最主要的是生物降解作用[1]，而難生物用。現(xiàn)在，一般將其定義為只有在初級(jí)能源物質(zhì)存在降解污染物會(huì)因?yàn)槠漭^長的殘留期給動(dòng)植物及人類時(shí)才能進(jìn)行的有機(jī)化合物的生物降解過程。初級(jí)能源健康都會(huì)帶來較大的隱患。難生物降解污染物一般指物質(zhì)或是由外界提供，或是微生物細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存的。微微生物不能降解或者降解速率很慢的物質(zhì)。傳統(tǒng)方法生物對(duì)有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化并不能為細(xì)胞提供碳源及確定污染物降解性的方法一般是將供試物作為微生能量，所需碳源及能量來源于對(duì)初級(jí)基

4、質(zhì)的代謝。物的唯一碳源和能源。但在外加碳源情況下，這些難目前所說的共代謝作用包括以下幾種情況[1]：一是生物降解污染物就有可能被微生物轉(zhuǎn)化甚至完全降微生物在代謝生長基質(zhì)的過程中對(duì)非生長基質(zhì)的轉(zhuǎn)解，這就是共代謝作用。化；二是微生物的種間協(xié)同作用降解有機(jī)污染物，如共代謝作用是環(huán)境污染物降解的一種重要方式。農(nóng)藥二嗪農(nóng)的嘧啶基環(huán)需要鏈霉菌節(jié)桿菌共同協(xié)作據(jù)報(bào)道，環(huán)境中能夠完全礦化污染物的降解菌占總降才能降解，兩菌單獨(dú)存在則不起作用；三是生長基質(zhì)解菌的數(shù)量還不到10％，大多數(shù)微生物是通過共代謝不存在時(shí)休眠細(xì)胞對(duì)非生長基

5、質(zhì)的代謝。能量來源于作用來降解污染物的。能夠被微生物共代謝降解的污細(xì)胞儲(chǔ)存的能量物質(zhì)，如PHB[4]。其實(shí)質(zhì)是PHB作為染物包括石油烴、芳香化合物與鹵代烴、農(nóng)藥、合成洗生長基質(zhì)提供能量，維持細(xì)胞活性。滌劑、化學(xué)塑料以及其他污染物。微生物共代謝作用廣泛存在于人工合成有機(jī)污染物的降解過程，具有共代謝功能的微生物種類很1微生物共代謝作用內(nèi)涵多，既有真核類的如青霉，又有原核類的細(xì)菌。下表列共代謝現(xiàn)象最早由Leadbetter和Foster等[2]于出了具有共代謝功能的部分微生物[5~14]。1959年報(bào)道，他們研究

6、發(fā)現(xiàn)Pseudomonasmethanica能2微生物共代謝作用系統(tǒng)定量評(píng)價(jià)指標(biāo)夠在外加甲烷情況下氧化乙烷、丙烷、丁烷，而乙烷、丙烷及丁烷三者均不能作為Pseudomonasmethanica在一個(gè)由微生物、生長基質(zhì)、非生長基質(zhì)構(gòu)成的共的唯一碳源支持其生長。對(duì)此現(xiàn)象Leadbetter和Foster代謝系統(tǒng)中，為了定量地評(píng)價(jià)其有效性，引入了兩個(gè)重以共氧化（Co-oxidation）來描述，將其定義為在生長基要參數(shù)Ty(轉(zhuǎn)化得率)和Tc（轉(zhuǎn)化能力）[7,15]。Ty為所轉(zhuǎn)化質(zhì)存在的情況下，微生物對(duì)非生長基質(zhì)的

7、氧化，其中的污染物量與所消耗的生長基質(zhì)量之比，是聯(lián)系生長甲烷為生長基質(zhì)，乙烷、丙烷等為非生長基質(zhì)。后來，基質(zhì)與非生長基質(zhì)的重要參數(shù)；Tc則為每單位的生物Jensen[3]擴(kuò)展其內(nèi)涵，提出共代謝（Co-metabolism）的概量所能轉(zhuǎn)化的非生長基質(zhì)的最大量。以公式可以表示收稿日期：2011-09-15；修訂日期：2012-01-05基金項(xiàng)目：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（JUSRP111A24）和江蘇高校優(yōu)勢學(xué)和建設(shè)工程項(xiàng)目資助作者簡介：羅瑋（1981-），男，安徽合肥人，博士，主要從事環(huán)境微生物研究。E

8、-mail：wluo@jiangnan.edu.cn1516土壤通報(bào)第43卷表1具有共代謝功能的微生物Table1Thegeneralmicrobeswhichcanco-metabolizepollutants微生物名稱Microbe拉丁名Latin微生物名稱Microbe拉丁名Latin伍氏醋酸桿菌Acetobateriumwoodii甲基彎菌Methylosinustrichosporium無色桿菌Achr