污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件

第四節(jié)污染物質(zhì)的

生物轉(zhuǎn)化第五章生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運動過程及毒性第四節(jié)污染物質(zhì)的

生物轉(zhuǎn)化第五章生物體內(nèi)第四節(jié)污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化一．生物轉(zhuǎn)化中的酶二．若干重要的輔酶的功能第四節(jié)污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化一．生物轉(zhuǎn)化中的酶一.生物轉(zhuǎn)化中的酶酶——是由活細胞生成的具有催化作用的蛋白質(zhì)。底物——在酶催化下發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)。酶促反應——底物所發(fā)生的轉(zhuǎn)化反應。一.生物轉(zhuǎn)化中的酶酶——是由活細胞生成的具有催化作用一.生物轉(zhuǎn)化中的酶酶促反應的特點：（1）專一性高（2）催化效率高（3）需溫和條件一.生物轉(zhuǎn)化中的酶酶促反應的特點：（1）專一性高（2）一.生物轉(zhuǎn)化中的酶酶的分類：根據(jù)酶催化作用的場所分為：胞外酶胞內(nèi)酶根據(jù)催化反應類型分：氧化還原酶等6類一.生物轉(zhuǎn)化中的酶酶的分類：根據(jù)酶催化作用的場所分為：胞一.生物轉(zhuǎn)化中的酶按成分分：單成分酶（單純酶）雙成分酶（結(jié)合酶）

雙成分酶=酶蛋白+輔助因子（有催化活性）（無催化活性）（無催化活性）輔酶的功能：酶蛋白的功能：起傳遞電子、原子或某些化學基團的作用。起決定催化專一性和催化高效率的功能。一.生物轉(zhuǎn)化中的酶按成分分：單成分酶（單純酶）雙成分酶（1）

FMN和FAD結(jié)構(gòu):二．若干重要的輔酶的功能（1）FMN和FAD結(jié)構(gòu):二．若干重要的輔酶的功能FMN和FAD功能：二．若干重要的輔酶的功能FMN和FAD功能：二．若干重要的輔酶的功能2.NAD+和NADP+(CoI和CoП）

二．若干重要的輔酶的功能2.NAD+和NADP+(CoI和CoП）二．若干重要功能：2.NAD+和NADP+二．若干重要的輔酶的功能功能：2.NAD+和NADP+二．若干重要的輔酶的功能3.輔酶Q（CoQ）二．若干重要的輔酶的功能3.輔酶Q（CoQ）二．若干重要的輔酶的功能4.細胞色素酶系的輔酶種類：a、a3、b、c、c1、b5和P450

功能：二．若干重要的輔酶的功能4.細胞色素酶系的輔酶種類：a、a3、b、c、c1、b55.輔酶A功能：二．若干重要的輔酶的功能5.輔酶A功能：二．若干重要的輔酶的功能三、生物氧化中的氫傳遞過程供電子體或供氫體受電子體或受氫體遞氫體（或電子傳遞體）三、生物氧化中的氫傳遞過程供電子體或供氫體受電子體或受有氧氧化——生物氧化中底物所脫落的氫（H++e）以原子或電子形式，傳給受氫體或電子受體。受氫體為細胞內(nèi)的分子氧。無氧氧化——受氫體是非分子氧的化合物。三、生物氧化中的氫傳遞過程有氧氧化——生物氧化中底物所脫落的氫（H++e）以原子或1.有氧氧化：分子氧為直接受氫體三、生物氧化中的氫傳遞過程1.有氧氧化：分子氧為直接受氫體三、生物氧化中的氫傳遞過程2.有氧氧化：分子氧為間接受氫體傳遞過程：2.有氧氧化：分子氧為間接受氫體傳遞過程：污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件3.無氧氧化：底物轉(zhuǎn)化中間產(chǎn)物作受氫體3.無氧氧化：底物轉(zhuǎn)化中間產(chǎn)物作受氫體4.無氧氧化：無機含氧化合物作受氫體4.無氧氧化：無機含氧化合物作受氫體四、耗氧有機物質(zhì)的微生物降解有機物質(zhì)的生物降解——徹底降解和不徹底降解——四、耗氧有機物質(zhì)的微生物降解有機物質(zhì)的生物降解——污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件1.糖類的微生物降解四、耗氧有機物質(zhì)的微生物降解什么是三羧酸循環(huán)?CH3COCOOH+5/2O2→3CO2+2H2O1.糖類的微生物降解四、耗氧有機物質(zhì)的微生物降解什么是三羧酸微生物有氧氧化的基本途徑：

