自然界的含硫有機(jī)物主要是蛋白質(zhì)
更新時(shí)間：2021-02-24 點(diǎn)擊次數(shù)：4329次
硫是自然界中的元素之一，在生物體中硫是一種重要的生物營養(yǎng)元素，是一些必需氨基酸、維生素和輔酶的組成成分。硫元素以有機(jī)硫化物—SH和無機(jī)硫化合物：H2S、S0、SO2、FeS和SO42-等形式存在。不同形式的硫之間在微生物的參與下可以相互轉(zhuǎn)化，構(gòu)成了硫的生物地球化學(xué)循環(huán)。微生物在硫素循環(huán)過程中發(fā)揮了重要作用，主要包括脫硫作用、硫化作用和反硫化作用。
自然界的含硫有機(jī)物主要是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)中含有許多含硫氨基酸，如胱氨酸、半胱氨酸和甲硫氨酸等。因此一般蛋白質(zhì)的氨化過程伴隨有脫硫過程。含硫有機(jī)物經(jīng)微生物分解形成H2s的過程即脫硫作用。凡能將含氮有機(jī)物分解產(chǎn)氨的氨化微生物都具有脫硫作用，相應(yīng)的氨化微生物也可稱為脫硫微生物。其分解的一般過程為：含硫蛋白質(zhì)→含硫氨基酸→NH3+H2S+有機(jī)酸
含硫蛋白質(zhì)經(jīng)微牛物的脫硫作用形成的H2S，在好氧條件下通過硫化作用氧化為硫酸鹽后，作為硫營養(yǎng)為植物和微生物利用。在無氧條件下，可積累于環(huán)境中，一旦超過某種濃度可危害植物和其他生物某些微生物可將S0、H2S、FeS、S2O32-和S4O62-等還原態(tài)無機(jī)硫化物氧化生成硫酸，這一過程稱為硫化作用。凡能將還原態(tài)硫化物氧化為氧化態(tài)硫化合物的細(xì)菌稱為硫化細(xì)菌。具有硫化作用的細(xì)菌種類較多，主要可分為化能自養(yǎng)型細(xì)菌類、厭氧光合自養(yǎng)細(xì)菌類和嗜酸嗜熱的古菌類三類。
化能自養(yǎng)型細(xì)菌類的典型代表是硫桿菌屬的細(xì)菌，如氧化硫硫桿菌、排硫硫桿菌、氧化亞鐵硫桿菌、貝日阿托菌屬等。它們大多營嚴(yán)格化能自養(yǎng)型生活，在有氧條件下將硫化物氧化為元素硫或?qū)⒃亓蜓趸癁榱蛩?，并從中獲得能量。硫化細(xì)菌廣泛分布于各種含硫礦環(huán)境中，尤其是這些含硫礦的礦尾水中，由于它們的生命活動，可使礦尾水pH值降得很低厭氧性光合自養(yǎng)型的脫硫細(xì)菌包括紫硫細(xì)菌、綠硫細(xì)菌和紫色非硫細(xì)菌，如紫硫細(xì)菌中的著色菌屬(Chromatium)、綠硫細(xì)菌中的綠菌屬(Chlorobium)等。進(jìn)行的是不產(chǎn)氧的光合作用，光合作用的電子供體是H2S，在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外累積S0，并可進(jìn)一步氧化為硫酸。
嗜酸嗜熱的氧化元素硫的古細(xì)菌中，某些種具有很強(qiáng)的氧化能力，如硫化葉菌(Sulfolobus)能氧化元素S0和FeS，酸菌(Acidianus)能氧化元素S0。它們分布于含硫熱泉、陸地和海洋火山爆發(fā)區(qū)、泥沼地、上壤等一些環(huán)境中，推動著這些環(huán)境中還原態(tài)硫的氧化。
在厭氧條件下元素硫和硫酸鹽等含氧硫化合物可被某些厭氧細(xì)菌還原生成為H2S，這一過程稱為異化型元素硫還原作用和異化型硫酸鹽還原作用，也稱反硫化作用，這類細(xì)菌稱為硫酸鹽還原細(xì)菌或反硫化細(xì)菌硫酸鹽還原細(xì)菌是一類嚴(yán)格厭氧的具有各種形態(tài)特征的細(xì)菌，也有少數(shù)古菌，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)27個(gè)屬細(xì)菌中的一些種具有還原硫酸鹽的能力。典型代表如脫硫弧菌屬(Desulfovibrio)、脫硫腸狀菌屬(Desulfotomaculum)和脫硫桿菌屬(Desulfobacter)等。它們的共同生理特征是能將元素硫或硫酸鹽還原生成H2S。可以各種有機(jī)物或H2作為電子供體，以元素硫或硫酸鹽作電子受體。大多數(shù)營有機(jī)營養(yǎng)型，少數(shù)營無機(jī)營養(yǎng)型。
硫酸鹽還原細(xì)菌主要分布于富含有機(jī)質(zhì)和硫酸鹽的厭氧生境和某些環(huán)境中，如海洋沉積物、淹水稻田土壤、河流和湖泊沉積物、沼泥等。土壤中H2S累積過多時(shí)，可對植物根系產(chǎn)生毒害；水域中H2S過多可毒死魚類等需氧生物，水質(zhì)發(fā)出惡臭，彌漫于空氣中，甚至令人出現(xiàn)中毒癥狀。
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