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硫循环_海洋微生物工程

时间:2020-02-15 百科知识
硫循环_海洋微生物工程

硫是构成生命物质所必需的元素,是一些氨基酸、蛋白质、多糖、维生素和辅酶的组成成分。海洋是硫最重要的贮库,海洋中硫的主要存在形式有:、SO2、S、H2S和有机硫(包括DMS、DMSP及生物体硫),其中最主要是硫酸盐的形式。和氮元素一样,硫存在着多种不同的氧化态,因此硫的转化也是一个复杂的过程,每个步骤都有微生物的参与。

硫氧化作用(sulfur oxidation),又称硫化作用,是指在有氧条件下将具有还原性的H2S、S或硫代硫酸盐等氧化成硫或硫酸盐的过程,是由多种化能自养硫细菌(如光能自养紫硫细菌和硫氧化细菌的某些菌属)完成的。硫的同化作用(assimilation of sulfur)是指微生物利用SO42-或H2S组成细胞物质的过程。同化性硫酸盐还原作用(assimilatory sulphate reduction)是指硫酸盐被还原后,最终以巯基形式固定在蛋白质等生物成分中。大多数原核生物在有氧条件下,可以同化海洋中大量存在的SO42-形式的硫。异化性硫酸盐还原作用(dissimilatory sulphate reduction)是指厌氧微生物将硫酸盐作为呼吸链的末端电子受体而产生亚硫酸或H2S的过程。硫酸盐还原菌所利用的底物很广,包括一些石油降解物如烷烃、甲苯、苯或多烃类物质。在海洋沉积物中,硫酸盐还原菌和甲烷氧化古菌形成紧密的互养共栖关系进行甲烷氧化。(www.tshiny.cn)

DMS(二甲基硫,dimethylsulfide)是海水中最重要的、含量最丰富的还原态挥发性生源有机硫化物。表层海水中的DMS 处于高度过饱和状态,可以以很大的通量进入到大气中,是参与全球硫循环的重要物质。由海洋进入大气的DMS 与·OH、NO3自由基反应生成SO2和MSA(甲磺酸),最终成为硫酸盐气溶胶的主要来源,是酸雨的重要贡献者。DMS 氧化所生成的非海盐硫酸盐和甲磺酸气溶胶具有吸湿特性,能增加水汽的凝结核数量或使原有的结核颗粒增大,影响云形成和太阳辐射的漫散射,进而影响到地球的表面温度。海洋中约95%的DMS是通过生物活动产生的。DMS 的前体DMSP 为藻类的硫代谢产物,广泛存在于海水中,其生物生产与降解过程与真光层中的食物链有密切关系。这些溶解态的DMSP 除来自于浮游植物的自然分泌外,也可通过动物取食、病毒侵染及细胞衰老等过程使藻体细胞破裂,促使细胞中的DMSP 释放到海水中,然后在不同的环境中降解,对生物的新陈代谢系统产生重要影响。