（1）

脂肪的水解：（2）甘油的轉(zhuǎn)化

2.脂肪的微生物降解

（3）

脂肪酸的轉(zhuǎn)化RCOOH+ATP+CoASHRCO～SCoA+AMP+ppi

脂肪酰輔酶A焦磷酸脂肪酰輔酶A合成酶、Mg2+①脂肪酸的活化

微生物有氧氧化的基本途徑：（1）脂肪的水解：（2）甘油（3）

脂肪酸的轉(zhuǎn)化②脂肪酸的β—氧化過程RCH2CH2COSCoA1．脫氫

2．水化

RCH=CHCOSCoA3．再脫氫

RCH(OH)CH2SCoA4．硫解（3）脂肪酸的轉(zhuǎn)化②脂肪酸的β—氧化過程RCH2CH2C污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件3．蛋白質(zhì)的微生物降解(1)蛋白質(zhì)水解成氨基酸：

(2)

氨基酸脫氨脫羧成脂肪酸在有氧氧化條件下：

①氨基酸由好氧微生物進行氧化脫氨

②脫氨脫羧：3．蛋白質(zhì)的微生物降解(1)蛋白質(zhì)水解成氨基酸：在無氧氧化條件下：

3．蛋白質(zhì)的微生物降解在無氧氧化條件下：3．蛋白質(zhì)的微生物降解4.甲烷發(fā)酵

厭氧微生物：發(fā)酵細菌(或產(chǎn)酸細菌)

完全厭氧反應的產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷細菌

在無氧條件下，其降解過程：水解階段、發(fā)酵酸化階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。

產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生甲烷的主要途徑

CH3COOH→CH4+CO2CO2+4H2→CH4+2H2O產(chǎn)乙酸菌把各種脂肪酸水解為乙酸，并放出H2，如：

CH3CH2COOH+2H2O→CH3COOH+3H2+CO2CH3CH2CH2COOH+2H2O→2CH3COOH+2H2CH3CH2OH+H2O→CH3COOH+2H2厭氧反應生物化學原理：4.甲烷發(fā)酵厭氧微生物：在無氧條件下，其降解過程：產(chǎn)甲1.氧化反應類型

（1）

混合功能氧化酶（單加氧酶）加氧氧化酶促反應機理：

①氧化型P450（Fe3+）結(jié)合底物，再接受從混合功能氧化酶中NADPH+H+傳來的一個電子，成為底物-還原型P450結(jié)合物；五.有毒有機污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型②底物-還原型P450結(jié)合物與被激活的分子氧形成底物-還原型P450-氧三體結(jié)合物；③三體結(jié)合物接受NADPH+H+傳來的第二個電子，使所結(jié)合的分子氧中一個氧原子得到電子成為O2-，與輔酶II游離出來的H+結(jié)成水，并使另一氧原子轉(zhuǎn)于底物形成含氧底物。1.氧化反應類型（1）

混合功能氧化酶（單加氧酶）加污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件碳雙鍵環(huán)氧化

碳羥基化

碳雙鍵環(huán)氧化碳羥基化（2）加雙氧酶

A+O2→AO2

（3）脫氫酶脫氫氧化

RCH2OH→RCHO+2HR1CHOHR2→R1COR2+2HRCHO+H2O→RCOOH+2H

（4）氧化酶氧化

RCH2NH2+H2O→RCHO+NH3+2H

（2）加雙氧酶A+O2→AO2（3）脫氫酶脫氫氧六．有毒有機污染物的微生物降解

1．烴類碳原子數(shù)大于12正烷烴有三種降解途徑：①末端氧化②次末端氧化③雙端氧化。

（1）烷烴六．有毒有機污染物的微生物降解1．烴類碳原子數(shù)大于12正污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件甲烷的降解途徑：

CH4→CH3OH→HCHO→HCOOH→CO2+H2O(2)烯烴六．有毒有機污染物的微生物降解1．烴類（1）烷烴途徑：①烯烴的飽和末端氧化（與正烷烴一樣）→不飽和脂肪酸→β-氧化→三羧酸循環(huán)→CO2+H2O；②不飽和末端雙鍵環(huán)氧化→環(huán)氧化和物開環(huán)→二醇→飽和脂肪酸→β-氧化→三羧酸循環(huán)→CO2+H2O。甲烷的降解途徑：CH4→CH3OH→HCHO→HCOOH→污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件(3)苯及其衍生物降解途徑：(3)苯及其衍生物降解途徑：降解難易程度：

烯烴>烷烴（正構(gòu)烷烴>異構(gòu)烷烴；直鏈烷烴>支鏈烷烴）>

芳烴（烷基苯，多環(huán)化合物>苯）>多環(huán)芳烴>脂環(huán)烴。小結(jié)：降解難易程度：烯烴>烷烴（正構(gòu)烷烴>異構(gòu)烷烴；直鏈烷烴>支七.氮及硫的微生物轉(zhuǎn)化

