水处理微生物学双语第二 章第 1节 53页

SectionB-MicrobialmetabolismB1Heterotrophic（异养的）PathwaysB2ElectronTransport,OxidativePhosphorylation（磷酸化作用）B3Autotrophic（自养的）ReactionsB4Biosynthetic（生物合成的）PathwaysmetabolismCatabolism（分解代谢）Anabolism（合成代谢）HeterotrophicAutotrophic\n1.Nutritionaltypeofmicrobe?1.1AdistinctionshouldbemadebetweentheHeterotrophicandAutotrophic.1.2Carbonsource1.3EnergysourceOrganicmoleculeLightorchemistryenergyOrganiccompoundsCarbondioxide\n1.Nutritionaltypeofmicrobe?1.4Chmo-organotroph\Chmo-lithotrophsPhoto-organotroph\Photo-lithotrophsOrganiccompoundsCarbondioxideOrganicmoleculeLightChmo-organotroph化能异养OrganiccompoundsCarbondioxideChmo-lithotrophs化能自养Photo-organotroph光能异养Photo-lithotrophs光能自养chemistryenergy\n补充1：微生物的酶一、酶的生物学意义：微生物的新陈代谢反应是物质同化与异化的过程，也是物质合成与分解的过程，微生物细胞内的物质合成与分解都是在酶的催化下进行的。例如：酿造酸奶生产酒精二、酶的化学本质：酶是有催化活性的蛋白质。C6H12O6CH3CHOHCOOHC6H12O6CH3CH2OH乳酸菌酵母菌\n补充1：微生物的酶三、酶的分子组成：单纯酶（催化活性仅仅决定于他的蛋白质结构）；结合酶（催化活性除了蛋白质部分外，还需要金属离子或有机物等非蛋白成分）；结合酶的活性：酶蛋白+辅助因子=全酶结合因子可分为辅酶（于酶蛋白结合松散）和辅基（与酶蛋白结合紧密）两种。例如常见的辅酶有：辅酶Ⅰ（NAD+）和辅酶Ⅱ（NADP+），它们的作用是转移H和电子；又如常见的辅基有：黄素腺嘌呤单核苷酸（FMA）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）。\n补充1：微生物的酶NAD+和NADP+辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ烟酰胺腺嘌呤二核苷酸和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸\n补充1：微生物的酶苹果酸脱氢酶MH+NAD+M+NADH+H+\n补充1：微生物的酶\n补充1：微生物的酶\n补充1：微生物的酶\n补充1：微生物的酶\n辅酶A（CoA-SH）转移酰基（CH2COO-）\n补充1：微生物的酶转氨酶的辅酶\n补充1：微生物的酶四、酶的命名：酶有两种命名法，习惯命名法和系统名法。1.习惯命名法：例1：谷丙转氨酶\n补充1：微生物的酶例2：乳酸脱氢酶例3：淀粉酶，脂肪酶，纤维素酶等等。这种命名法一般遵循两个原则：根据酶催化的底物；根据酶催化的性质。\n补充1：微生物的酶2.系统命名法：丙氨酸：α—酮戊二酸转氨酶\n补充1：微生物的酶五、酶的分类。根据酶所催化的性质，分为六大类：1.氧化还原酶类（oxido-reductases)：催化氧化还原反应。脱氢酶：乳酸脱氢酶氧化酶：A-2H+BA+B-2HA-2H+O2A+H2O2A-2H+1/2O2A+H2O\n补充1：微生物的酶2.转移酶类（transferases）：催化基团转移反应，如谷丙转氨酶。