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1 内容
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2 练习
内容
自然界能量与物质循环
碳素循环：
大气中的CO2（0.032%）周转利用最快。大气中的CO2只够绿色植物约20年使用。
微生物在碳素循环中的作用：把有机物中的碳元素尽快矿化和释放，从而使生物体处于一种良好的碳平衡循环中。地球上约90%的CO2是由微生物分解作用形成的。
微生物的分解作用：光合作用固定的CO2中大部分以聚糖形式积累于木本和草本植物躯干中，木材占60%，其中75%是纤维素、约20%是木质素和木聚糖、蛋白质仅占1%左右。在草本植物中多糖含量更高。分解纤维素的任务就是由土壤中的一些特殊微生物来完成的。
碳素循环
氮素循环：
自然界的氮素循环是各种元素循环的中心，而微生物是整个氮素循环的中心。\
氮元素的自然形态：
◆ 铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐
◆ 有机含氮物
◆ 氮气
（一）生物固氮
据70年代中期的统计全球生物圈每年生物固氮达1.7108吨，其中草原3.5 107吨，林地4.0 108吨，海洋3.6 108吨，其它土壤0.6 108吨。
根瘤菌属每年可为每公顷土地固氮达250Kg。
(二)硝化作用
定义：土壤或水体中的氨态氮经化能自养菌的氧化而成为硝酸态氮的过程。
过程：两阶段——
（1）由亚硝化细菌参与，铵→亚硝酸；
（2）由硝化细菌参与，亚硝酸→硝酸。
意义：是自然界氮素循环中不可缺少的一环，对农业无益。
（三）硝酸盐同化作用
定义：绿色植物和微生物在利用硝酸盐的过程中，硝酸盐被重新还原成NH4+后再被利用于合成各种含氮有机物，这就是硝酸盐的同化作用。
（四）氨化作用
定义：含氮有机物竟微生物的分解产生氨的作用。
含氮有机物的种类：蛋白质、尿素、尿酸、几丁质等
分解蛋白质的微生物种类：Pseudomonas fluorescens（荧光假单胞菌），Proteus vulgaris（普通变形杆菌），Bacillus megaterium（巨大芽孢杆菌），B. subtilis和B. mycoides（蕈状芽孢杆菌），Clostridium putrificum（腐败梭菌）。
分解尿素的细菌如Sporosarcina ureae（脲芽孢八叠球菌）和Bacillus pasteurii（巴氏芽孢杆菌）。
分解几丁质的细菌如Bacterium chitinophilum（嗜几丁杆菌）和Chromobacterium chitinochroma（几丁色色杆菌）等。
意义：含氮有机物必须经过微生物降解才能被植物利用。
（五）铵盐同化作用
所有绿色植物和微生物进行的以铵盐作为营养，合成氨基酸、蛋白质、核酸和其它含氮有机物的作用。
（六）异化性硝酸盐还原作用
定义：硝酸粒子作为呼吸链的末端电子受体被还原为亚硝酸的反应。有时亚硝酸可进一步通过亚硝酸铵化作用而产生氨或进一步通过反硝化作用（denitrification）产生氮气、NO或N2O。
菌种：兼性厌氧菌，行无氧呼吸的菌种。
（七）反硝化作用
定义：由硝酸盐还原成NO2–并进一步还原成N2的过程（广义）。狭义的反硝化作用仅指由亚硝酸还原成N2的过程。
条件：厌氧（淹水的土壤或死水塘中）
菌种：少数异养和化能自养菌。如：Bacillus lichenoformis（地衣芽孢杆菌）、Paracoccus denitrificans（脱氮副球菌）、Pseudomonas aeruginosa（铜绿假单胞菌）、Ps. stutzeri（施氏假单胞菌）、Thiobacillus denitrificans（脱氮硫杆菌）以及Spirillum（螺菌属）和Moraxella（莫拉氏菌属）等。
意义：土壤中氮元素流失的重要原因之一。水稻田中施用化学氮肥，有效利用率只有25%左右。另外可以利用水生性反硝化细菌去除污水中的硝酸盐。
（八）亚硝酸氨化作用
定义：亚硝酸通过异化性还原可以经羟胺而转变成氨，叫做亚硝酸的氨化作用。
菌种：Aeromonas（气单胞菌属）、Bacillus（芽孢杆菌属）、Enterobacter（肠杆菌属）、Flavobacterium（黄杆菌属）、Nocardia（诺卡氏菌属）、 Vibrio（弧菌属） 和 Staphylococcus（葡萄球菌属）等。
硫素循环：
微生物可以通过同化硫酸盐还原作用、脱硫作用、硫化作用、异化性硫酸盐还原作用、异化性硫还原作用参与硫素循环。
磷的循环:
案例
微生物分子生物技术在环保领域的新发展和新应用
微生物分子生物技术可以给环境保护带来多个方面的发展和应用，主要包括：①构建具有更强的降解能力的遗传工程菌，降解各种环境污染物，特别是难降解的环境污染物。②利用分子标记技术跟踪监测降解微生物在环境中的行为。③利用分子生物技术监测环境中的有害微生物。④从分子水平上研究环境污染物对生物大分子(特别是DNA、RNA)的作用。⑤选育转基因的优良动、植物品种减少农药、化肥用量，减缓环境污染。