同化——綠色植物和微生物吸收硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，組成機體中蛋白質(zhì)、核酸等含氮有機物的過程。氨化——所有生物殘體中的有機氮化合物，經(jīng)微生物分解成氨態(tài)氮的過程。硝化——氨在有氧條件下通過微生物作用，氧化成硝酸鹽的過程。

2NH3+3O2→2H++2NO2-+2H2O+能量

2NO2-+O2→2NO3-+能量1.氮的微生物轉(zhuǎn)化合成反應為：

4CO2+HCO3-+NH4++H2O

→C5H7NO2+5O2

硝化反應綜合反應式：

22NH4++37O2+4CO2+HCO3-

→C5H7NO2+21NO3-

+20H2O+42H+

七.氮及硫的微生物轉(zhuǎn)化同化——綠色植物和微生物吸收硝態(tài)氮和(3)(1)HNO3+2H

→HNO2+H2O反硝化—硝酸鹽在通氣不良條件下，通過微生物作用而還原的過程。

(2)(3)(1)H固氮——通過微生物的作用把分子氮轉(zhuǎn)化為氨的過程。3{CH2O}+2N2+3H2O+4H+固氮酶→3CO2+4NH4+環(huán)境中的氮循環(huán)：七.氮及硫的微生物轉(zhuǎn)化固氮——通過微生物的作用把分子氮轉(zhuǎn)化為氨的過程。3{CH2O

2.硫的微生物轉(zhuǎn)化七.氮及硫的微生物轉(zhuǎn)化在好氧條件下：微生物可將硫降解為硫酸。在厭氧條件下：微生物可將硫降解為硫化氫。

微生物降解半光氨酸的反應：

硫化—硫化氫、單質(zhì)硫等在微生物作用下進行氧化，最后生成硫酸的過程。

2H2S+O2→2H2O+2S2S+3O2+2H2O→2H2SO4

2.硫的微生物轉(zhuǎn)化七.氮及硫的微生物轉(zhuǎn)化在好氧條件下：反硫化——硫酸鹽、亞硫酸鹽等，在微生物作用下進行還原，最后生成硫化氫的過程。七.氮及硫的微生物轉(zhuǎn)化

C6H12O6+3H2SO4→6CO2+6H2O+3H2S

（葡萄糖）2CH3CH（OH）COOH+H2SO4→2CH3COOH+H2S+2H2O+2CO2

（乳酸）反硫化——硫酸鹽、亞硫酸鹽等，在微生物作用下進七.氮及硫的微八.重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化

1．汞

汞的生物甲基化——在好氧或厭氧條件下，水體底質(zhì)中某些微生物能使二價無機汞鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榧谆投谆倪^程。甲基鈷氨素：八.重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化1．汞汞的生物甲基化——在好氧污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件汞的生物甲基化機理：汞的生物甲基化機理：還原作用：八.重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化1．汞

CH3HɡCl+2H→Hɡ+CH4+HCl(CH3)2Hɡ+2H→Hɡ+CH4

HɡCl2+2H→Hɡ+HCl還原作用：八.重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化九．污染物的生物轉(zhuǎn)化速率

有機物化學結(jié)構(gòu)影響的定性規(guī)律：鏈長規(guī)律：

脂肪酸、脂族碳氫化合物和烷基苯等，在一定范圍內(nèi)碳鏈越長，降解越快，有機聚合物隨分子增大降解減慢。(2)鏈分支規(guī)律：烷基苯磺酸鹽、烷基化合物（RnCH4-n)等有機物質(zhì)中，烷基支鏈越多，分支程度越大，降解也越慢的現(xiàn)象。(3)取代規(guī)律：

羥基、羧基、氨基等>硝基、磺酸基、氯基等取代基的芳香族化合物；一氯苯>二氯苯>三氯苯；苯酚的一氯取代物中，鄰、對位的降解比間位的快。九．污染物的生物轉(zhuǎn)化速率有機物化學結(jié)構(gòu)影響的定性規(guī)律：鏈八.重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化

汞的生物甲基化——在好氧或厭氧條件下，水體底質(zhì)中某些微生物能使二價無機汞鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榧谆投谆倪^程。甲基鈷氨素：

1、汞

(Mercury)八.重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化汞的生物甲基化——在好氧或厭氧條污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件汞的生物甲基化機理：汞的生物甲基化機理：還原作用：CH3HɡCl+2H→Hɡ+CH4+HCl(CH3)2Hɡ+2H→Hɡ+CH4

HɡCl2+2H→Hɡ+HCl八.重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化

1、汞

(Mercury)還原作用：CH3HɡCl+2H2、砷

(Arsenic)

不同形態(tài)的砷毒性可以有較大差異。毒性順序：

As2O3>>CH3AsO(OH)2

≈(CH3)2AsO(OH)

