微生物的氧化分解

实验七微生物对含氮化合物的分解利用★不同细菌对不同含氮化合物的分解利用能力、代谢途径、代谢产物等不完全相同。

例如，某些细菌分解色氨酸产生吲哚；分解含硫氨基酸产生硫化氢；分解氨基酸产氨；将苯丙氨酸氧化脱氨，形成苯丙酮酸；以及某些细菌能够将硝酸盐还原为亚硝酸盐，或进一步还原成氨或氮等等。

此外，微生物对含氮化合物的分解利用的生化反应也是菌种鉴定的重要依据。

现分别介绍吲哚试验、硫化氢产生试验、产氨试验、硝酸盐还原试验、苯丙氨酸脱氨酶试验的简单原理。

(一) 吲哚试验有些细菌可分解色氨酸产生吲哚，有些则不能，分解色氨酸产生的吲哚，可与对二甲基氨基苯甲醛结合，形成红色的玫瑰吲哚。

其反应如下：色氨酸水解反应：吲哚与二甲基氨基苯甲醛结合反应(二)硫化氢产生试验有些细菌能分解含硫氨基酸(如胱氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸等)产生硫化氢，硫化氢遇培养基中的铅盐或铁盐，可产生黑色硫化铅或硫化铁沉淀，从而可确定硫化氢的产生。

(三)产氨试验某些细菌能使氨基酸在各种条件下脱去氨基，生成各种有机酸和氨，氨的产生可通过与氨试剂起反应而加以鉴定。

氨与氨试剂(奈氏试剂)的反应：(四)硝酸盐还原试验有些细菌能将硝酸盐还原为亚硝酸盐，而另一些细菌还能进—步将亚硝酸盐还原为一氧化氮、一氧化二氮和氮。

如果细菌能将硝酸盐还原为亚硝酸盐，它可与格氏亚硝酸试剂反应产生粉红色或红色化合物。

亚硝酸盐与亚硝酸试剂的反应：如果在培养液中加入格氏亚硝酸试剂后，溶液不出现红色，则存在两种可能性：(1)细菌不能将硝酸盐还原为亚硝酸盐，故培养液中不存在亚硝酸盐，但应仍有硝酸盐存在，此为阴性反应。

(2)细菌能将硝酸盐还原为亚硝酸盐，而且还能进—步把亚硝酸盐还原为氨和氮。

故培养液中应该既无亚硝酸盐存在；也无硝酸盐存在，此为阳性反应。

检查培养液中是否有硝酸盐存在的方法：可在培养液中加入锌粉(使硝酸盐还原为亚硝酸盐)，再加入格氏亚硝酸试剂，溶液呈红色，说明硝酸盐存在；如溶液不呈红色，说明硝酸盐不存在。

废水生物处理技术作者：天津市南开大学关辽【概述】在自然环境（土壤和水体）中，存在着大量的微生物，它们具有氧化分解有机物并将其转化为无机物的巨大能力。

水的生物化学处理法就是在人工创造的有利于微生物生命活动的环境中，使微生物大量繁殖，提高微生物氧化分解有机物效率的一种处理方法。

其主要用于去除水中溶解性和胶体有机物，降低水中氮、磷等营养物的含量。

生物化学处理法分为好氧和厌氧两大类，分别利用好氧微生物和厌氧微生物分解有机物。

生物化学处理系统又可分为悬浮生长系统和附着生长系统两种。

在悬浮生长系统中，微生物群体在处理设备内呈悬浮状态生长，污水通过与之接触得到净化；在附着生长系统中，微生物附着在某些惰性介质呈膜状生长，污水流经膜的表面而得到净化。

生物化学处理具有投资省，运转费用低，处理效果好，操作简单等优点，在城市污水和工业废水的处理中得到广泛应用。

本文将按照老师上课讲述的版块，重点阐述好氧生物技术中活性污泥及生物膜两种方法的相关知识，并对一些好氧生物处理的新的技术方法进行介绍，最后，我们将介绍厌氧生物处理技术的具体内容。

生物处理技术好氧生物处理技术厌氧生物处理技术生物膜法好氧生物处理新技术活性污泥法一、活性污泥法本文主要包括：活性污泥法基本的概念和原理，基本的动力学模型，以及整个活性污泥法处理系统的工艺设计、运行方式等；在技术上对不同种类的处理方式做了具体介绍；还有对活性污泥法处理废水在技术发展上的一些展望。

