微生物教案第八章

黄冈职业技术学院教案第1页第19—22次课第16—17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、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：幻灯片黄冈职业技术学院教案第2页学时数：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：①碳链断裂，碳原子数目减少；②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：①不强调碳链的断裂；②产生少量的能量；一、污染物的可生物降解性：㈠可生物降解性：1、定义：是复杂大分子物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：①易生物降解性物质；②难生物降解性物质；黄冈职业技术学院教案第3页③不可生物降解性物质；㈡可生物降解性的测定：1、瓦氏呼吸仪测量法：①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②呼吸曲线；内源呼吸曲线；生化呼吸曲线；ABCA：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：黄冈职业技术学院教案第4页BOD5/CODcr的大小，可推测废水的可生化性。BOD5/CODcr＞0.45＜0.3＜0.3＜0.25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①土壤消毒试验；②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……㈢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；①对不可生物降解或难生物降解的—控制排放。②对可生物降解的---迅速处理；③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：①分子大小；黄冈职业技术学院教案第5页②官能团性质与数量；③主链上取代基因；2、共代谢作用：①基质有机物提供能源；②其他微生物协同作用；③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、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；黄冈职业技术学院教案第6页§8-2微生物在自然界物质循环中的作用一、碳素循环：㈠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；①彻底氧化CO2+H2O；②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；㈡多糖类物质的无氧分解；1、淀粉的降解：①淀粉的种类：直链淀粉；支链淀粉；②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、CO2；丙酮丁醇发酵丙酮、丁醇、乙酸、CO2、H2；丁酸发酵丁酸，乙酸、CO2、H2；③催化淀粉降解的酶：黄冈职业技术学院教案第7页L—淀粉酶：淀粉酶B—淀粉酶：糖化淀粉酶：异淀粉酶；④降解淀粉的微生物：细菌，放线菌，真菌；2、纤维素的降解：①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；②催化纤维素降解的酶：C1；CXB-葡萄糖苷酶；③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TCACO2+H2O黄冈职业技术学院教案第8页H2厌氧分解各种发酵产物㈢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㈣石油的生物降解：1、降解石油的微生物；2、各种烃类的降解：①烷烃的降解CH4CH3OHHCHOHCOOHCO2+H2O甲基营养型细菌；②稀烃的降解；③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CoA④芳香烃类化合物的分解；黄冈职业技术学院教案第9页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：㈠氨化作用：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：①脱氨作用；氧化脱氨；还原脱氨；水解脱氨；②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：黄冈职业技术学院教案第10页CO（NH2）2+2H2O脲酶（NH4）2CO32NH3+CO2+H2O㈡硝化作用：2NH3+3O2亚硝酸细菌2NHO2+2H2O+619KJ2HN03+O2硝酸细菌2HNO3+201KJ㈢反消化作用：1、硝酸还原成氨：HNO3HNO2HNONH（OH）2NH2OHNH32、硝酸还原为氧气：H2HNO3HNO2HNON2O㈣固氧作用：酶—N≡N2e-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：黄冈职业技术学院教案第11页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：H3PO4H3PO3H3PO2PH3§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；2、微生物代谢农药的方式及途径：①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；②微生物代谢农药的途径及后果：黄冈职业技术学院教案第12页途径：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：①环境因素：②农药本身性质；③农药间的相互作用；④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：①范围广、数量大：②生态环境危害大；③回收利用难；④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；黄冈职业技术学院教案第13页六、腈和氰的生物降解；§8-4重金属污染物的转化一、汞的生物转化1、汞的甲基化：Hg2+R-CH3CH3Hg+R-CH3（CH3）2Hg2、汞的氧化和还原作用：二、砷是生物转化：1、砷的甲基化：2、砷的氧化和还原作用：三、镉的生物转化；四、铅的生物转化；小结：作业：P1437、8、9