高毒毒毒

>(CH3)AsO≈(CH3)3As+CH2COO-

無毒無毒2、砷(Arsenic)不同形態(tài)的砷毒性可以

砷的微生物甲基化途徑微生物還可參與As(Ⅲ)及As(Ⅴ)之間的轉(zhuǎn)化:2NaAsO2+O2+2H2O2NaH2AsO4土壤2、砷

(Arsenic)砷的微生物甲基化途徑微生物還可參與As(Ⅲ3、硒

(Selenium)

關(guān)鍵詞：人類所需，濃度范圍，亞硒酸及其鹽和酯硒的甲基化（真菌）途徑：H2SeO3SeO(OH)-CH3SeOH(CH3)2SeO(CH3)2Se離解+氧化還原3、硒(Selenium)關(guān)鍵詞：濃度范圍，4、鐵

(Iron)酸性礦水的形成：4Fe(Ⅱ)+4H++O24Fe(Ⅲ)+2H2O+能量亞鐵桿菌催化：1、黃鐵礦的氧化：2、Fe2+氧化成Fe3+:2FeS2(S)+2H2O+7O24H++4SO42-+2Fe2+4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O4、鐵(Iron)酸性礦水的形成：4Fe(Ⅱ)+4H++4、鐵

(Iron)酸性礦水的形成：3、進一步氧化黃鐵礦：FeS2(S)+14Fe3++8H2O15Fe2++2SO42-+16H+酸性礦水的防治：

以上溶解FeS2的循環(huán)，生成大量H2SO4，形成酸性礦水。CaCO3(S)+2H+Ca2++H2O+CO24、鐵(Iron)酸性礦水的形成：3、進一步氧化黃鐵礦：F九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率(BiologicalTransformationVelocityofPollutant)１、酶促反應的速率

(Velocity

ofEnzymaticReaction)

k1k3E+SESE+Pk2九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率１、酶促反應的速率(Velocivvmax0[s]酶濃度一定時酶促反應速率與底物濃度關(guān)系１、酶促反應的速率vvmax0[s]酶濃度一定時酶促反應速率與底物濃度關(guān)系１、1/v1/vmax斜率=KM/vmax1/[s]1/v1/vmax斜率=KM/vmax1/[s]求出KM的意義：（1）

v=

vmax

時，KM=[S],又稱半飽和常數(shù)。（2）KM值越大，酶對底物的親和力越小。（3）KM是酶反應的一個特征常數(shù)。求出KM的意義：（1）v=vmax時，KM=[(2)影響酶促反應速率的因素

（1）pH的影響（2）溫度的影響（3）抑制劑的影響(2)影響酶促反應速率的因素（1）pH的影響1/v1/vmax1/[s]存在抑制不存在抑制競爭性抑制1/v1/vmax1/[s]存在抑制不存在抑制競爭性抑制1/v1/[s]存在抑制不存在抑制1/vmax1/vmax(1+[I]/Ki)非競爭性抑制1/v1/[s]存在抑制不存在抑制1/vmax1/vmax(2、微生物反應的速率(Velocity

ofMicrobiologicalReaction)（1）微生物反應速率方程

-dc/dt=kcn

c—污染物質(zhì)濃度

k—微生物反應速率常數(shù)

n—反應級數(shù)通常，1≥n>02、微生物反應的速率(VelocityofMicrobi

若在好氧微生物作用下，耗氧有機污染物質(zhì)在水中的生物耗氧總反應為：10CaHbOc+(5a+2.5b-5c)O2+aNH3aC5H7NO2+5aCO2-(2a-5b)H2OCaHbOc——作為微生物碳源和能源的耗氧有機物質(zhì)的分子通式C5H7NO2——生物細胞粗略組成若在好氧微生物作用下，耗氧有機污染物質(zhì)在水中此速率常用1級反應速率微分方程描述：-dρ/dt=kρ

積分得：ρ=ρ

0e-kt式中：ρ—t瞬時耗氧有機物質(zhì)在水中的濃度；

ρ

0—耗氧有機物質(zhì)在水中的起始濃度；

k—耗氧有機物質(zhì)的微生物反應速率常數(shù)。此速率常用1級反應速率微分方程描述：-dρ/dt=kρ

大多數(shù)有機污染物質(zhì)和某些無機污染物質(zhì)在水中的微生物轉(zhuǎn)化速率，都遵守2級反應動力學規(guī)律：

-d[S]/dt=kb[B][S]式中：[S]—水中污染物質(zhì)濃度；

[B]—水中微生物濃度；

kb—二級反應速率常數(shù)。準一級方程:-d[S]/dt=k1[S][S]=[S]0e-kt大多數(shù)有機污染物質(zhì)和某些無機污染物質(zhì)在水中的微河段水中氨氮的硝化速率：d[Y]/dt=-d[S]/dt=kb[B][S]式中:t—河段水橫斷面沿程時間