(一)概念活性污泥，是好氧性微生物因繁殖而形成的污泥状混合物，其中栖息着以菌胶团为主的微生物群，对有机物有很强的吸附氧化能力，易于沉淀和分离，从而使污水得以净化。

活性污泥里的微生物群主要有细菌、原生动物和藻类，其中细菌和原生动物是主要的两大类。

活性污泥法是指在氧气充足，适合微生物生长与繁殖的条件下，利用活性污泥对废水进行生物处理的一类方法，处理系统通常由曝气部分和沉淀部分组成。

用活性污泥法处理污水效率高、效果好、投资较低，因此是目前处理污水的主要方法。

微生物的生态角色微生物是地球上最为广泛分布和数量最多的生物群体之一，它们在自然界中扮演着极其重要的生态角色。

无论是在陆地还是水域，微生物都能发挥着至关重要的作用，影响着生物圈的运转和生态系统的稳定性。

本文将探讨微生物在环境中的生态角色，包括其在物质循环、能量转化和生态平衡中的贡献。

一、物质循环中的微生物微生物在物质循环中发挥着至关重要的作用。

它们能够分解有机物质，将有机物转化为无机物，促进了营养物质的循环。

例如，微生物在分解植物残体、动物遗体和有机废物的过程中，产生酶类催化作用，将有机物质分解为简单的无机氮、磷等元素，使之重新进入生物圈的循环中。

此外，在土壤中，微生物也扮演着关键的角色。

它们能够将氮气固定为氨，使其能够被植物吸收利用，进而参与植物生长和养分的供给。

同时，微生物还能够分解有机物质，释放出二氧化碳等气体，进一步促进土壤中的养分循环和可持续发展。

二、能量转化中的微生物能量转化是生态系统运转的基本过程之一，而微生物在其中发挥着重要的角色。

通过光合作用，植物能够将太阳能转化为化学能，而微生物在有机物质降解过程中，能够进一步释放出储存的能量。

这一过程中，微生物通过氧化反应将有机物质进行分解，并通过此过程产生能量。

同时，微生物还参与了生物体内能量转化的过程。

在生物体内，微生物能够降解有机物质，释放出能量，同时也对营养物质进行转化和利用。

这种转化和利用过程不仅影响着个体的生长和发育，也是生态系统中能量流动的重要环节。

三、生态平衡中的微生物微生物在维持生态平衡方面发挥着重要作用。

首先，微生物能够对抗病原微生物的侵袭。

它们通过竞争营养物质、产生抗生素等方式，抑制了病原微生物的生长和繁殖。

这种微生物之间的竞争和相互制约，有助于维护生态系统的稳定性和良好的生态平衡。

此外，微生物还参与了生物降解和污染修复的过程。

在污染物降解方面，微生物能够利用有机物质进行吸收和转化，将污染物质降解为无害或较低毒性的物质，从而减少了环境的污染程度。

可以分解有机物的方法有机物是由碳、氢、氧、氮等元素组成的化合物，常见的有机物包括脂肪、蛋白质、碳水化合物等。

有机物的分解是指将复杂的有机物分解成简单的物质，可以通过物理、化学和生物等方法来实现。

下面将介绍一些常见的可以分解有机物的方法：1. 热分解：热分解是将有机物暴露在高温下，使其分解为简单的物质的过程。

在高温下，有机物分子内部的键会断裂，产生碳、氢、氧等简单的物质。

常见的热分解方法包括燃烧、热解、裂解等。

例如，燃烧木材可以将木质素分解为水和二氧化碳。

2. 氧化分解：氧化分解是通过氧化剂将有机物氧化分解为简单的物质。

氧化剂可以是氧气、过氧化氢等。

氧化分解的过程中，有机物的分子结构会发生改变，产生氧化产物。

例如，过氧化氢可以将有机物氧化分解为水和氧气。

3. 水解：水解是利用水将有机物分解为简单的物质的过程。

水解常见于碳水化合物、脂肪等有机物的分解过程中。

在水的作用下，有机物的分子结构会发生裂解，产生碳水化合物、脂肪酸等物质。

例如，碳水化合物在水的作用下可以分解为葡萄糖和果糖。

4. 生物分解：生物分解是利用微生物将有机物分解为简单物质的过程。

微生物可以分解有机物中的碳、氢、氧等元素，产生二氧化碳、水、氨等物质。

生物分解是自然界中常见的有机物分解方式，例如土壤中的微生物可以分解有机物质，将其转化为养分供植物吸收。

