Đề tài Sự chuyển hóa các hợp chất lưu huỳnh của vi sinh vật

Đề Tài: SỰ CHUYỂN HÓA CÁC HỢP CHẤT LƯU HUỲNH CỦA VI SINH VẬT Giáo Viên Giảng Day: Nguyễn Thị Thu Hiền. Thành Viên Nhóm: 1.Huỳnh Thiên Nhân 2.Trần Nguyễn Thùy Dương 3.Nguyễn Hoàng Thảnh 4.Nguyễn Quốc Lợi 5.Nguyễn Khánh Nhựt 6.Trần Quốc Toản 7.Võ Hoàng Phi 8.Nguyễn Thanh Tùng Mục Lục I III IV II Chu trình lưu huỳnh trong môi trường tự nhiên của vi sinh vật V I.KHÁI QUÁT VỀ LƯU HUỲNH Lưu huỳnh là chất rắn, màu Vàng I.KHÁI QUÁT VỀ LƯU HUỲNH Lưu huỳnh là nguyên tố khá phong phú trong môi trường và nước biển là nguồn chứa sulfate lớn nhất, các khoáng chứa S, nhiên liệu hóa thạch, trong nước thải, trong các sản phẩm bài tiết. Các nguồn lưu huỳnh trong nước thải bao gồm lưu huỳnh hữu cơ, sunfate là ion thường gặp trong nước tự nhiên. II. KHOÁNG HÓA LƯU HUỲNH HỮU CƠ. Một số vi sinh vật có khả năng khoáng hóa các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ thông qua các con đường hiếu khí và kỵ khí. Dưới các điều kiện hiếu khí, Các enzyme, sunfatore tham gia phân hủy các ester của sunfate thành SO4 2- . Phương trình: R – O – SO3 + H2O ROH + H + + SO4 2- II. KHOÁNG HÓA LƯU HUỲNH HỮU CƠ. • Dưới các điều kiện kỵ khí các acid amin chứa lưu huỳnh được phân hủy thành các hợp chất lưu huỳnh vô cơ hoặc thành mercaptans là những hợp chất có mùi lưu huỳnh. III. ĐỒNG HÓA LƯU HUỲNH Vi sinh vật đồng hóa là oxi hóa – khử các hộp chất lưu huỳnh. Các vi sinh vật kỵ khí sẽ đồng hóa H2S trong khi các vi sinh vật hiếu khí sử dụng các dạng oxi hóa nhiêu hơn. Tỷ số C: N là 100:1. III. ĐỒNG HÓA LƯU HUỲNH Vi sinh vật kỵ khí. III. ĐỒNG HÓA LƯU HUỲNH Vi sinh vật hiếu khí. III. ĐỒNG HÓA LƯU HUỲNH Vi sinh vật dị dưỡng(Arthrobater, Bacillus, Micrococcus..) oxy hóa S trong đất có pH trung tính và kiềm. III. ĐỒNG HÓA LƯU HUỲNH Vi sinh vật oxy hóa H2S S 0 ( trong điều kiện kỵ khí và hiếu khí ). IV. PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ S 1. Phản ứng oxi hóa. Vi sinh vật oxi hóa H2S bị oxi hóa trong điều kiện hiếu khí và kỵ khí thành SO. Dưới điều kiện hiếu khí oxi hóa S2- thành SO . Điều kiện kỵ khí các loài quang hợp tự dưỡng như các vi khuẩn ,và các loài hóa tự dưỡng sẽ thực hiện oxi hóa khử. IV. PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ S • Lưu huỳnh vi khuẩn quang hợp sử dụng H2S như chất cho điện tử và oxi hoá H2S đến S O. Mà SO sẽ được dự trữ trong tế bào, các vi khuẩn màu tía và bên ngoài tế bào vi khuẩn S màu lục. Vi khuẩn màu lục IV. PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ S Vi khuẩn màu tía IV. PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ S • Vi sinh vật oxi hóa S nguyên tố, phản ứng này được thực hiện chủ yếu bởi nhóm vi khuẩn hiếu khí ,gram âm ,không sinh bào tử chúng tăng trưởng trong điều kiện pH rất thấp. • Một nhóm vi khuẩn oxi hóa S, chúng là nhóm vi khuẩn chịu acid được tìm thấy trong suối nước nóng (pH 2-3, to 55 – 850C). • CÁC PT HÓA HỌC 2S + 3O2 + 2H2O H2SO4 Na2S2O3 + 2O3 + H2O Na2SO4 + H2SO4 IV. PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ S IV. PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ S 2. Khử S Các phản ứng Sunfate đồng hóa và dị hóa để tạo thành Sunfite Khử Sunfate đồng hóa H2S có thể được tạo thành trong điều kiện kỵ khí bởi nhóm hóa học .Chúng phân hủy các hợp chất hữu cơ có chứa axit amin S như :cystein. IV. PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ S Khử