[Y]—河段水橫斷面中被硝化的氨氮濃度

[S]—河段水橫斷面中氨氮濃度

[B]—河段水橫斷面中起硝化作用的微生物濃度

kb—相應的二級反應速率常數(shù)河段水中氨氮的硝化速率：d[Y]/d（2）影響微生物反應速率的因素

環(huán)境中污染物質(zhì)的微生物轉(zhuǎn)化速率，決定于:1、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征和微生物本身的特征；2、同時也與環(huán)境條件有關(guān)。（2）影響微生物反應速率的因素環(huán)境中污染物質(zhì)九．污染物的生物轉(zhuǎn)化速率

有機物化學結(jié)構(gòu)影響的定性規(guī)律：鏈長規(guī)律：

脂肪酸、脂族碳氫化合物和烷基苯等，在一定范圍內(nèi)碳鏈越長，降解越快，有機聚合物隨分子增大降解減慢。(2)鏈分支規(guī)律：烷基苯磺酸鹽、烷基化合物（RnCH4-n)等有機物質(zhì)中，烷基支鏈越多，分支程度越大，降解也越慢的現(xiàn)象。九．污染物的生物轉(zhuǎn)化速率有機物化學結(jié)構(gòu)影響的定性規(guī)律：鏈九．污染物的生物轉(zhuǎn)化速率

有機物化學結(jié)構(gòu)影響的定性規(guī)律：(3)取代規(guī)律：

羥基、羧基、氨基等>硝基、磺酸基、氯基等取代基的芳香族化合物；一氯苯>二氯苯>三氯苯；苯酚的一氯取代物中，鄰、對位的降解比間位的快。九．污染物的生物轉(zhuǎn)化速率有機物化學結(jié)構(gòu)影響的定性規(guī)律：(環(huán)境條件(EnvironmentalConditions)：

溫度

pH值營養(yǎng)物質(zhì)溶解氧共存物質(zhì)等環(huán)境條件(EnvironmentalConditions)第四節(jié)污染物質(zhì)的

生物轉(zhuǎn)化第五章生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運動過程及毒性第四節(jié)污染物質(zhì)的

生物轉(zhuǎn)化第五章生物體內(nèi)第四節(jié)污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化一．生物轉(zhuǎn)化中的酶二．若干重要的輔酶的功能第四節(jié)污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化一．生物轉(zhuǎn)化中的酶一.生物轉(zhuǎn)化中的酶酶——是由活細胞生成的具有催化作用的蛋白質(zhì)。底物——在酶催化下發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)。酶促反應——底物所發(fā)生的轉(zhuǎn)化反應。一.生物轉(zhuǎn)化中的酶酶——是由活細胞生成的具有催化作用一.生物轉(zhuǎn)化中的酶酶促反應的特點：（1）專一性高（2）催化效率高（3）需溫和條件一.生物轉(zhuǎn)化中的酶酶促反應的特點：（1）專一性高（2）一.生物轉(zhuǎn)化中的酶酶的分類：根據(jù)酶催化作用的場所分為：胞外酶胞內(nèi)酶根據(jù)催化反應類型分：氧化還原酶等6類一.生物轉(zhuǎn)化中的酶酶的分類：根據(jù)酶催化作用的場所分為：胞一.生物轉(zhuǎn)化中的酶按成分分：單成分酶（單純酶）雙成分酶（結(jié)合酶）

雙成分酶=酶蛋白+輔助因子（有催化活性）（無催化活性）（無催化活性）輔酶的功能：酶蛋白的功能：起傳遞電子、原子或某些化學基團的作用。起決定催化專一性和催化高效率的功能。一.生物轉(zhuǎn)化中的酶按成分分：單成分酶（單純酶）雙成分酶（1）

FMN和FAD結(jié)構(gòu):二．若干重要的輔酶的功能（1）FMN和FAD結(jié)構(gòu):二．若干重要的輔酶的功能FMN和FAD功能：二．若干重要的輔酶的功能FMN和FAD功能：二．若干重要的輔酶的功能2.NAD+和NADP+(CoI和CoП）

二．若干重要的輔酶的功能2.NAD+和NADP+(CoI和CoП）二．若干重要功能：2.NAD+和NADP+二．若干重要的輔酶的功能功能：2.NAD+和NADP+二．若干重要的輔酶的功能3.輔酶Q（CoQ）二．若干重要的輔酶的功能3.輔酶Q（CoQ）二．若干重要的輔酶的功能4.細胞色素酶系的輔酶種類：a、a3、b、c、c1、b5和P450

