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1、第二章微生物對(duì)污染物的降解與轉(zhuǎn)化第一節(jié)微生物降解理論基礎(chǔ)第二節(jié)微生物對(duì)常見(jiàn)污染物的降解與轉(zhuǎn)化第三節(jié)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與生物降解性一、微生物對(duì)污染物降解與轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)1.微生物個(gè)體微小，比表面積大，代謝速率大2.種類繁多，分布廣泛，代謝類型多樣3.微生物具有多種降解酶4.微生物繁殖快，易變異，適應(yīng)性強(qiáng)5.微生物具有巨大的降解能力第一節(jié)微生物降解理論基礎(chǔ)（1）降解性質(zhì)粒降解難降解化合物的酶類大多是由質(zhì)?？刂频模@類質(zhì)粒被稱為降解質(zhì)粒。5.微生物具有巨大的降解能力（2）共代謝P282石油——多環(huán)芳烴化合物雙環(huán)或三環(huán)四環(huán)或多環(huán)假單胞菌（唯一碳源和能源）不支持假單胞菌+四環(huán)或多環(huán)芳烴化合物+雙環(huán)或三環(huán)
2、芳烴化合物×微生物在利用生長(zhǎng)基質(zhì)A時(shí)（從中獲得能量、碳源），同時(shí)非生長(zhǎng)基質(zhì)B（不能從中獲得能量、碳源或其他任何營(yíng)養(yǎng)）也伴隨著發(fā)生氧化或其它反應(yīng)——共代謝OK共代謝特點(diǎn)不導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)量或能量的增加，不促進(jìn)其本身的生長(zhǎng)。使有機(jī)物得到修飾或轉(zhuǎn)化，但不能使其分子完全分解。共代謝原理靠降解其它有機(jī)物提供能源或碳源；依靠其他微生物的協(xié)同作用；相似物誘導(dǎo)產(chǎn)生相應(yīng)的誘導(dǎo)酶，被轉(zhuǎn)化為不完全氧化產(chǎn)物。本質(zhì)：最初的酶系作用的底物專一性較低（E1），后面酶系作用的底物專一性較高（E2），無(wú)法識(shí)別前面酶系的產(chǎn)物(B’)。E1E2E3A——>B——>C——>D——>E——>CO2+能量E1E2A’——>B’——>
3、×（3）混合菌株作用（混合培養(yǎng)）P278/322礦化也稱終極生物降解，指有機(jī)物生物降解為二氧化碳和水的過(guò)程。在自然界，第一個(gè)菌株的共代謝產(chǎn)物可在第二個(gè)菌株的作用下繼續(xù)共代謝或完全礦化?；旌吓囵B(yǎng)菌株的降解能力大大高于單個(gè)菌株的純培養(yǎng)。有機(jī)物的轉(zhuǎn)化廣義上可以定義為兩種：礦化作用和共代謝作用混合菌株作用的機(jī)制互生機(jī)制共生機(jī)制單獨(dú)均可降解，混合培養(yǎng)增加效率 不同微生物產(chǎn)生的酶有差異，共同的作用提高了降解效率單獨(dú)不能降解，共同培養(yǎng)可降解彼此之間為對(duì)方提供：生長(zhǎng)因子，能利用的碳源，消除有毒中間產(chǎn)物，保持pH平衡，消除反饋抑制等。（4）共代謝和混合菌株作用意義大大拓展對(duì)難降解有機(jī)污染物的作用范圍提
4、高復(fù)雜有機(jī)污染物的降解率污染處理時(shí)，可以通過(guò)誘導(dǎo)共代謝作用的發(fā)生，降解難降解污染物?！o微生物生態(tài)系統(tǒng)添加可支持微生物生長(zhǎng)的、化學(xué)結(jié)構(gòu)與污染物類似的物質(zhì)，進(jìn)而誘導(dǎo)共代謝作用的發(fā)生。二、微生物群落的代謝機(jī)制(P280)1.提供特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要是生長(zhǎng)因子類物質(zhì)假單孢菌屬(Pseudomonas)諾卡氏菌屬(Nocadiasp.)產(chǎn)生出生物素Nocadiasp.才具備降解環(huán)己烷的能力去除生長(zhǎng)抑制物質(zhì)CH4該群落中的其他菌假單孢菌抑制CH3OH該群落中的其他菌為：黃桿菌、不動(dòng)小桿菌氧化3.改善單個(gè)微生物的基本生長(zhǎng)參數(shù)微生物之間構(gòu)成了類似食物鏈的關(guān)系如降解苔黑酚的3種細(xì)菌之間的情況苔黑酚假單
5、孢菌中間代謝產(chǎn)物擴(kuò)展短桿菌、短小桿菌其他代謝物4.對(duì)底物的協(xié)調(diào)利用單個(gè)微生物對(duì)某種物質(zhì)無(wú)降解能力，但混合后則能夠降解該物質(zhì)。除草劑茅草枯的降解混合菌株的降解率比單個(gè)菌株的降解率高20%。Arthrobactersp.殺蟲(chóng)劑二嗪噥的降解二嗪噥Streptomycessp.Arthrobactersp.Streptomycessp.被降解6.電子轉(zhuǎn)移5.共代謝兩種緊密結(jié)合的產(chǎn)甲烷菌群落（methanobacillusomelianski）：CH3CH2OHCH3COOH+H2產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌CO2+H2CH4產(chǎn)甲烷菌7.提供一種以上初級(jí)底物利用者有一種以上初始利用者存在，每個(gè)初始利用者都能完
6、全代謝底物。一類降解除草劑Fermon(N,N-二甲基-N-苯基脲)的微生物群落，包括3種Corynforms菌、1種假單孢菌和一種產(chǎn)堿菌(Alicaligenessp.)，它們均能夠單獨(dú)降解Fermon?；旌吓囵B(yǎng)菌株的降解能力大大高于單個(gè)菌株的純培養(yǎng)。三、影響微生物對(duì)物質(zhì)降解轉(zhuǎn)化作用的因素（2）生長(zhǎng)時(shí)期1.微生物的代謝活性（1）種類（3）適應(yīng)與馴化馴化一種定向選育微生物的方法與過(guò)程，通過(guò)人工措施使微生物逐步適應(yīng)某特定條件，最后獲得具有較高耐受力和代謝活性的菌株。2.目標(biāo)化合物特征有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與生物降解性的關(guān)系3.環(huán)境因素實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)需要調(diào)控某些非生物因子，使生物降解或礦化反應(yīng)
7、達(dá)到最佳。營(yíng)養(yǎng)溫度pH溶解氧第三章微生物對(duì)污染物的降解與轉(zhuǎn)化第一節(jié)微生物降解理論基礎(chǔ)第二節(jié)微生物對(duì)常見(jiàn)污染物的降解與轉(zhuǎn)化第三節(jié)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與生物降解性1.微生物分解有機(jī)物的作用第二節(jié)微生物對(duì)常見(jiàn)污染物的降解與轉(zhuǎn)化有機(jī)物的凈化過(guò)程的三階段凈化本質(zhì)——微生物轉(zhuǎn)化有機(jī)物為無(wú)機(jī)物依靠——好氧分解與厭氧分解微生物分解有機(jī)物的作用可總括成如下圖式：復(fù)雜有機(jī)物簡(jiǎn)單有機(jī)物需氧微生物胞內(nèi)酶厭氧微生物胞內(nèi)酶微生物胞外酶CO2、H2OCO2、H2O、H2、CH4、H2S及有機(jī)酸
