《有機(jī)污染物生物降解途徑》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《有機(jī)污染物生物降解途徑（32頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第二章 微生物對污染物 的降解和轉(zhuǎn)化 第五節(jié) 有機(jī)污染物生物降解途徑 CO2 有機(jī)質(zhì) 自然界物質(zhì)循環(huán)中微生物的作用 一、生物組分的大分子有機(jī)物降解 1.多糖類的生物降解 纖維素的降解 纖維素 植物結(jié)構(gòu)多糖 生物降解必須在產(chǎn)纖維素酶的微生物作用下分解成單糖。 纖維素酶包括： C1酶和 Cx酶（ -1,4-葡聚糖酶）、 葡 萄糖苷酶 微生物分解纖維素的生化機(jī)制 纖維素 單糖 纖維素復(fù)合酶的類型 （按作用場所分）： 表面酶： 分布于細(xì)胞表面 ,不能在其細(xì)胞培養(yǎng)液中起作用的酶（食纖維菌） 外 酶： 分泌到胞外 , 內(nèi)切葡萄糖酶 外切葡萄糖酶 -葡萄糖苷酶 纖維素復(fù)合酶 分解纖維素的微生物 (1) a.

2、真菌 (木霉屬 ) 木材腐朽： 棕色腐朽（褐腐） ：真菌分解纖維素剩下木質(zhì)素 白 腐： b.細(xì)菌 （食纖維菌屬 ) c.放線菌 (2)無氧中溫條件 細(xì)菌 ：纖維分解梭菌。 真菌 ：木朽菌、層孔菌 放線菌 ： (3)高溫條件：在 6070 條件下生長，并分解纖維素 細(xì) 菌 ：熱纖維菌 放線菌 ：鏈霉菌屬、小單孢菌屬 1.多糖類的生物降解 一、生物組分的大分子有機(jī)物降解 淀粉 植物的貯存多糖 由產(chǎn)淀粉酶的微生物將淀粉水解成麥芽糖， 在進(jìn) 入細(xì)胞內(nèi)被微生物分解、利用。 1.多糖類的生物降解 一、生物組分的大分子有機(jī)物降解 原果膠： 半乳糖醛酸 以 -1， 4糖苷鍵連成 的多糖 由原果膠酶分解成可溶性

3、果膠，再進(jìn)一步 降解成果膠酸、半乳糖醛酸。 分解果膠的微生物 細(xì) 菌：芽孢桿菌、梭菌、假單孢菌等 真 菌：青霉、曲霉、木霉、根霉等 水浸法： 把麻類物質(zhì)浸入水中，利用厭氣微生 物分解其中的果膠。 露浸法： 把麻類物質(zhì)堆置并保持一定的濕度， 果膠分解的應(yīng)用 -麻類脫膠 半纖維素的分解 五碳糖 、 六碳糖 及 糖醛酸 的組成的多糖 分解半纖維素的微生物： 真菌（ 雙孢蘑菇） 放線菌（ 青銅色小單孢菌） 細(xì)菌（ 枯草桿菌） 原生動物 藻 類 一、生物組分的大分子有機(jī)物降解 2.木質(zhì)素的生物降解 H 2 O 2 H 2 O M n P M n P + M n 3 + M n 2 + M n 3 + 丙

4、 二 酸 鹽 丙 二 酸 鹽 木 素 氧 化 態(tài) 木 素 圖 1 - 3 M n P 降 解 木 素 機(jī) 制 螯 合 物 微生物 不可以 直接將木素作為碳源來利用； 可降解木素的酶： Mn過氧化物酶、漆酶、木素降解酶； 木素一般是先被降解成 芳香族化合物 ，再由多種微生物繼續(xù) 進(jìn)行分解。 一、生物組分的大分子有機(jī)物降解 3.脂類生物降解 脂質(zhì)或稱脂類（ lipids）是由脂肪酸與醇縮合生成的酯及其衍生 物，根據(jù)脂類的主要成分分類，可將脂類分為單脂和復(fù)脂。 單脂是由各種高級脂肪酸和醇構(gòu)成的酯，如常說的油脂，僅含 有脂肪酸和醇；復(fù)脂是除含有脂肪酸和各種醇以外還含有其它 成分的酯，如結(jié)合磷酸的稱為

5、“ 磷脂（ phopholipids）等。 顯著特點是一般 不溶于水 ，而溶于乙醚、氯仿、苯等有機(jī)溶劑， 這種溶于有機(jī)溶劑而不溶于水的特性稱為 “ 脂溶性 ” 。 酯類物質(zhì)一般先通過 脂肪酶 降解成 甘油和脂肪酸 。甘油能被大 多數(shù)微生物所利用；脂肪酸通過 氧化，分解成多個乙酸。 二、烴類化合物的微生物降解 1.烷烴類的微生物降解 （ 1）甲烷的氧化 CH4CH 3OHHCHOHCOOHCO 2 （ 2）乙烷、丙烷、丁烷的氧化 在甲烷菌的共代謝作用下，生成相應(yīng)的酮，進(jìn)一步 被微生物降解； （ 3）高級烷烴類的氧化 高級烷烴低級化，低級形成相應(yīng)的醛、酸、酮等。 2.烯烴類的微生物降解 根據(jù)雙鍵位

