第六章 农药及其它危险性化合物的微生物降解.ppt

第六章农药及其它危险性化合物的微生物降解
第一节微生物降解理论基础
一、概述
人工合成的化学物质越来越多
“CAB”登记的化学物质已经达到600多万种
每周以6000种的速度增加;
多数对生物具有毒害作用。
由于这些化学物质对人有致畸、致突变和致癌作用,故称为危险性化合物(hazardous chemicals)。
理论上,微生物具有降解自然界产生的有机化合物的代谢机制,但是由于:
新合成的化合物结构新颖;
微生物对这些化合物无降解机制
因此,新的化合物往往对微生物的降解表现出抗逆性。
环境微生物学工作者的任务
从特定环境中分离纯化得到某些具有特定降解能力的微生物纯培养;
驯化出降解某些污染物的微生物菌株,使其降解能力更强大;
通过基因工程手段来改造微生物以使其具有特定的降解能力。
通常,任何有毒物质在混合培养条件下的速率均快于单个菌群的降解速率
为什么要研究单个的、纯化了的微生物菌株,并研究其特点?
微生物本身的特性必须清楚:生理生化、遗传、降解能力;
降解机制、代谢过程。
二、微生物群落的生物降解功能
提供特殊营养物质主要是生长因子类物质: Stirling等人(1976)从环己烷上富集分离得到的微生物群落:
假单孢菌属(Pseudomonas)
诺卡氏菌属(Nocadia sp.)
产生出生长素
Nocadia
用甲烷生产单细胞蛋白
CH3CH2OH
去除生长抑制物质
抑制
CH4
SCP
假单孢菌
生丝微菌
CH3CH2OH
该群落中的其他菌为:黄杆菌、不动小杆菌
改善单个微生物的基本生长参数
微生物之间构成了类似食物链的关系
如降解黑苔酚的3种细菌之间的情况
黑苔酚
假单孢菌
中间代谢产物
扩展短杆菌、短小杆菌
其他代谢物

单个微生物对某种物质无降解能力,但混合后则能够降解该物质。
除草剂茅草枯的降解
混合菌株的降解率比单个菌株的降解率高20%。
Arthrobacter sp.
杀虫剂二嗪哝的降解
二嗪哝
Streptomyces sp.
Arthrobacter sp. Streptomyces sp.
被降解
5. 共代谢(co-metabolism)
共代谢是指生长底物和非生长底物共酶的现象。生长底物是能被微生物用作为唯一碳源的物质。
共酶现象是指一些污染物(非生长底物)不能作为微生物生长的唯一碳源,而只能在生长底物被利用时,通过微生物产生的酶,将该污染物转化为不完全的氧化物。