Sunfate dị hóa : Là quá trình chủ yếu để tạo thành H2S trong nước thải . IV. PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ S Các nhóm vi khuẩn khử Sunfate chịu trách nhiệm thực hiện quá trình trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt. Phương trình hóa học: SO4 + hc hữu cơ S 2- + H2O +CO2 S2- + 2H+ H2S Mùi trứng thối IV. PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ S • H2S rất độc đối với động vật, thực vật, đặc biệt là con người. Hỗn hợp hơi lưu huỳnh rất độc Lưu Huỳnh V.CHU TRÌNH S TRONG MTTN CỦA VSV 1.Vòng tuần hoàn lưu huỳnh trong tư nhiên Cũng như photpho, lưu huỳnh là một trong những chất dinh dưỡng quan trọng nhất của cây trồng. Trong đất S thường ở dạng vô cơ ( CaSO4, Na2S…) và ở dạng hữu cơ. Trong cơ thể sinh vật, S nằm trong thành phần của các acid amin ( metionin, xystein và trong nhiều loại ezim quan trọng Thực vật hút các hợp chất vô cơ trong đất chủ yếu dưới dạng SO4 2- và chuyển sang dạng S hữu cơ của tế bào . Động vật và người sử dụng thực vật làm thức ăn và cũng biến S thực vật thành S của động vật và người . Khi động, thực vật chết đi để lại lưu huỳnh hữu cơ trong đất, S hữu cơ sẽ chuyển hóa thành H2S . V.CHU TRÌNH S TRONG MTTN CỦA VSV H2S và các hợp chất vô cơ khác bị oxy hóa bởi các vsv tự dưỡng thành S và SO4 2-. SO4 2- lại được thực vật hấp thụ, cứ thế vòng chuyển hóa các hợp chất lưu huỳnh diễn ra liên tục. Trong đó các vsv đóng vai trò quan trọng không thể thiếu được. V.CHU TRÌNH S TRONG MTTN CỦA VSV V.CHU TRÌNH S TRONG MTTN CỦA VSV H2S SO4 2- 2. Sự oxy hóa các hợp chất lưu huỳnh . Sự oxy hóa các hợp chất do vi khuẩn tự dưỡng hóa năng Sự oxy hóa các hợp chất do vi khuẩn tự dưỡng quang năng. Sự khử các hợp chất S vô cơ do vi sinh vật. V.CHU TRÌNH S TRONG MTTN CỦA VSV 3.Sự oxy hóa các hợp chất do vi khuẩn tự dưỡng hóa năng. 2H2S + O 2H2O + 2S + Q S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4 + Q axit sinh ra làm PH của đất hạ xuống ( diệt trừ được bệnh thối do streptomyces gây ra và bệnh ghẻ khoai tây ) Năng lượng sinh ra trong quá trình oxy hóa được các vsv đồng hóa CO2 tạo thành đường . V.CHU TRÌNH S TRONG MTTN CỦA VSV Môt ít hợp chất hữu cơ dạng S được đồng hóa tạo thành S hữu cơ tế bào vi khuẩn ( thiobacillus thioparus và thiobacillus thioxidans ). Ngoài ra vk begiatra minima có thể oxy hóa H2S tạo thành S tích lũy trong tế bào . Trong đk hiếu khí H2S các hạt S sẽ được oxy hóa đến khi S dự trữ hết thì vk chết hoặc ở trạng thái tiềm sinh. V.CHU TRÌNH S TRONG MTTN CỦA VSV 4.Sự oxy hóa các hợp chất do vi khuẩn tự dưỡng quang năng. Một số vi khuẩn có khả năng oxy hóa H2S tạo thành SO4 2-. H2S đóng vai trò là chất cho điện tử trong quá trình quang hợp. Các vi khuẩn họ thiodaceae chlorobacteriae thường oxy hóa H2S tạo C6H12O6,S,H2SO4 ở nhóm vi khuẩn trên S được hình thành không tích lũy trong cơ thể mà ở ngoài môi trường. V.CHU TRÌNH S TRONG MTTN CỦA VSV Đây là quá trình phản sulfat hóa. Quá trình này được tiến hành kỵ khí, ở những tầng nước sâu. C6H12O6 + 3H2SO4 6CO2 + 3H2S + Q đóng vai trò cung cấp hidro trong quá trình khử SO4…H2SO4 bị khử dần tới các sơ đồ sau. H2SO4 H2SO3 H2SO2 H2SO H2 Quá trình khử sulfat dẫn đến việc tích lũy H2S trong môi trường làm ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến đời sống của thực vật và động vật. V.CHU TRÌNH S TRONG MTTN CỦA VSV Đề Tài: SỰ CHUYỂN HÓA CÁC HỢP CHẤT LƯU HUỲNH CỦA VI SINH VẬT