环境工程微生物学 教学课件 ppt 作者 袁林江 主编第6章 微生物的代谢.ppt

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第6章 微生物的代谢 6.2 微生物的酶及酶促反应 酶是生物体内合成的,具有催化生物化学反应的蛋白质 几种重要的辅基: 铁卟啉 辅酶A NAD和NADP FMN、FAD 辅酶Q 金属离子 等 酶的活性中心是指酶蛋白分子中与底物结合,并起催化作用的小部分氨基酸所构成的一个微区域。活性中心有结合部位和催化部位,对催化作用至关重要。 加速反应速度,缩短达到平衡的时间,但是不改变反应的平衡点; 催化作用具有专一性; 催化作用条件温和;(常温、常压、近中性的水溶液) 酶对环境条件极为敏感; 催化效率高,比无机催化剂高几千倍至百亿倍。 米契里斯(Michaelis)和门坦(Menten)根据中间产物学说,列出化学反应式: E + S ES E + P 并推导出酶促反应速度方程式(米-门公式): 米氏常数Km是表示反应速率为最大速率的一半时的底物浓度。 由米-门公式可知:酶促反应速度受酶浓度和底物浓度的影响,也受温度、pH、激活剂和抑制剂的影响。 酶浓度对酶促反应的影响 酶促反应速度与酶分子的浓度成正比,当底物分子浓度足够时,酶分子越多,底物转化的速度越快。但事实上,当酶浓度和高时,并不保持这种关系,曲线逐渐趋向平缓。 (2) 底物浓度对酶促反应的影响 生化反应中,若酶的浓度为定值,底物的起始浓度[S0]较低时,酶促反应速度与底物浓度成正比,即随底物浓度[S]的增加而增加。当所有的酶与底物结合生成ES后,即使再增加底物浓度,中间产物浓度[ES]也不会增加,酶促反应速度也不再增加。 (3) 温度对酶促反应的影响 各种酶在最适温度范围内,酶活性最强,酶促反应速度也最大。在适宜的温度范围内,温度每升高10℃,酶促反应速度可相应提高1~2倍。低温:抑制;高温:失活!! (4) pH对酶促反应的影响 同温度一样,每种酶在最适pH范围内表现出活性,大于或小于最适pH,都会降低酶活性。 (5) 激活剂对酶促反应速度的影响 (6) 抑制剂对酶促反应的影响,竞争性抑制和非竞争性抑制。 ATP的生成方式: 基质水平磷酸化 (厌氧和兼性厌氧微生物) 氧化磷酸化 (好氧微生物) 光合磷酸化 (产氧光合生物) ATP(三磷酸腺苷) 好氧呼吸中的三羧酸循环及电子传递体系 电子传递体系(呼吸链) 6.3.3 自养微生物的产能代谢 硝化菌 氧化低价态的氮(氨、铵和亚硝酸、亚硝酸盐) 好氧呼吸 铁细菌 氧化+2价铁为+3价铁(Fe(OH)3,铁锈沉淀) 硫细菌 外源(性)呼吸与内源(性)呼吸 6.3.4 微生物产能代谢与废水生物处理 污染物被微生物摄入胞内后就是通过产能代谢被分解掉 单位基质产能多的微生物生长繁殖快、增殖量大 根据微生物呼吸作用类型不同,废水生物处理分为好氧生物处理(微生物进行好氧呼吸)和厌氧生物处理(微生物进行厌氧呼吸)两大类 好氧处理,必须供氧,保证微生物进行好氧呼吸。污染物被氧化分解快且彻底 6.4 微生物的合成代谢 产甲烷菌的合成代谢 化能自养型微生物的合成代谢 光合作用 藻类的光合作用 细菌的光合作用 有机光合细菌的光合作用 异养微生物的合成代谢 一、产甲烷菌的合成代谢 产甲烷菌利用C1和C2有机物产生CO2和CH4,利用其中间代谢产物和能量物质ATP合成蛋白质、多糖、脂肪和核酸等物质,用以构成自身的细胞。 如:嗜热乙酸梭菌同化CO2合成乙酸 产甲烷菌同化CO2(逆三羧酸循环途径) 三、光合作用 1.藻类的光合作用(同绿色植物) 白天,在有光的条件下,利用体内的色素(叶绿素、类胡萝卜素、藻蓝素、藻红素等),从H2O的光解中获得H2,还原CO2成[CH2O]。 总反应式为:CO2+H2O →[CH2O]+ O2 3.细菌的光合作用 细菌光合作用的供氢体为H2S和H2。因光合细菌种类不同,其光合反应也有所不同。有三种生化反应: (1)绿硫细菌属 CO2+2H2S →[CH2O]+ 2S+ H2O (2)红硫细菌科 2CO2+H2S+2 H2O→2[CH2O]+ H2SO4 (3)氢单胞菌属 CO2+2H2 →[CH2O]+H2O 光合细菌通过光周期把CO2固定,并转变为高能贮存物——聚β羟基丁酸(PHB)。 四、异养微生物的合成代谢 异养微生物利用现成的有机物作碳源和能源,用分解过程中的中间代谢产物和分解代谢中得到的ATP合成自身细胞的组成成分。 呼吸基质

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