矿物质和微生物有什么关系

Ⅰ 微生物在自然矿物中起到了什么样的作用

微生物在地球的矿物形成与分解的过程中可以说无处不在。微生物不仅可以在体外诱导矿物形成，还可以在体内生成矿物；它们不仅可以提供矿物形成所需的原料，还可以控制矿物的形态。咱们一点儿一点儿的来认识一下这些厉害的小家伙们在成矿上的能耐！
一、微生物成矿
1、生物矿物（biogenic minerals）
生物矿物就是由生物细胞（多为细菌）及其外部结构形成的矿物。最为有名的生物矿物是我们耳熟能详的碳酸盐岩岩中的方解石、文石、球霰石。最具有代表性的就是下图的这个小东西，学名叫做Coccolithi 颗石藻，它是大洋深海钙质软泥的主要成分，也是地球碳循环的重要组成部分，它们在死亡后的尸体沉积构成了海洋碳酸盐岩的主体。
除此之外，还有很多种微生物形成的矿物如磷酸盐矿物、硫化物矿物、硫酸盐矿物、磁铁矿、针铁矿等。
铝土矿：

铝土矿中的针铁矿小球：

生物成因的矿物大多在纳米到微米尺度，并具有特定的形态、成分，与成岩矿物可以明显区分。

2、微生物矿化作用
（1）微生物诱导的矿化作用(BIM, bacteria-inced mineralization)
特点是矿物的形成取决于微生物营造的环境，是微生物活动或新陈代谢的副产品。微生物的生理活动诱导矿化，包括高价硫、氮和金属作为电子受体的异化呼吸作用。
其中最为有名的发现就是下面这份发表在science上的文章，其作者Labrenz et al. (2000)在硫酸盐还原菌表面实际获得了纳米级闪锌矿微球粒集合体。当然下图这个是假染色的结果。。里面蓝色的是硫酸盐还原细菌膜、绿色的是闪锌矿微粒、黄色的是纳米级微球粒。
在SEM下原图其实是这个样子的：

其实我们所熟知的钟乳石、钙华等也是由生物诱导的矿化作用形成的。下图是惠东热泉微生物席矿化层上部TEM图。颗粒状硅胶体（m）吸附在蓝细菌鞘外（s）或细胞壁外的EPS（p）层中，形成密集的硅质壳层（t），活蓝细菌细胞内（b）没有矿化作用的发生。在一些已死亡的蓝细菌个体中，硅胶体已进入细胞内部。

（2） 微生物控制的矿化作用 (BCM, bacteria-controlled mineralization)
微生物细胞决定了矿物形成的形态。微生物控制下形成的矿物具有特别的晶体结构、低可溶性、稳定同位素分馏的特点和痕量元素的不均衡。

细胞内影响矿物形态：

（细胞内形成的磁铁矿控制，Bazilinsky et al., 2000）

细胞表面结构影响矿物结晶形态：

（微生物细胞表面结构影响矿物结晶的形态，Sleytr et al., 2001）
这些微生物表面结构会使得矿物也按照一定的微结构来结晶，比如下图这种铀矿的析出形态。

二、微生物分解矿物
提到形成就得再聊聊分解，其实现在微生物在矿物的处理和尾矿堆的处理上有着很大的前景，这一点 @Haizhen Zhu同学已经解释的很清楚了，无非就是微生物加速矿物的分解和沉淀过程。
以铁硫化物矿物为例：

从图中我们可以看出，二价铁经由微生物氧化作用被氧化为三价铁，并由三价铁继续加快矿物溶解并氧化硫元素，进而形成高价铁氧化物、硫酸盐，最终目的就是将重金属固定并达到再次富集提高产量、环保排放的目的。而尾矿区内的微生物反应大概模式如下：
Chinese Sci Bull.(2009);PCCP(2011);GCA(2011); J Phys. Chem. A (2010);
下图就是SRB细菌作用下形成的硫化物沉淀复合体。
至于其地球化学意义，我们用下面这一张图就可以讲清楚，矿物的微生物分解伴随着微生物诱导矿化，维系着地表体系的生命。
不仅仅如此，微生物作用并不仅限于矿坑的AMD中，还会体现在地球表层的ACD（acid rock drainage）中。首先，地壳抬升促进大陆风化作用，微生物的存在会加速Fe、S、C、N等的循环；其次，微生物也是寻找生物起源和大氧化事件的地质记录（3.4Ga)；还是重金属进入生态系统的重要途径。
其中DIRB细菌还对BIF的形成、Fe同位素分馏、重金属地球化学行为等有着重要的研究价值，而SRB细菌则对于碳酸盐形成、成矿作用、油气生成、生物灭绝等有着重要价值。