6、置不同（中部或 C1-C2之間），氧化途徑 不同。（圖 2-5有三種可能） 二、烴類化合物的微生物降解 3.芳烴類的微生物降解 如有側(cè)鏈，一般先從側(cè)鏈開始分解；各種芳烴類化合 物雖然最終的步驟可能不同，但他們都有共同的中間 產(chǎn)物 雙酚類化合物 。 4.脂環(huán)烴類的微生物降解 烴類中，此類的抗生物降解性最強。 5.海洋油污的微生物降解及其生態(tài)學(xué)特征 （ 1）海洋中石油污染物的遷移途徑 主要由于石油降解微生物作用得以凈化。 （ 2）海洋石油降解微生物的特點 分布上在近海，不在遠(yuǎn)海；石油降解菌的生長位置在水油交 界處，而不是在油液中。 （ 3）環(huán)境因子的影響 溫度、氧和 N、 P 二、烴類化合物的微生

7、物降解 三、農(nóng)藥的微生物降解與轉(zhuǎn)化 1.農(nóng)藥的環(huán)境污染 目前使用的農(nóng)藥主要有有機(jī)氯、有機(jī)磷、有機(jī) 氮和有機(jī)硫類；其中有機(jī)氯類最具危險性。 有機(jī)氯類農(nóng)藥為脂溶性的，易進(jìn)入生物體內(nèi)， 富集于內(nèi)臟中。 2.微生物對農(nóng)藥的降解和轉(zhuǎn)化 都是先被降解成雙酚結(jié)構(gòu)，再被其他微生物繼續(xù)降解。 2,4-D（ 2,4-二氯苯氧乙酸）、草芽蘋和 2,4,5-T的降解、 DDT的降解 （僅能通過微生物的共代謝得到降解） （ 1） 2,4-D（ 2,4-二氯苯氧乙酸） 真菌中黑曲霉，僅能將 -OH基引入芳香環(huán)， （ 2）草芽蘋和 2,4,5-T的降解 四、其它合成有機(jī)物的微生物降解 與轉(zhuǎn)化 1.合成洗滌劑的降解和轉(zhuǎn)化 L

8、AS經(jīng)末端氧化、 氧化、脫磺基等作用產(chǎn)生苯甲酸或苯 乙酸，產(chǎn)生鄰苯二酚降解 2.多氯聯(lián)苯 （ Polychlorobiphenyl， PCB） 的降解 廣泛應(yīng)用于化工、電氣、橡膠和塑料工業(yè)； 氯含量與降解難易程度相關(guān)； 光降解作用有利于脫氯，提高多氯聯(lián)苯可生物降解性能 3.聚乙二醇 （ Polyethylenglycol， PEG） 的降解 PEG400易降解， PEG1500降解速度下降， PEG4000難降解 4.增塑劑的降解 光降解作用使塑料粉末化，相對分子量降至 5000以下，利用微生 物利用。 五、有機(jī)汞的微生物分解、轉(zhuǎn)化 抗汞微生物將有機(jī)汞還原為無機(jī)汞化物或金屬汞。 （一）氨化作用

9、 （ 1）蛋白質(zhì)分解 （ 2）核酸的分解 的氨化 六、 氮素循環(huán)中微生物的作用 （一）氨化作用 (3)尿素的氨化 尿素細(xì)菌： 1、球菌 ：尿素生孢八疊球菌 2、芽孢桿菌 ：巴斯德尿素芽孢桿菌 六、 氮素循環(huán)中微生物的作用 （一）氨化作用 (3)尿素的氨化 尿素細(xì)菌的生理特點： 喜好堿性條件。 以尿素、銨鹽為 N源，以有機(jī) C為 C源、能源。 （二）硝化作用 銨氧化形成硝酸的微生物學(xué)過程 硝化作用 化能自養(yǎng)型 異 養(yǎng) 型 1、硝化細(xì)菌和硝化作用的過程 NH4+ NO2- NO3- 硝酸細(xì)菌 亞硝酸細(xì)菌 2、影響硝化作用的環(huán)境因素 (1)pH值：適宜微堿性 (2)溫度： 4-40 ，最適： 25-

10、35 (3)通氣：需氧 (4)濕度：過量影響通氣，不足引起細(xì)胞缺水。 3、硝化作用的農(nóng)業(yè)意義 淋溶 硝化作用的化學(xué)抑制 （二）硝化作用 六、氮素循環(huán)中微生物的作用 （三）反硝化作用 微生物還原硝酸為亞硝酸、氨和 N2的作用 HNO3 N2O 或 N2 NH3 合成性硝酸還原作用 硝酸鹽的異化還原作用 （脫氮） 1、反硝化作用的過程 （三）反硝化作用 2、反硝化作用微生物 大多數(shù)：異養(yǎng)兼厭氣性 極少數(shù)：化能自養(yǎng)型（脫氮硫桿菌） （三）反硝化作用 3、環(huán)境對反硝化作用的影響 pH 有機(jī)質(zhì)與 NO-3 水稻土長期的干濕交替的狀況 思 考 題 1 簡要說明多糖類化合物（纖維素、半纖維 素、淀粉、原果膠）的生物代謝途徑。 2 芳香族化合物的生化降解途徑有何特點？