Root Nodule Bacteria and Symbiosis with legumes
Soybean root nodules
Unnodulated soybean Nodulated soybean
Steps in the formation of root nodule in a legume infected by Rhizobium
• Respiration:
(CH2O) + O2 CO2 + H2O
碳素循环
Carbon Cycle
• The most rapid means of global transfer of carbon is via CO2 of the atmosphere.
• CO2 is removed from the atmosphere primarily by photosynthesis of land plants and is returned to the atmosphere by respiration of animals and chemoorganotrophic microorganisms.
CO2+H2O
Decomposition
厌氧分解
• 有机物
发酵
CO2 +各种还原产物
厌氧呼吸
• 有机物
CO2 +CH 4
四、纤维素的分解
纤维素 内切葡糖酶 小纤维素 纤维素 外切葡糖酶 纤维二糖 葡萄糖苷酶 葡萄糖
分解纤维素的微生物
• 包括细菌、放线菌和真菌。 • 如食纤维菌和生孢食纤维菌, • 如裂解纤维乙酸弧菌。 五、半纤维素和其他糖类化合物的分解
1.生物固氮： N2
NH3
代表菌，根瘤菌，费兰克氏放菌属
2（1）.硝化作用： NH4+
NO2-
代表菌，亚硝化细菌，如亚硝化单
胞菌属，亚硝化球菌属
2（2）.硝化作用：NO2-
NO3-
代表菌，硝-
有机氮
（微生物与植物共有），多数微生物
4.氨化作用：有机氮
S，H2SO4 （光
• 5.异化性硫酸盐还原作用：硫酸盐
H2S
脱硫弧菌属，脱硫肠状菌属.
• 6.异化性硫还原作用： S
H2S，脱硫单胞菌属
Redox cycle for Sulfur
The global sulfur cycle
第四节 磷素的循环
有机磷
4
1
可溶PO4 3-
3
2
不溶性PO4 3-
• The single most important contribution of CO2 to the atmosphere is via microbial decomposition of dead organic material, including humus.
二、微生物在碳素循环中的作用
2、生物固氮机理
（1）固氮酶 • 钼铁氧还蛋白（钼铁蛋白，MoFd，MF ） • 铁氧还蛋白（铁蛋白， AZoFd ， F ） （2）ATP供应： （3）还原力[H]及载体 （4）还原底物N2 （5）镁离子 （6）严格厌氧条件
3. 固氮过程防O2方式 A.好氧性自由固氮菌： • （1）呼吸保护（2） 构象保护 B.蓝细菌： • （1）异形胞 • （2）非异形胞: C.根瘤菌： • （1）豆科共生 • （2）非豆科共生
第三节 硫素的循环
• 1.同化性硫酸盐还原:硫酸盐 物与微生物共有）
还原态硫化物（植
• 2.脱硫作用：腐败微生物（厌氧）H2S H2SO4,S
• 3.硫化作用（氧化作用）：H2S 属); S H2SO4 (硫杆菌属)
H2SO4,S(发硫菌
• 4.硫氧化作用（厌氧）：H2S 合细菌）绿硫属,着色菌属
NH3
代表菌，荧光假单胞菌属，普通变形杆菌
5.铵盐同化作用： NH4+ （微生物与植物共有）
有机氮
6.硝酸盐还原作用：NO3-
NO2-
代表菌，硝酸盐还原菌，大肠杆菌，
7.反硝化作用：
狭义 NO2-——N2 ，
广义 NO3-——NO2-——N2
代表菌，地衣芽孢杆菌，铜绿假单胞菌
8.亚硝酸氨化作用： NO2-
第九章 微生物与生物地球化学循环
第一节 碳素循环
一、 碳素的循环
①有氧条件： 光合作用 :
呼吸作用 ： ②无氧条件：
酵解 甲烷生成 形成化石燃料
Importance of photosynthesis in the
carbon cycle
• Oxygenic photosynthesis:
CO2 + H2O (CH2O) + O2
包括细菌、放线菌和真菌。
六、脂肪的分解
1.细菌、放线菌和真菌均能分解脂肪。 2.脂肪+水 脂肪酶 甘油+高级脂肪酸
3.甘油 磷酸二羟丙酮 糖酵解 三羧酸循环
CO2+H2O
4.脂肪酸
氧化
乙酰CoA 三羧酸循环 CO2+H2O
第二节 氮素的循环
The Global Nitrogen Cycles
一、氮素的循环过程
NH4+
代表菌，芽孢杆菌属，弧菌属，葡萄球菌属
Biogeochemical Cycles: Nitrogen
二、氮素的污染
三、生物固氮
1、固氮微生物
1）与豆科植物共生的根瘤菌： 2）与非豆科植物共生的放线菌：弗兰克氏菌属放线菌 3）自生固氮细菌：固氮菌属，梭菌属 4）固氮蓝细菌：自生，也可与地衣，满江红等共生
• 绿色植物不断固定二氧化碳，微生物不断释放 二氧化碳（90%二氧化碳由微生物产生），两 者共同作用，使自然界碳素循环不断进行 。
The Carbon Cycle
三、有机物分解的一般途径
有氧分解
多糖类
脂肪类
蛋白质类
木质素
单糖类 甘油+脂肪酸 氨基酸
芳香族单体
丙酮酸 氧化脱羧
乙酰CoA TCA循环
1. 微生物分解作用，
• 如腊状芽孢杆菌，多粘芽孢杆菌 2. 与土壤中的盐基结合 3. 产酸微生物作用或磷肥生产，
• 如硝化细菌，硫化细菌 4. 植物与微生物的吸收同化