5. 酶解：酶是生物体内的催化剂，可以促进有机物的分解反应。

酶解是利用酶将有机物分解为简单物质的过程。

不同的酶可以分解不同的有机物，例如淀粉酶可以将淀粉分解为葡萄糖，脂肪酶可以将脂肪分解为甘油和脂肪酸。

以上是一些常见的可以分解有机物的方法，通过热分解、氧化分解、水解、生物分解、酶解等方式，可以将复杂的有机物分解为简单的物质，有助于物质的循环利用和环境的清洁。

在实际应用中，可以根据有机物的性质和分解需求选择合适的分解方法，达到最佳的分解效果。

微生物厌氧分解产物
微生物厌氧分解产物指的是在缺氧的环境下，微生物通过厌氧代谢产生的化合物。

这些产物通常具有强烈的异味和有毒性，对环境和人类健康造成威胁。

常见的微生物厌氧分解产物包括硫化氢、甲烷、氨气、苯、甲苯、二甲苯等。

其中硫化氢是最常见的产物之一，它具有刺鼻的臭味，对人体有毒性，长时间暴露会引起头痛、恶心、呕吐等症状。

除了对人类健康的影响外，微生物厌氧分解产物还会对环境造成影响。

例如，甲烷是一种强温室气体，对气候变化产生不利影响；苯、甲苯、二甲苯等物质则会污染土壤和水源，破坏生态环境。

为了减少微生物厌氧分解产物的产生和危害，需要采取相应的措施。

例如，在垃圾填埋场中，可以采用覆盖和通风等措施来减少产物的生成；在化学工业中，可以采用氧化和还原等方法来控制产物的生成。

同时，也需要加强对微生物厌氧分解产物的监测和管理，以保护环境和人类健康。

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第五章微生物的代谢一、名词解释：01.新陈代谢（metabolism）：简称代谢，泛指发生在活细胞中的各种化学反应的总和，也是生物细胞与外界环境不断进行物质交换的过程。

包括合成代谢和分解代谢，它是推动生物一切生命活动的动力源。

02.合成代谢（anabolism）：又称同化作用。

微生物从环境吸收营养物质，在细胞内合成新的细胞物质和贮藏物质，并储存能量，建立生长、发育的物质基础的过程。

03.分解代谢（catabolism）：又称异化作用。

微生物分解营养物质，释放能量，供给同化作用、机体运动、生长和繁殖等生命活动所用，产生中间代谢产物，并排泄代谢废物和部分能量的过程。

04.生物氧化（biological oxidation）：分解代谢实际上是物质在生物体内经过一系列的氧化还原反应，逐步分解并释放能量的过程，这个过程也称为生物氧化。

05.呼吸作用（respiration）：微生物在降解底物的过程中，将释放的电子交给电子载体，再经过电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其他还原型产物并释放出能量的过程。

06.有氧呼吸（aerobic respiration）：以分子氧作为氢和电子的最终受体的生物氧化过程，称为好氧呼吸或有氧呼吸。

07.无氧呼吸（anaerobic respiration）：又称为厌氧呼吸，在无氧的条件下，微生物以无机氧化物作为最终氢和电子受体的生物氧化过程。

08.发酵（fermentation）：狭义发酵：在无外源氢受体的条件下，细胞有机物氧化释放的[H]或电子交给某一内源性的中间代谢物，以实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。

即电子供体是有机物，而最终电子受体也是有机物的生物氧化过程。

广义发酵：泛指任何利用微生物来生产有用代谢产物或食品、饮料的一类生产方式。

09.底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）：物质在生物氧化过程中，常生成一些有高能键的化合物，这些化合物可直接偶联A TP或GTP的合成，这种产生ATP等高能键的方式称为底物水平磷酸化。

