环境工程微生物学(1)
1.按照催化反应的类型: 水解酶、氧化还原酶、转移酶、异构酶、裂解酶、合 成酶。
a.水解酶:催化大分子有机物水解成小分子。
AB+H2O
AOH+BH
b.氧化还原酶:催化物质的氧化还原反应。
AH2+B
A+BH2
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乳酸
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1.按照催化反应的类型:
c.转移酶:催化底物基团转移到另一个有机物上。 AR+B A+BR
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2.酶作为生物催化剂的特性
(1)催化效率高:反应速度是无酶催化或普通人造催 化剂催化反应速度的103次方至1010次方倍。 如:在同样条件下,只是催化剂不同,催化H2O2分解,用 H2O2酶1秒可催化105mol,用FeCl3,1秒只催化10-5 mol。
(2)酶的作用具有高度的专一性 一种酶只能催化一种或一类反应。
v
理论:当底物分子浓度足够时
,酶促反应速度与[E]成正比,
即当[S]足够大时,[E]越大,
酶促反应速度越快。
[E]
实际:当[E]达到一定浓度时, 酶促反应速度就趋于平缓。
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酶浓度与v的关系
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2.[S]对酶促反应的影响 当[E]为定值,且[S]从零逐渐 增大时,酶促反应与[S]成正 比。但当所有的E变成了ES后 ,即使再增加[S],酶促反应
速度也不会增加。 当[S]为定值时,酶促反应速 度与初始[E0]成正比。
v
酶0.004
酶0.003
酶0.002 酶0.001
[S] 底物浓度与v的关系
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3.温度对酶促反应的影响 酶在最佳适应范围内,它的活性 最高,酶促反应速度最大。 温度每升高10℃,酶促反应速度 提高1~2倍。用Q10表示,通常在 1.4~2.0之间。 过高过低的温度都会影响酶促反 应。但也有很大不同: 高温时,酶会受到破坏,发生不 可逆变性,甚至完全失去活性。 低温时,可降低酶的活性,但不 会失去活性,当温度恢复时,活 性即恢复。
第四章 微生物的生理
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本章主要内容
1、微生物的酶 2、微生物的营养 3、微生物的产能代谢 4、微生物的合成代谢
代谢:是生命细胞内发生的各种化学反应的总称;
产能代谢:也称异化作用,物质分解反应,放出能量;
合成代谢:也称同化作用,物质合成反应,消耗能量。
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第一节 微生物的酶
酶的概念
R:氨基、醛基、酮基、磷酸基
d.异构酶:催化同分异构体的基团重新排列。
A A`
如:葡萄糖形成为果糖。
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1.按照催化反应的类型:
e.裂解酶:催化底物裂解为小分子有机物。 A C+B
f.合成酶:催化底物的合成反应。 A+B+ATP AB+ADP+Pi
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2.按照酶在细胞的位置:
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v
T 温度与v的关系
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4.pH对酶促反应的影响 酶在最适pH值范围内才表现出正常活性,过高过 低的pH值都会降低酶的活性。 pH对酶活性的影响: a.改变底物与酶的带电状态,影响二者结合; b.过高、过低pH值都会影响酶的稳定性,使酶受
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1.一级结构:多肽链本身结构; 2.二级结构:多肽链形成的初级结构,由氢键连接; 3.三级结构:在二级结构基础上进一步扭曲形成的更 复杂的结构,有氢键、盐键、脂键等; 4.四级结构:由多个亚基形成。 亚基:由一个或多个多肽链在三级结构的基础上形成 的小单位。
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酶蛋白的结构
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产地
功用
酶是动植物、微生物等生物合成的,催化生物化学反应
的、并传递电子、原子和化学集团的生物催化剂。
微生物的所有营养和代谢活动必须在酶的参与 下才能正常进行。
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一、酶的组成
1. 酶的组成有两类: ①单成分酶,只含蛋白质; ②全酶,除了蛋白质,还含有辅助因子,如:小分子 有机物(不含氮)、金属离子等。 全酶的所有组分必须齐全,缺一不可,否则就会失去 本有活性。
胞内酶(大部分)、胞外酶、表面酶
3.按照催化的底物:
淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶
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五、酶的催化特性
1.酶和一般催化剂的比较 共性: (1).用量少而催化效率高。 (2).仅能改变化学反应的速度,并不能改变化学 反应的平衡点。 (3).可降低反应的活化能
2.酶作为生物催化剂的特性
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v k3[E][S] Km [S]
其中
Km
k2 k3 k1
Km——米氏常数,表示反应速度为最大速度一半时
的底物浓度。
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v k3[E][S] Km [S]
从米-门公式可知,酶促反应速度与[E]和[S]有关。实 际上,也要受到温度、pH、激活剂、抑制剂的影响。
1.[E]对酶促反应的影响
一
二 氢键
种 肽键 级 氢键 级 盐键
氨
结
结
三 级
氢键 盐键
四 级
基
构
酸
构 疏水键
结 构
疏水键 范德华力
结 构
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二级结构
三级结构
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四级结构
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三、酶的活性中心
酶的活性中心指的是酶蛋白分子能与底 物结合,并发挥催化作用的小部分氨基酸微 区。分有结合部位和催化部位。
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四、酶的分类和命名
牢固程度不同,并无严格的界限。前者与蛋白质结 合的较松弛,后者则结合较紧。
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二、酶蛋白的结构
酶蛋白也是蛋白质,由20种氨基酸组成。 排列顺序不同,蛋白质不同。
氨基酸由肽键(-CO-NH-)连接形成多肽链, 两条连或单链在卷曲时相邻的基团可以由氢键、 盐键、脂键、范德华力及金属键相连接。
这样,便使酶蛋白呈现以对专一性
立体异构专一性
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2.酶作为生物催化剂的特性
(3)反应条件温和:常温、常压、中性。 (4)敏感性:对环境条件极为敏感,酶容易失活 。
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六.影响酶活力的因素
通过下列反应:
k1
k3
E+ S
ES
E+ P
k2
酶
底物
中间产物
酶
最终产物
得出米-门公式(酶促反应方程式)
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单成分酶 水解酶
微生物的酶
酶蛋白+有机物 脱氢酶
全酶
酶蛋白+有机物+金属离子 氢酶
丙酮酸脱
酶蛋白+金属离子 细胞色素氧化酶
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2.酶的各组分的功能: ①酶蛋白起加速反应作用; ②其他辅酶、辅基传递电子、原子和化学集团; ③金属离子除传递电子,还起激活剂作用。
辅酶辅基:Fe2+、NAD、NADP、FAD、FMN等。 辅酶与辅基的区别只在于它们与酶蛋白结合的