功能：二．若干重要的輔酶的功能4.細胞色素酶系的輔酶種類：a、a3、b、c、c1、b55.輔酶A功能：二．若干重要的輔酶的功能5.輔酶A功能：二．若干重要的輔酶的功能三、生物氧化中的氫傳遞過程供電子體或供氫體受電子體或受氫體遞氫體（或電子傳遞體）三、生物氧化中的氫傳遞過程供電子體或供氫體受電子體或受有氧氧化——生物氧化中底物所脫落的氫（H++e）以原子或電子形式，傳給受氫體或電子受體。受氫體為細胞內(nèi)的分子氧。無氧氧化——受氫體是非分子氧的化合物。三、生物氧化中的氫傳遞過程有氧氧化——生物氧化中底物所脫落的氫（H++e）以原子或1.有氧氧化：分子氧為直接受氫體三、生物氧化中的氫傳遞過程1.有氧氧化：分子氧為直接受氫體三、生物氧化中的氫傳遞過程2.有氧氧化：分子氧為間接受氫體傳遞過程：2.有氧氧化：分子氧為間接受氫體傳遞過程：污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件3.無氧氧化：底物轉(zhuǎn)化中間產(chǎn)物作受氫體3.無氧氧化：底物轉(zhuǎn)化中間產(chǎn)物作受氫體4.無氧氧化：無機含氧化合物作受氫體4.無氧氧化：無機含氧化合物作受氫體四、耗氧有機物質(zhì)的微生物降解有機物質(zhì)的生物降解——徹底降解和不徹底降解——四、耗氧有機物質(zhì)的微生物降解有機物質(zhì)的生物降解——污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件1.糖類的微生物降解四、耗氧有機物質(zhì)的微生物降解什么是三羧酸循環(huán)?CH3COCOOH+5/2O2→3CO2+2H2O1.糖類的微生物降解四、耗氧有機物質(zhì)的微生物降解什么是三羧酸微生物有氧氧化的基本途徑：

（1）

脂肪的水解：（2）甘油的轉(zhuǎn)化

2.脂肪的微生物降解

（3）

脂肪酸的轉(zhuǎn)化RCOOH+ATP+CoASHRCO～SCoA+AMP+ppi

脂肪酰輔酶A焦磷酸脂肪酰輔酶A合成酶、Mg2+①脂肪酸的活化

微生物有氧氧化的基本途徑：（1）脂肪的水解：（2）甘油（3）

脂肪酸的轉(zhuǎn)化②脂肪酸的β—氧化過程RCH2CH2COSCoA1．脫氫

2．水化

RCH=CHCOSCoA3．再脫氫

RCH(OH)CH2SCoA4．硫解（3）脂肪酸的轉(zhuǎn)化②脂肪酸的β—氧化過程RCH2CH2C污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件3．蛋白質(zhì)的微生物降解(1)蛋白質(zhì)水解成氨基酸：

(2)

氨基酸脫氨脫羧成脂肪酸在有氧氧化條件下：

①氨基酸由好氧微生物進行氧化脫氨

②脫氨脫羧：3．蛋白質(zhì)的微生物降解(1)蛋白質(zhì)水解成氨基酸：在無氧氧化條件下：

3．蛋白質(zhì)的微生物降解在無氧氧化條件下：3．蛋白質(zhì)的微生物降解4.甲烷發(fā)酵

厭氧微生物：發(fā)酵細菌(或產(chǎn)酸細菌)

完全厭氧反應的產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷細菌

在無氧條件下，其降解過程：水解階段、發(fā)酵酸化階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。

產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生甲烷的主要途徑

CH3COOH→CH4+CO2CO2+4H2→CH4+2H2O產(chǎn)乙酸菌把各種脂肪酸水解為乙酸，并放出H2，如：

CH3CH2COOH+2H2O→CH3COOH+3H2+CO2CH3CH2CH2COOH+2H2O→2CH3COOH+2H2CH3CH2OH+H2O→CH3COOH+2H2厭氧反應生物化學原理：4.甲烷發(fā)酵厭氧微生物：在無氧條件下，其降解過程：產(chǎn)甲1.氧化反應類型

（1）

混合功能氧化酶（單加氧酶）加氧氧化酶促反應機理：

①氧化型P450（Fe3+）結(jié)合底物，再接受從混合功能氧化酶中NADPH+H+傳來的一個電子，成為底物-還原型P450結(jié)合物；五.有毒有機污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型②底物-還原型P450結(jié)合物與被激活的分子氧形成底物-還原型P450-氧三體結(jié)合物；③三體結(jié)合物接受NADPH+H+傳來的第二個電子，使所結(jié)合的分子氧中一個氧原子得到電子成為O2-，與輔酶II游離出來的H+結(jié)成水，并使另一氧原子轉(zhuǎn)于底物形成含氧底物。1.氧化反應類型（1）