好氧处理和生物接触氧化法都是利用微生物在有氧条件下对有机物进行降解的处理技术，它们在水处理、废气处理等领域有广泛的应用。

下面分别对这两种技术进行简要介绍：
### 好氧处理
好氧处理是一种利用好氧微生物将有机物转化为水和二氧化碳的过程。

这种处理方式通常需要在有氧环境中进行，比如活性污泥法就是一种常见的好氧处理技术。

在活性污泥法中，有机物被存在于曝气池中的活性污泥微生物降解，经过一系列生物化学反应，最终转化为水溶性小分子物质、二氧化碳和水。

活性污泥法适用于处理城市污水和各种工业废水。

### 生物接触氧化法
生物接触氧化法是另一种好氧处理技术，它通过生物膜将有机物降解。

在生物接触氧化池中，填料上生长着一层生物膜，废水流经填料时，有机物被生物膜上的微生物氧化分解。

这种方法的优点是耐冲击负荷能力强，占地面积相对较小，且处理后的水质较为稳定。

生物接触氧化法常用于处理农村生活污水、有机性工业废水等。

两种技术的核心区别在于微生物与有机物接触的方式不同。

好氧处理依赖于悬浮的微生物污泥，而生物接触氧化法依赖于固定在填料上的生物膜。

在实际应用中，这两种技术可以结合使用，以提高处理效果和效率。

例如，在某些处理流程中，初级处理可能使用生物接触氧化法，以降低有机物的浓度，然后再用活性污泥法进行深度处理。

根据具体的废水特性和处理要求，可以选择合适的方法，或者将几种方法结合起来使用。

微生物分解有机污染物机理描述有机污染物是指由碳元素构成的化合物，包括石油类、农药、化学品和工业废水中的有毒有害物质等。

这些有机污染物对环境和生物产生不可忽视的危害，因此寻找有效的清除方法显得尤为重要。

微生物分解有机污染物是一种可行且环保的处理技术。

本文将从微生物分解有机污染物的机理入手，对其进行描述和分析。

微生物分解有机污染物是利用微生物的代谢活动将有机污染物转化为无害产物的过程。

这些微生物包括细菌、真菌、藻类等微生物。

它们通过不同的代谢途径，将有机污染物降解为二氧化碳、水和其他无害物质。

微生物分解有机污染物的机理主要包括以下几个方面：1. 分泌酶降解：微生物通过分泌酶来降解有机污染物。

这些酶包括蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等，它们能够将复杂的有机污染物分解为较小的分子，使微生物更容易吸收和利用。

2. 氧化还原反应：微生物在分解有机污染物的过程中通过氧化还原反应来降解有机物。

这些反应包括自氧化、酸化、食物链传递等。

微生物通过这些反应将有机污染物转化为无机物或较简单的有机物。

3. 合成代谢物：微生物在分解有机污染物的过程中会产生中间代谢物，这些代谢物可能是有毒的。

但是，微生物会进一步将这些代谢物分解为无害物质或利用其他代谢途径降解。

微生物分解有机污染物的机制具体取决于有机污染物的种类和微生物的特性。

不同的有机污染物具有不同的结构和化学性质，因此需要适应性强的微生物来进行分解。

微生物的酶系统和代谢途径也有所不同，不同的微生物会选择不同的途径来分解有机污染物。

微生物分解有机污染物的机理有以下几个特点：1. 特异性：不同的微生物对不同种类的有机污染物具有不同的降解能力，有些微生物能降解多种有机污染物，而有些微生物只能降解特定的有机污染物。

因此，在选择微生物进行有机污染物的分解时，需要根据具体情况选择适合的微生物。

2. 生态系统的参与：微生物分解有机污染物不仅仅发生在微生物单个个体之间，还涉及到整个生态系统的参与。

微生物名词解释1.自养微生物：一类以光能为能量的来源，以环境中的CO2为碳源，来合成有机物，并且储存能量的新陈代谢过程。

2.微体：真核细胞中一种有单层膜包裹的，与溶酶体相似的小球形细胞器，主要含氧化酶和过氧化氢酶，又称过氧化物酶体，其功能是使细胞免受H2O2毒害，氧化分解脂肪酸等。

3.连续培养：又称开放培养，在培养微生物的过程中一方面以一定的流速连续流入新鲜培养液和通入无菌空气，另一方面以同样的流速溢流出培养物，使容器内的培养物达到指数期的平衡生长状态和恒定的生长速率的培养方式。