Ⅱ 微生物在自然矿物中起到了什么作用

为某些矿物形成提供物质原料：代谢得到的碳酸根、硫酸根、铵根等等，与环境中阳离子生成相应矿物2）代谢得到的糖类、氨基酸等有机质，将会对矿化过程产生极大影响，一方面可以影响产物物相（参照鱼类耳石在同一生物体内，由于蛋白质不同，最终构成分别为球霰石和文石），另一方面因为所带的特殊基团影响晶体晶面取向，从而调节矿物微观形貌3）微生物代谢过程中会发生电子传递，必然存在电子受体和电子供体，局部电位的变化将诱导矿物在特殊位置生成；而可能发生的氧化还原反应也会影响矿物产物（参照三价铁二价铁）。实际上，说新陈代谢过程有些片面了，微生物表面的细胞膜上的蛋白质就已经会在矿物形成过程中产生影响了。比如在细菌表面分紧密EPS和松散EPS，其中有机质的差别都会导致最终产物的不同。

Ⅲ 土壤由哪些物质组成，他们之间什么相互关系

土壤是一种自然体，由数层不同厚度的土层（soil horizon）所构成，主要成分是矿物质。土壤和母质的差异主要是表现在形态特征或物理、化学、矿物等性质。在工程方面土壤被认为是表岩屑(regolith)或是松动的岩石物质。这种解释严格来说（或者以环境科学的角度来说）并不正确：土壤是由母质(岩石），经过风化作用后所形成的，其特性与母质不尽相同。土壤经由各种风化作用和生物的活动产生的矿物和有机物混合组成，存在着固体、气体和液体等状态。疏松的土壤微粒组合起来，形成充满间隙的土壤，而在这些孔隙中则含有溶解溶液（液体）和空气（气体） 。因此土壤通常被视为有三种状态 。大部分土壤的密度为1～2 g/cm³。地球上大多数的土壤，生成时间多晚于更新世，只有很少的土壤成分的生成年代早于第三纪。
土壤由岩石风化而成的矿物质、动植物，微生物残体腐解产生的有机质、土壤生物（固相物质）以及水分（液相物质）、空气（气相物质），腐殖质等组成。固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物等。液体物质主要指土壤水分。气体是存在于土壤孔隙中的空气。土壤中这三类物质构成了一个矛盾的统一体。它们互相联系，互相制约，为作物提供必需的生活条件，是土壤肥力的物质基础。
土壤矿物质是岩石经过风化作用形成的不同大小的矿物颗粒(砂粒、土粒和胶粒)。土壤矿物质种类很多，化学组成复杂，它直接影响土壤的物理、化学性质，是作物养分的重要来源之一。
有机质含量的多少是衡量土壤肥力高低的一个重要标志，它和矿物质紧密地结合在一起。在一般耕地耕层中有机质含量只占土壤干重的0．5-2．5%，耕层以下更少，但它的作用却很大，群众常把含有机质较多的土壤称为“油土”。土壤有机质按其分解程度分为新鲜有机质、半分解有机质和腐殖质。腐殖质是指新鲜有机质经过微生物分解转化所形成的黑色胶体物质，一般占土壤有机质总量的85—90%以上。
土壤微生物的种类很多，有细菌、真菌、放线菌、藻类 和原生动物等。土壤微生物的数量也很大，1克土壤中就有几亿到几百亿个。1亩地耕层土壤中，微生物的重量有几百斤到上千斤。土壤越肥沃，微生物越多。
土壤是一个疏松多孔体，其中布满着大大小小蜂窝状的孔隙。直径0．001-0．1毫米的土壤孔隙叫毛管孔隙。存在于土壤毛管孔隙中的水分能被作物直接吸收利用，同时，还能溶解和输送土壤养分。毛管水可以上下左右移动，但移动的快慢决定于土壤的松紧程度。松紧适宜，移动速度最快，过松过紧，移动速度都较慢。降水或灌溉后，随着地面蒸发，下层水分沿着毛管迅速向地表上升，应在分墒后及时采取中耕、耙、耱等措施，使地表形成一个疏松的隔离层，切断上下层毛管的联系，防止跑墒。“锄头有水”的科学道理就在这里。土壤含水量降至黄墒以下时，毛管水运行基本停止，土 壤水分主要以气化方式向大气扩散丢失。这时进行镇压(碾地)，使地表形成略为紧实的土层，一方面可以接通已断的毛细管，使底墒借毛管作用上升；另一方面可减少大孔隙，防止水汽扩散损失，所以群众说“碾子提墒，碾子藏墒”。镇压后耱地，使耕层上再形成一个平整而略松的薄层，保墒效果更好。
土壤空气土壤空气对作物种子发芽、根系发育、微生物活动及养分转化都有极大的影响。生产上应采用深耕松土、破除扳结、排水、晒田(指稻田)等措施，以改善土壤通气状况，促进作物生长发育。