混合功能氧化酶（單加氧酶）加污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件碳雙鍵環(huán)氧化

碳羥基化

碳雙鍵環(huán)氧化碳羥基化（2）加雙氧酶

A+O2→AO2

（3）脫氫酶脫氫氧化

RCH2OH→RCHO+2HR1CHOHR2→R1COR2+2HRCHO+H2O→RCOOH+2H

（4）氧化酶氧化

RCH2NH2+H2O→RCHO+NH3+2H

（2）加雙氧酶A+O2→AO2（3）脫氫酶脫氫氧六．有毒有機污染物的微生物降解

1．烴類碳原子數(shù)大于12正烷烴有三種降解途徑：①末端氧化②次末端氧化③雙端氧化。

（1）烷烴六．有毒有機污染物的微生物降解1．烴類碳原子數(shù)大于12正污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件甲烷的降解途徑：

CH4→CH3OH→HCHO→HCOOH→CO2+H2O(2)烯烴六．有毒有機污染物的微生物降解1．烴類（1）烷烴途徑：①烯烴的飽和末端氧化（與正烷烴一樣）→不飽和脂肪酸→β-氧化→三羧酸循環(huán)→CO2+H2O；②不飽和末端雙鍵環(huán)氧化→環(huán)氧化和物開環(huán)→二醇→飽和脂肪酸→β-氧化→三羧酸循環(huán)→CO2+H2O。甲烷的降解途徑：CH4→CH3OH→HCHO→HCOOH→污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件(3)苯及其衍生物降解途徑：(3)苯及其衍生物降解途徑：降解難易程度：

烯烴>烷烴（正構(gòu)烷烴>異構(gòu)烷烴；直鏈烷烴>支鏈烷烴）>

芳烴（烷基苯，多環(huán)化合物>苯）>多環(huán)芳烴>脂環(huán)烴。小結(jié)：降解難易程度：烯烴>烷烴（正構(gòu)烷烴>異構(gòu)烷烴；直鏈烷烴>支七.氮及硫的微生物轉(zhuǎn)化

同化——綠色植物和微生物吸收硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，組成機體中蛋白質(zhì)、核酸等含氮有機物的過程。氨化——所有生物殘體中的有機氮化合物，經(jīng)微生物分解成氨態(tài)氮的過程。硝化——氨在有氧條件下通過微生物作用，氧化成硝酸鹽的過程。

2NH3+3O2→2H++2NO2-+2H2O+能量

2NO2-+O2→2NO3-+能量1.氮的微生物轉(zhuǎn)化合成反應為：

4CO2+HCO3-+NH4++H2O

→C5H7NO2+5O2

硝化反應綜合反應式：

22NH4++37O2+4CO2+HCO3-

→C5H7NO2+21NO3-

+20H2O+42H+

七.氮及硫的微生物轉(zhuǎn)化同化——綠色植物和微生物吸收硝態(tài)氮和(3)(1)HNO3+2H

→HNO2+H2O反硝化—硝酸鹽在通氣不良條件下，通過微生物作用而還原的過程。

(2)(3)(1)H固氮——通過微生物的作用把分子氮轉(zhuǎn)化為氨的過程。3{CH2O}+2N2+3H2O+4H+固氮酶→3CO2+4NH4+環(huán)境中的氮循環(huán)：七.氮及硫的微生物轉(zhuǎn)化固氮——通過微生物的作用把分子氮轉(zhuǎn)化為氨的過程。3{CH2O

2.硫的微生物轉(zhuǎn)化七.氮及硫的微生物轉(zhuǎn)化在好氧條件下：微生物可將硫降解為硫酸。在厭氧條件下：微生物可將硫降解為硫化氫。

微生物降解半光氨酸的反應：

硫化—硫化氫、單質(zhì)硫等在微生物作用下進行氧化，最后生成硫酸的過程。

2H2S+O2→2H2O+2S2S+3O2+2H2O→2H2SO4

2.硫的微生物轉(zhuǎn)化七.氮及硫的微生物轉(zhuǎn)化在好氧條件下：反硫化——硫酸鹽、亞硫酸鹽等，在微生物作用下進行還原，最后生成硫化氫的過程。七.氮及硫的微生物轉(zhuǎn)化

C6H12O6+3H2SO4→6CO2+6H2O+3H2S

（葡萄糖）2CH3CH（OH）COOH+H2SO4→2CH3COOH+H2S+2H2O+2CO2

（乳酸）反硫化——硫酸鹽、亞硫酸鹽等，在微生物作用下進七.氮及硫的微八.重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化