4.感受态因子：调节感受态的一类特异蛋白。

它包括：膜相关DNA结合蛋白，细胞壁自溶素，几种核酸酶。

5.共同抗原：又称类属抗原，交叉反应抗原。

为多种抗原系统所共有的抗原。

6.单细胞蛋白：人工培养的非致病性细菌、微型菌、真菌等微生物单细胞菌体。

7.紫膜：某些嗜盐菌上能进行光合作用的细胞膜，它细菌视紫红质和类脂组成，因颜色呈紫色，故称紫膜，紫膜可介导光合作用。

8.活性污泥：一种由活细菌、原生动物和其他微生物聚集在一起组成的絮凝团，在污水处理中具有很强的吸附、分解有机物或毒物的能力。

9.类毒素：用0.3%--0.4%甲醛溶液对外毒素进行脱毒处理，可获得失去毒性但保留其免疫原形的生物制品。

10.Park核苷酸：即UDP-N-乙酰胞壁酸五肽。

是原核生物合成细胞壁肽聚糖时，首先在细胞膜中由G合成NAG-UDP和NAM-UDP，然后由NAM-UDP连接5个氨基酸，即形成了Park核苷酸。

11.膜边体：又称须边体或质膜外泡，为许多真菌所特有。

它是一种位于菌丝细胞四周的质膜与细胞壁间，由单层膜包裹的细胞器。

12.细菌虑沥：又称细菌浸出或细菌冶金。

用化能自养细菌对矿物质中的硫或硫化物进行氧化，使它不断生产和再生酸性浸矿物剂，并让低品位矿石中的铜等形式不断溶解出来，然后采用电动序较低的铁等金属粉末来进行置换，以此获取铜等有色金属或稀有金属。

13.菌落：固体培养基上（内）以母细胞为中心的一对肉眼可见的，有一定形态、构造等特征的子细胞集团。

高中生物选择性必修2 《探究土壤微生物的分解作用》教师姓名教研组生物No：P65.66课题探究土壤微生物的分解作用教学目标 1.通过宏观的实验现象理解微观的生物学原理，了解土壤微生物在生态系统物质循环中的重要作用。

2.通过实验尝试探究土壤微生物的分解作用，掌握探究的一般流程与方法，学习对照实验的原则与处理方法，培养乐于探究的科学精神。

教学重点探究土壤微生物对落叶和淀粉的分解作用教学难点分析探究实验的一般方法与流程教学方法通过讲授法、实验演示等引导学生学习探究的一般流程与方法，掌握对照实验的原则与处理方法。

学法指导联系必修一中学习过的探究实验的一般方法以及淀粉、还原糖的检测方法，突破本节实验方案的设计教具（资料）多媒体、课件板书设计一、土壤与土壤微生物二、探究土壤微生物的分解作用1.探究土壤微生物对落叶的分解作用2.探究土壤微生物对淀粉的分解作用教学过程组织教学：引言：我们一起来观看一个视频。

从视频中我们可以看到，潜蠊正在享受它们的午餐——枯枝落叶。

潜蠊是一种蟑螂，是典型的分解者，可以高效分解土壤中的枯枝落叶。

在土壤中还有哪些像潜蠊一样默默无闻、辛劳工作的分解者呢？今天，让我们一起走近土壤来了解一下。

新课：一、土壤与土壤微生物（一）土壤的组成讲述：土壤对地球与地球生物来说都十分重要。

土壤由非生物成分和生物两部分构成。

其中，非生物成分包括水分、气体、矿物质和有机质。

矿物质是由岩石风化形成，占土壤质量的95%左右，而有机质由动物遗体、枯枝落叶、腐殖质等组成，大约占土壤质量的5%。

土壤中的生物种类繁多，包括各种动物、藻类、真菌及微生物，特别是微生物种类多、数量大、繁殖快，但由于形体微小，质量占比很少。

土壤中的微生物主要生活在腐殖质层，也就是土壤表层。

覆盖有枯枝落叶的土壤往往土壤微生物资源较为丰富。

那什么是土壤微生物呢？（二）土壤微生物讲述：土壤微生物泛指土壤中结构微小、肉眼不可见的生物。

主要包括细菌、放线菌、真菌等生物。