Ⅳ 土壤肥沃与微生物有怎样的联系

如果泥土中的生命会说话，它一定会告诉你：土壤里有土壤颗粒、水、盐、矿物质。一粒土壤便可以称为一个微生物世界，每克肥沃的土壤就含有几亿或数十亿的微生物！其中，使泥土具有泥腥气味的正是一类比细菌高级一点的微生物——放线菌。

Ⅳ 矿物质与其他营养素之间的关系是怎样的

矿物质与其他营养素之间的关系错综复杂，十分微妙。在特定条件下既有协调关系又有制约关系，甚至还有拮抗关系。

许多微量元素之间既相互协调，又相互制约，血液内钙、镁、钾、钠等离子的浓度必须保持适当比例才能维持神经肌肉的正常兴奋性。如铁与锌，在一些被认为缺锌的情况下，缺铁很常见，需补充铁剂。在人体，以溶液形式同时提供铁和锌，铁会降低锌的摄取。然而可以肯定，这种相互作用只发生于以水溶液形式给予时，有食物存在时不会发生。当补充铁过多时，水溶液中锌的吸收可被明显抑制，但如加入饮食，则观察不到这一结果。同样，过多补充锌对铁吸收的抑制。锌铜铁元素之间也存在相互促进作用，缺乏或过量都能彼此影响。矿物质与维生素之间的关系也十分密切，如维生素C有利于铁的吸收，维生素D调节钙、磷代谢等等。

硒和维生素E互相配合可抑制脂质过氧化物的产生。蛋白质对微量元素在体内的运输有很大作用，例如，铜的运输靠铜蓝蛋白，铁的运输靠运铁蛋白。锌参与蛋白质合成，锌缺乏影响儿童生长发育。碘是甲状腺素的组成成分，而甲状腺素是调节人体能量代谢的重要激素，对蛋白质、脂肪和碳水化合物的代谢有促进作用。

Ⅵ 矿物中含有微生物吗

矿物质中有微生物吗？
那肯定有，再纯净的水都有微生物
何况矿物质中本身包含各种杂质的东西比较多。

Ⅶ 微生物生长繁殖需要哪些营养要素各有何功能

在营养要素水平上则主要为碳源、氮源、能源、生长因子、矿质元素和水六大类。

功能：

1、碳源

碳是微生物细胞需要量最大的元素，占细胞干重的50%。能提供微生物营养所需碳素或碳架的营养物质称为碳源。能被微生物用作碳源的物质种类极其广泛。简单的无机含碳化合物、比较复杂的有机物、复杂的有机大分子，乃至复杂的天然含碳物质都可以被不同的微生物利用。

碳源物质通过细胞内的一系列化学变化,被微生物用于合成各代谢产物。

2、氮源

氮源的主要功能是提供细胞原生质和其他结构物质中的氮素，一般不作为能源使用。但化能自养细菌中的亚硝化细菌和硝化细菌能从NH₃和NO₂的氧化过程中获得能量。

所以对于它们来说，NH₃和NO₂是兼有氮源和能源的双功能营养物质。对于异养微生物而言，含有C、H、O、N的有机物是具有碳源、能源和氮源的多功能营养物质。

3、能源

能源是提供微生物生命活动所需能量的物质。绝大多数微生物的能源物质是化学物质，只有光合细菌利用光作为能源。对于绝大多数细菌和全部真核微生物来说，它们所利用的有机碳源在被微生物细胞分解代谢的过程中不仅提供微生物细胞的碳素和碳架。

而且还提供微生物生命活动所需的能量。有的微生物所需的能源与碳源不同。如光能自养微生物的能源是光，而碳源为CO₂；化能自养微生物的能源为NH₄、NO₂、S、H₂和Fe等还原态无机化合物，而碳源是CO₂。

4、矿质元素

它们的生理功能包括：是微生物细胞化学组成中的重要元素之一，如P和S分别为核酸与含硫氨基酸的重要组成元素：与酶的组成和活力有关，如Fe是细胞色素氧化酶的必要组分。

Mg、Cu和Zn等是许多酶的激活剂：调节和维持微生物的渗透压、氢离子浓度和氧化还原电位等生长条件，如Na和K有调节细胞渗透压的作用。

由磷酸盐组成的缓冲剂能保持微生物生长过程中pH值的稳定：谷胱甘肽可降低氧化还原电位， 作为某些化能自养细菌的能源物质；作为呼吸链末端的氢受体。

5、生长因子

能提供生长因子的天然物质有酵母膏、蛋白胨、麦芽汁、玉米浆、动植物组织或细胞浸液以及微生物生长环境的提取液等。

多数真菌、放线菌和部分细菌在其生长过程中不需要从环境中获取任何生长因子。而有的微生物需要从环境中获取一种或几种生长因子才能维持正常生长，如乳酸细菌补充需要多种维生素、氨基酸和碱基。

