Microbial Extracellular Polymeric Substances pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Flemming, Hans-Curt

出品人:

页数:272

译者:

出版时间:

价格:$ 134.47

装帧:HRD

isbn号码:9783540657200

丛书系列:

图书标签:

Microbial EPS
Extracellular polymeric substances
Biofilms
Microbiology
Environmental microbiology
Polyaccharides
Proteins
DNA
Water treatment
Biotechnology

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具体描述

Microbial extracellular polymeric substances (EPS) are the key components for the aggregation of microorganisms in biofilms, flocs and sludge. They are composed of polysaccharides, proteins, nucleic acids, lipids and other biological macromolecules. EPS provide a highly hydrated gel matrix in which microbial cells can establish stable synergistic consortia. Cohesion and adhesion as well as morphology, structure, biological function and other properties such as mechanical stability, diffusion, sorption and optical properties of microbial aggregates are determined by the EPS matrix. Also, the protection of biofilm organisms against biocides is attributed to the EPS. Their matrix allows phase separation in biofiltration and is also important for the degradation of particulate material which is of great importance for the self purification processes in surface waters and for waste water treatment.

好的，这是一份关于《微生物胞外聚合物》主题的图书简介，内容详实，旨在介绍该领域的重要性和前沿进展，但不涉及您指定的原书内容。 --- 图书简介：微生物胞外聚合物 (Microbial Extracellular Polymeric Substances) 主题聚焦：微生物胞外聚合物（EPS）——生命界面、生态调控与生物技术前沿目标读者：微生物学家、环境工程师、材料科学家、生物化学家、水处理专业人员，以及对微生物生态与生物材料感兴趣的科研人员和研究生。 --- 导言：生命界面的无形构建者微生物，作为地球上最古老且分布最广的生命形式，其生存和繁荣离不开一个关键的结构——胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances, EPS）。EPS并非简单的副产品，而是微生物群落与环境进行物质交换、结构维持、化学防御和生态协作的核心介质。它构成了微生物“家园”的基础，一个复杂而动态的生物聚合物网络，它决定了群落的物理形态、化学特性乃至生态功能。本书旨在全面、深入地探讨EPS的构成、功能、形成机制及其在自然界和工程系统中的关键作用。我们将从分子层面剖析EPS的复杂性，扩展至其在宏观生态系统中的调控能力，并展望其在应对全球性挑战——如环境污染、生物能源和生物材料开发——中的巨大潜力。第一部分：EPS的分子结构与化学多样性 EPS是一个高度异质性的混合物，其核心是生物聚合物的复杂交织。本部分将系统性地解构EPS的分子基础。 1.1 糖类组分的主导地位：糖类是EPS中最主要的有机组分，包括结构性多糖、外泌性粘多糖和胞壁的组成部分。我们将详细介绍这些聚合物的单糖组成（如葡萄糖、半乳糖、N-乙酰氨基葡萄糖等），分析其分支结构、分子量分布及其对EPS粘度和水合能力的直接影响。重点讨论了胞外粘液多糖（Capsular Polysaccharides）与分泌型粘多糖（Secreted Polysaccharides）之间的结构差异及其功能特化。 1.2 蛋白质与核酸的调控角色：蛋白质，包括酶（如水解酶、氧化还原酶）和结构蛋白，是EPS网络中的活性调控者。它们不仅参与EPS的生物合成，还催化了环境物质的降解或转化。核酸（DNA和RNA）作为EPS的结构稳定剂和遗传物质的载体，其在EPS中的富集现象（如“胞外DNA”）及其在生物膜结构完整性中的作用是本部分的关键议题。 1.3 脂质与腐殖质类物质：探讨疏水性组分（如脂多糖、脂蛋白）如何在EPS的界面性质中发挥作用，影响其对重金属和有机污染物的吸附能力。同时，分析腐殖质样物质（微生物代谢产物）对EPS网络稳定性和官能团特性的贡献。 1.4 官能团化学与环境响应： EPS的生物活性主要由其表面的官能团（如羧基、羟基、氨基）决定。本章将深入分析这些官能团的pKa值及其在不同pH环境下的电荷变化，阐述这些化学特性如何指导EPS与环境中的离子、污染物和生物分子进行相互作用。第二部分：EPS的形成、调控与生物膜生态学 EPS的产生并非随机事件，而是微生物应对环境压力和实现群体生存策略的精密调控过程。 2.1 EPS合成的遗传与生理调控：深入剖析细菌和真菌调控EPS合成的关键信号通路，包括Quorum Sensing（群体感应）系统在EPS生物合成开关中的作用。探讨外部环境因子（如营养限制、氧化应激、流体剪切力）如何触发或抑制特定EPS组分的表达。 2.2 EPS在生物膜形成中的关键作用：生物膜（Biofilm）是EPS发挥其功能最典型的表现形式。本部分详述EPS如何充当“粘合剂”，促进初始附着；如何构建三维支架，提供机械稳定性和水力导电性；以及如何在生物膜内部形成物质交换的微环境梯度。特别关注生物膜成熟与去生物膜（Dispersion）过程中，EPS的降解与释放机制。 2.3 微生物群落间的协同与竞争： EPS是微生物群落内部进行物质共享和信息交流的物理平台。分析不同物种的EPS在混合群落中如何相互作用，形成共生网络，同时也探讨特定EPS是否能抑制竞争者的生长。第三部分：EPS在环境工程与生物技术中的应用前沿 EPS卓越的物理化学性质，使其成为解决环境和工业挑战的理想生物材料。 3.1 水处理与污染物修复： EPS作为天然的吸附剂，其高比表面积和丰富的官能团使其对重金属离子（如Cd²⁺, Pb²⁺, Cr⁶⁺）和放射性核素具有极高的亲和力。本章系统梳理利用EPS或富含EPS的生物活性污泥来富集和去除水相污染物的机制与效率。同时，探讨EPS在生物膜反应器中对难降解有机污染物的协同降解作用。 3.2 土壤结构稳定与生物地球化学循环：在土壤生态系统中，EPS是形成土壤团粒结构的关键“生物胶水”。分析EPS如何提高土壤的抗侵蚀性，增强土壤持水能力，并调控碳、氮、磷等元素的生物地球化学循环。重点关注微生物修复污染土壤过程中，EPS对污染物（如石油烃、多环芳烃）在土壤基质中的生物有效性的影响。 3.3 EPS衍生生物材料与生物基胶体：随着对可持续材料需求的增加，从微生物发酵中高效提取和纯化EPS成为新兴领域。本章介绍利用EPS作为生物凝胶、涂层材料的潜力，以及其在药物缓释系统和生物医学材料中的应用探索。EPS作为一种可生物降解的天然高分子，其在替代石油基聚合物方面的经济与生态价值将被深入评估。总结与展望《微生物胞外聚合物》不仅是对一个生物学现象的详细描述，更是对生命界面科学的深度探索。未来的研究将更加侧重于利用先进的‘组学’技术（如Meta-proteomics和Metatranscriptomics）来解析特定环境条件下EPS的动态功能，以及开发基因工程菌株以定向生产具有特定物理化学性质的高价值EPS。本书旨在为读者构建一个坚实的知识框架，以迎接这一跨学科领域所带来的诸多机遇与挑战。