1．汞

汞的生物甲基化——在好氧或厭氧條件下，水體底質(zhì)中某些微生物能使二價無機汞鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榧谆投谆倪^程。甲基鈷氨素：八.重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化1．汞汞的生物甲基化——在好氧污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件汞的生物甲基化機理：汞的生物甲基化機理：還原作用：八.重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化1．汞

CH3HɡCl+2H→Hɡ+CH4+HCl(CH3)2Hɡ+2H→Hɡ+CH4

HɡCl2+2H→Hɡ+HCl還原作用：八.重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化九．污染物的生物轉(zhuǎn)化速率

有機物化學結(jié)構(gòu)影響的定性規(guī)律：鏈長規(guī)律：

脂肪酸、脂族碳氫化合物和烷基苯等，在一定范圍內(nèi)碳鏈越長，降解越快，有機聚合物隨分子增大降解減慢。(2)鏈分支規(guī)律：烷基苯磺酸鹽、烷基化合物（RnCH4-n)等有機物質(zhì)中，烷基支鏈越多，分支程度越大，降解也越慢的現(xiàn)象。(3)取代規(guī)律：

羥基、羧基、氨基等>硝基、磺酸基、氯基等取代基的芳香族化合物；一氯苯>二氯苯>三氯苯；苯酚的一氯取代物中，鄰、對位的降解比間位的快。九．污染物的生物轉(zhuǎn)化速率有機物化學結(jié)構(gòu)影響的定性規(guī)律：鏈八.重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化

汞的生物甲基化——在好氧或厭氧條件下，水體底質(zhì)中某些微生物能使二價無機汞鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榧谆投谆倪^程。甲基鈷氨素：

1、汞

(Mercury)八.重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化汞的生物甲基化——在好氧或厭氧條污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化課件汞的生物甲基化機理：汞的生物甲基化機理：還原作用：CH3HɡCl+2H→Hɡ+CH4+HCl(CH3)2Hɡ+2H→Hɡ+CH4

HɡCl2+2H→Hɡ+HCl八.重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化

1、汞

(Mercury)還原作用：CH3HɡCl+2H2、砷

(Arsenic)

不同形態(tài)的砷毒性可以有較大差異。毒性順序：

As2O3>>CH3AsO(OH)2

≈(CH3)2AsO(OH)

高毒毒毒

>(CH3)AsO≈(CH3)3As+CH2COO-

無毒無毒2、砷(Arsenic)不同形態(tài)的砷毒性可以

砷的微生物甲基化途徑微生物還可參與As(Ⅲ)及As(Ⅴ)之間的轉(zhuǎn)化:2NaAsO2+O2+2H2O2NaH2AsO4土壤2、砷

(Arsenic)砷的微生物甲基化途徑微生物還可參與As(Ⅲ3、硒

(Selenium)

關(guān)鍵詞：人類所需，濃度范圍，亞硒酸及其鹽和酯硒的甲基化（真菌）途徑：H2SeO3SeO(OH)-CH3SeOH(CH3)2SeO(CH3)2Se離解+氧化還原3、硒(Selenium)關(guān)鍵詞：濃度范圍，4、鐵

(Iron)酸性礦水的形成：4Fe(Ⅱ)+4H++O24Fe(Ⅲ)+2H2O+能量亞鐵桿菌催化：1、黃鐵礦的氧化：2、Fe2+氧化成Fe3+:2FeS2(S)+2H2O+7O24H++4SO42-+2Fe2+4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O4、鐵(Iron)酸性礦水的形成：4Fe(Ⅱ)+4H++4、鐵

(Iron)酸性礦水的形成：3、進一步氧化黃鐵礦：FeS2(S)+14Fe3++8H2O15Fe2++2SO42-+16H+酸性礦水的防治：

以上溶解FeS2的循環(huán)，生成大量H2SO4，形成酸性礦水。CaCO3(S)+2H+Ca2++H2O+CO24、鐵(Iron)酸性礦水的形成：3、進一步氧化黃鐵礦：F九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率(BiologicalTransformationVelocityofPollutant)１、酶促反應的速率

(Velocity

ofEnzymaticReaction)

k1k3E+SESE+Pk2九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率１、酶促反應的速率(Velocivvmax0[s]酶濃度一定時酶促反應速率與底物濃度關(guān)系１、酶促反應的速率vvmax0[s]酶濃度一定時酶促反應速率與底物濃度關(guān)系１、1/v1/vmax斜率=KM/vmax1/[s]1/v1/vmax斜率=KM/vmax1/[s]求出KM的意義：（1）

v=

vmax

時，KM=[S],又稱半飽和常數(shù)。（2）KM值越大，酶對底物的親和力越小。（3）KM是酶反應的一個特征常數(shù)。求出KM的意義：（1）v=vmax時，KM=[(2)影響酶促反應速率的因素

（1）