6、水

实际上水本身并不是营养物质，但水是微生物营养中不可缺少的一种物质。因为水是微生物细胞的主要化学成分；水是营养物质和代谢产物的良好溶剂，营养物质与代谢产物都是通过溶解于水中而进出细胞的。

水是细胞中各种生物化学反应得以进行的介质，并参与许多生化反应：水还可维持各种生物大分子结构的稳定性；此外，水的比热高，汽化热高，是热的良好导体，能有效地吸收代谢过程中产生的热量并将热迅速散发出体外，这保证了细胞内的温度不会剧烈变化。

Ⅷ 矿物质微量元素之间有什么关系

矿物质微量元素之间有什么关系

（1）均衡：国外资料表明，人体血液与地壳、海水中元素的丰度基本相一致。这是人类在演变、进化过程中逐步适应自然的结果，也是生命延续、保持健康的基本原因。机体内各种元素之间按一定比例存在，以维持各自的生理功能，如果比例平衡失调，疾病就会发生和发展。随着微量元素与人体关系的研究进一步深入，己发现代谢疾病、心脑血管病、肿瘤、地方病和体内微量元素平衡失调有重要关系。

（2）协同和拮抗作用：元素之间具有协同和拮抗作用，而且在不同的浓度范围内，协同和拮抗的关系常常是互相转换的。一种元素供给缺乏，必然影响其它元素的吸收，必然抑制其它元素的生物效应。

协同：铜和铁具有协同作用，缺铜会使铁的吸收量减少，而且铁的利用也发生困难；缺铁又影响锌的吸收，锌能促进铁的吸收，有协同生血的作用。可治疗贫血；硒与锗有协同作用，硒与锗可治疗冠心病、抗肿瘤；硒与锌能增加肌体免疫功能；钴与锌、铜、锰有协同作用，钴能促进锌的吸收，补充钴、锌、铜、锰可促进生长发育。补充锌又可增加钴的吸收；锰能影响、改善肌体对铜的利用。氟与钙、磷有协同作用，适量氟、钙、磷有利于骨骼生长发育。氟能促进肠道对铁的吸收；钒可促进铁的作用；锶与钙有协同作用，都是人体骨骼和牙齿的组成部分，并参与骨骼生长发育代谢。

拮抗：锌、铁、锰、钙对铬、铅、汞、铝有拮抗作用，能够抑制铬、铅、汞、铝在肠道的吸收。硒与钼、铬、铜、硫元素有拮抗作用，硒又能减轻汞、铜、铊、砷的毒性。

Ⅸ 矿物质之间及与其他营养素间的关系是什么

矿物质（包括微量元素）之间及与其他营养素之间的关系错综复杂，十分微妙，在特定条件下既有协调关系又有制约关系，甚至还有拮抗关系。

钙和磷共同构成牙齿和骨骼，但钙磷比例必须适当（1：1），如果磷过多，会妨碍钙的吸收。血液内钙、镁、钾、钠等离子的浓度必须保持适当比例才能维持神经肌肉的正常兴奋性。膳食钙过高会妨碍铁和锌的吸收，锌摄入过多又会抑制铁的利用。硒对氟有拮抗作用，大剂量硒可降低氟骨症病人骨骼中的氟含量。

硒和维生素E互相配合可抑制脂质过氧化物的产生。蛋白质对微量元素在体内的运输有很大作用，例如，铜的运输靠铜蓝蛋白，铁的运输靠运铁蛋白。锌参与蛋白质合成，锌缺乏影响儿童生长发育。碘是甲状腺素的组成成分，而甲状腺素是调节人体能量代谢的重要激素，对蛋白质、脂肪和碳水化合物的代谢有促进作用。

Ⅹ 为什么寒冷条件下，微生物分解作用慢就有利于有机质的积累

是的，你说的这个是指土壤，其实有机质的积累要符合以下公式：

即等于有机质的分解作用加上有机质的产生能力的总和。

根据这个公式，在寒冷条件下，微生物的分解作用会降低（因为酶活性的降低），而有机质的产生能力几乎不变为什么，这是根据一年四季落叶的量以及动植物的死亡来决定的，因此是不变的。所以这个公式唯一的变量在于微生物的分解作用，而微生物的分解作用又取决于温度，所以当寒冷条件下，微生物的分解作用慢有利于有机质的累积。