3第二节有机物降解.ppt

第二节 典型有机物的降解 一、有毒有机污染物生物转化类型 主要是氧化、还原、水解和结合四种反应。 前三种反应将极性基团引入亲脂性的有机毒物分子中，增大其水溶性和极性，称为生物转化的第一阶段反应； 第一阶段的产物或具有适宜官能团的原毒物所进行的结合反应称为第二阶段反应。 1、氧化反应类型 （1）混合功能氧化酶加氧氧化 又称单加氧酶。 将一个氧原子与有机底物结合，另一个氧原子与氢原子结合形成水。 此酶专一性较差，能催化许多有机毒物氧化，包括： ① 碳双键环氧化 ② 碳羟基化 ③ 氧脱烃 ④ 硫脱烃、硫氧化及脱硫氮脱烃、氮氧化及脱氮 （2）双加氧酶 两个氧原子都加到一个底物分子中。 ① 烯烃的氢过氧化反应 ②芳烃双羟基化反应 （3）脱氢酶脱氢氧化 伴随有氢原子或电子转移。 醇氧化成醛酮、醛氧化成羧酸 2、还原反应类型 （1）可逆脱氢酶加氢还原 使底物加氢还原。 （2）硝基还原酶还原 使硝基化合物还原，生成相应的胺。 （3）偶氮还原酶还原 使偶氮化合物还原成相应的胺。 （4）还原脱氯酶 使含氯化合物脱氯（用氢置换氯）或脱氯化氢而被还原。 3、水解反应类型 羧酸酯酶使脂肪族酯水解 芳香酯酶使芳香族酯水解 磷酸酯酶使磷酸酯水解 酰胺酶使酰胺水解 4、结合反应 使原有的生物活性或毒性降低或消失。 常见的有葡萄糖醛酸结合、硫酸结合、谷胱甘肽结合、乙酰结合、氨基酸结合和甲基结合等。 二、典型有机物的降解 （一）脂烃类的降解 1、链烃生物氧化的四种方式 ① 单末端氧化 碳链末端 ↓加氧酶 伯醇 ↓ 醛和脂肪酸 ↓ β 氧化 ② 双末端氧化 两端同时被氧化。 通常出现在有支链的烷烃中 ——一端β氧化受阻，另一端氧化还可以进行。 ③ 次末端氧化 氧化烷烃末端的第二个碳，形成仲醇，在依次氧化成酮和酯，酯被水解为伯醇。 ④ 直接脱氢 厌氧条件下，以NO3-为受氢体，由烷烃变为烯烃，在进一步转变为仲醇、醛和酸。 2、特点： ① 长链脂肪烃（C10~C24）比短链脂肪烃(C10)容易降解，大于C24的脂肪烃由于分子量太大不易生物降解； ② 直链烷烃比支链烷烃容易降解； ③ 烯烃降解时，微生物既可攻击甲基端，也可攻击双键； ④ 环烷烃的降解和链烷烃的次末端降解途径相似。 （二）苯系物的降解 常说的苯系物——苯、甲苯、乙苯和具有三种同分异构体的二甲苯，简称BTEX。 主要存在于轻油中；工业上作为溶剂和生产中间体。 分子量低，易挥发，致突变，潜在致癌。 1、苯的好氧降解 （1）可分为两种途径： ① 真核生物利用单加氧酶在苯环上引入一个氧原子，形成环氧中间物，通过水合作用形成反式二醇中间体，脱氢生成儿茶酚； ② 许多细菌通过双加氧酶形成顺式二醇中间体，脱氢生成儿茶酚。 苯环降解的关键一步是形成儿茶酚； 其他芳香族化合物如苯甲酸、硝基苯、水杨酸和苯酚等的降解也是先形成儿茶酚再进一步降解。 （2）儿茶酚的裂解 催化酶：双加氧酶 两种方式： ① 邻位裂解：两个羟基之间裂解； ② 间位裂解：羟基化碳原子与非羟基化碳原子之间裂解。 产物被进一步代谢成三羧酸循环的中间产物。 2、甲苯、乙苯和二甲苯的好氧降解 两条途径： ① 先氧化苯环上的甲基或乙基，在进一步氧化至开环前的先导物； ② 直接加氧，形成两个羟基再进一步氧化。 任何具有取代烷基的芳烃化合物都有这两种氧化途径。 一般来说，长链比短链不容易降解，烷基数目越多越不容易降解。 3、苯系物的厌氧降解 芳香化合物的厌氧降解主要在反硝化、硫酸盐还原和产甲烷条件下进行。 机理过程，不是太明确，一般认为： 厌