3.水解酶（hydrolases）：催化水解反应，麦芽糖酶AB+CA+BC\n补充1：微生物的酶4.裂合酶（lyases）：催化一种化合物的裂解或者合成，如柠檬酸合成酶。ABA+B\n补充1：微生物的酶5.异构酶类（isomerases)：催化同分异构体相互转化。AA’\n补充1：微生物的酶6.合成酶类（ligases）：消耗ATP的能量，使两分子化合物结合的酶。六、酶促反应的特点：1.酶具有一般催化剂的特性：用量少，催化效率高；仅能改变化学反应速度，不能改变反应的平衡点；酶本身反应前后不发生变化；降低反应的活化能。2.酶具有一般催化剂不具有的特性：高度专一性；催化效率高；易失活。A+B+ATPAB+ADP+Pi\n补充1：微生物的酶酶的专一性：例，α-葡萄糖苷酶\n补充1：微生物的酶酶的专一性：例，胰蛋白酶\n补充1：微生物的酶七、酶蛋白的结构与功能1.蛋白质是由氨基酸组成的。\n补充1：微生物的酶2.蛋白质的一级结构\n补充1：微生物的酶3.蛋白质的二级结构\n补充1：微生物的酶4.蛋白质的三级结构\n补充1：微生物的酶5.蛋白质的四级结构血红蛋白四级结构示意图\n补充1：微生物的酶6.酶蛋白的活性中心\n补充1：微生物的酶7.酶催化的机制\n补充1：微生物的酶八、酶促反应速度的影响因素1.底物浓度对酶促反应速度的影响\n补充1：微生物的酶\n补充1：微生物的酶2.pH值对酶促反应的影响所有的酶都有其最适pH值。pH值对酶活性的影响主要在于pH值能够改变酶蛋白、底物和辅酶的解离状态。在不同的pH值条件下，他们的解离状态不同，所带电荷也不同，造成他们的结合状态也不同。微生物的最适pH一般为4.5~6.5\n补充1：微生物的酶3.温度对酶促反应的影响所有的酶都有其最适反应温度。因为酶促反应也是一种化学反应，当温度升高时反应速度加快；但是酶是一种蛋白质，当温度高于一定值时，酶会发生变性，活性降低，直至丧失。\n补充1：微生物的酶4.酶浓度对酶促反应的影响在一定的条件下，酶浓度与反应速度成正比。因为酶催化反应时，酶必须首先和底物结合在一起。E+SESE+P\n补充1：微生物的酶5.抑制剂对酶促反应的影响凡是能够通过与酶分子上某些必需基团结合，使酶活性下降甚至丧失的物质，称谓抑制剂。例如：竞争性抑制和非竞争性抑制。\n补充1：微生物的酶磺胺类药-对氨基苯磺酰胺的杀菌机理\n补充1：微生物的酶\n补充1：微生物的酶6.激活剂对酶促反应的影响凡是能够提高酶活力的物质都称力酶的激活剂；例如，经透析过的唾液淀粉酶活力不高，若加入少量的NaCl则酶的活力大大增加，因此NaCl（更准确地说Cl-）就是唾液淀粉酶的激活剂。许多酶的激活剂是一些金属离子或其他无机离子。\n补充2：高能化合物ATP（三磷酸腺苷）\nphosphoenolpyruvate磷酸烯醇式丙酮酸补充2：高能化合物\nSectionBMicrobialmetabolismB1HeterotrophicPathways异养代谢途径\n1.Glycolysis糖酵解（EMP)葡萄糖1.1糖酵解过程：\nOCH2OHOHOHOHOHHHHHMgOCH2OPO3H2OHOHOHOHHHHH己糖磷酸激酶葡萄糖6－磷酸葡萄糖HOH磷酸己糖异构酶6-磷酸果糖H2O3POHOHOHCH2OHCH2OH2O3POHOHOHCH2OPO3H2CH2OOHHHOHOHCH2OHCH2OHOOHH磷酸果糖激酶己糖激酶ATPADPMgATPADPATPADPMg果糖1,6-二磷酸果糖（1）葡萄糖1,6-二磷酸果糖\n1,6-二磷酸果糖HOHH2O3POHOHOHCH2OPO3H2CH2OCH2OPO3H2CCH2OHOCH2OPO3H2CHOHCHO磷酸二羟丙酮3－磷酸甘油醛磷酸丙糖异构酶96％4％醛缩酶（2）1,6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛\n3－磷酸甘油醛CH2OPO3H2CHOHCHOCH2OPO3H2CHOHCOPO3H2ONAD+NADH+H+1,3-二磷酸甘油酸CH2OPO3H2CHOHCOHOADPATPMg磷酸甘油酸激酶CH2OHCHOPO3H2COHO3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶（底物水平磷酸化）（3）3-磷酸甘油醛2-磷酸甘油酸+Pi\n2-磷酸甘油酸CH2OHCHOPO3H2COHOCH2COPO3H2COHO烯醇化酶Mg+2磷酸烯醇式丙酮酸COHOCHOHCH2COOHCCH3OADPATP2Mg+丙酮酸激酶烯醇式丙酮酸丙酮酸（底物水平磷酸化）（4）2-二磷酸甘油酸丙酮酸\n1.Glycolysis糖酵解（EMP)1.2糖酵解：在微生物的细胞质中，有氧或者无氧条件下，葡萄糖经过酶催化作用降解成丙酮酸，并伴随生成ATP的过程。1.3糖酵解的意义：（1）为细胞生命活动提供ATP和NADH；（2个ATP、2个NADH2）（2）生成丙酮酸，为葡萄糖彻底降解打下基础；（3）中间的代谢产物，为细胞的生物合成提供原料。\nGlucose葡萄糖Hexokinase己糖激酶Glucose6-phosphate葡萄糖6-磷酸ATPADPPhosphoglucoisomerase磷酸葡萄糖变位酶Fructose6-Phosphate果糖6-磷酸PhosphofructokinaseATPADPFructose1,6-bisphosphate果糖1，6-二磷酸Aldolase醛缩酶DihydroxyacetonePhosphate磷酸二羟丙酮Glyceraldehyde3-phosphate甘油醛3-磷酸Triosephosphateisomerase丙糖磷酸异构酶1,3-Bisphosphoglycerate1,3-二磷酸甘油酸Glyceraldehyde3-phosphatedehydrogenaseNAD++PiNADHATPADPPhosphoglyceratekinase3-phosphoglycerate2-phosphoglyceratePhosphoglyceratemutaseEnolase烯醇酶H2OPhosphoenolpyruvate磷酸烯醇式丙酮酸ATPADPPyruvate丙酮酸PyruvatekinaseCitricacidcycleEthanolLactate\n2、Thecitricacidcycle柠檬酸循环（TCA）2.1丙酮酸氧化脱羧反应是连接糖酵解和三羧酸循环的中间环节。此反应在真核细胞的线粒体基质中进行。2.2葡萄糖完全氧化成二氧化碳。2.3每一圈循环生成3个NADH2，1个FADH2，1个GTP。\nCitricacidcycleOxaloacetate（Isocitrate）（SuccinylCOA）FumarateMalate（Citra）（α-Ketoglutarate）（Succinyl）\n3.Fermentation（发酵）3.1发酵：发酵是一种有机物不完全氧化的过程，在发酵过程中电子供体被还原，能量产生是来自底物水平的磷酸化。3.2Substratelevelphosphorylation（底物水平磷酸化）：底物在氧化过程中产生某些高能化合物的中间体，这种高能化合物的中间体将键能交给ADP生成ATP的过程。乳酸发酵：C6H12O6CH3COCOOHCH3CHOHCOOHNADH2NAD乙醇发酵：C6H12O6CH3COCOOHCH3CHOCH3CH2OH乳酸细菌酵母菌-CO2NADH2NAD混合酸发酵：常杆菌发酵能产生多种有机酸，如甲酸、乙酸、琥珀酸、乳酸等。\nExercise1：Answerthesequestions?1.Iswhataenzyme?Whichtwokindsistheenzymedividedintobasingonitsconstitute?2.Howisaenzymedividedintoagroup?3.WhatisThecharacteristicsofaenzymereaction?Whatistheenzymecenter?