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1、环境化学第五章14第四节 污染物质的生物转化Biodegradation ofPollutants环境化学第五章15物质在生物作用下经受的化学转化，称为生物转化或代谢。三大转化类型：生物转化化学转化光化学转化微生物作用：自然界自净废水处理污染场址修复生物转化、化学转化和光化学转化构成了污染物质在环境中的三大主要转化类型。环境化学第五章16一、生物转化中的酶 Enzyme（大多数生物转化是在酶的参与和控制下进行的）1、几个概念a、酶(enzyme)：一种由细胞制造和分泌的、以蛋白质为主要成分的、具有催化活性的生物催化剂。b、底物（或基质）(substrate)：在酶催化下发生转化的物质。c、酶促
2、反应(enzymatic reaction)：底物在酶催化下发生的转化反应。环境化学第五章172、酶催化作用的特点a、催化专一性高。一种酶只能对一种底物或一类底物起催化作用，生成一定的代谢产物。b、酶催化效率高。一般酶催化反应的速率比化学催化剂高1071013倍。c、酶催化需要温和的外界条件，如常温、常压、接近中性的酸碱度。环境化学第五章183、酶的分类a、根据作用场所胞内酶胞外酶b、根据催化反应类型氧化还原酶转移酶水解酶裂解酶异构酶合成酶2,000多种c、根据成分单成分酶双成分酶单成分酶：只含有蛋白质双成分酶：酶蛋白和辅酶或辅基。辅基同酶蛋白结合比较牢固，辅酶与酶蛋白结合较为松散。二者区别仅
3、在此，故以后均用辅酶称呼。辅酶起着传递电子、原子或某些化学集团的功能，酶蛋白起着决定催化专一性和催化高效率的功能。因此，只有双成分酶的整体才具有酶的催化活性。环境化学第五章FMN（黄素单核苷酸）FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）19二、若干重要辅酶的功能1、FMN和FAD一些氧化还原酶的辅酶，在酶促反应中具有传递氢原子的功能。F：黄素 flavinM：单monoN：核苷酸nucleotideA：腺嘌呤adenineD：二核苷酸 di环境化学第五章20FMN/FAD（氧化型FMN/FAD）FMNH2/FADH2（还原型FMN/FAD）RFMN/FAD的其余部分NADP+（烟酰胺膘嘌呤二核苷酸）磷酸21
4、 环境化学第五章NAD/NADP（氧化型NADH/NADPH（还原型NAD/NADP）NAD/NADP）RNAD/NADP的其余部分nicotinamide2、NAD和NADP(分别称为辅酶辅酶)某些氧化还原酶的辅酶，在酶促反应中具有传递氢的作用。NAD+（烟酰胺膘嘌呤二核苷酸）环境化学第五章223、辅酶Q（又称泛醌）是某些氧化还原酶的辅酶，在酶促反应中具有传递氢的作用。CoQ（氧化型CoQ）（n=610）CoQH2（还原型CoQ）环境化学第五章234、细胞色素酶系的辅酶细胞色素酶系是催化底物氧化的一类酶系，主要有细胞色素b1、c1、c、a、a3等几种。它们的酶蛋白部分不同，但辅酶都是铁卟啉。
5、cytnFe3+cytnFe2+cyt细胞色素酶系n b1、c1、c、a、a3+e-e环境化学第五章245、辅酶A（简写为CoASH）转移酶的辅酶，所含的巯基与酰基形成硫酯，而在酶促反应中起着传递酰基的功能。反应式如下：CoASH+CH3CO+CH3CO-SCoA+H+腺核苷3磷酸焦磷酸泛酸氨基乙硫醇辅酶A（CoASH）环境化学第五章25三、生物氧化中的氢传递过程hydrogen transfer生物氧化指有机质在机体细胞内的氧化，并伴随能量的释放。一般多为去氢氧化。所脱落的氢（H+e）以原子或电子的形式，由相应的氧化还原酶按一定顺序传递至受氢体。这一氢原子或电子的传递过程称为氢传递或电子传递
6、过程，其受体称为受氢体或电子受体。受氢体如果为细胞内的分子氧就是有氧氧化；若为非分子氧的化合物则是无氧氧化。环境化学第五章261、有氧氧化中以分子氧为直接受氢体的递氢过程SH2（有机底物）S（被氧化的有机底物）2H2e2Cu 22Cu 2e1/2O2O2-H2O氧化酶分子氧作为直接受氢体的氢传递过程举例SH2环境化学第五章272、有氧氧化中分子氧为间接受体的递氢过程S被氧化的有机底物NAD2H（有机底物）脱氢酶NADHH 2HFMNH2FMN脱氢酶2HCoQCoQH22e2H+2Fe3+2Fe2+细胞色素酶系bc1c aa32e1/2O2O2-H2O分子氧作为间接受氢体的氢传递过程举例环境化学
7、第五章28生物去氢氧化中各反应的电极电位电对NAD+/(NADH+H+)FMN/FMNH2E/V-0.32-0.12电对2cytc1（2Fe3+/2Fe2+)2cytc（2Fe3+/2Fe2+)E/V+0.22+0.26CoQ/CoQH22cytb（2Fe3+/2Fe2+)+0.10 2cytaa3（2Fe3+/2Fe2+)+0.05 O2/H2O+0.28+0.823、无氧氧化中有机底物转化中间产物受氢体的递氢过程葡萄糖一系列酶CH3CHO（乙醛）乙醇脱氢酶NADH+H+2HCH3CH2OH（乙醇）兼性厌氧酵母菌NAD+葡萄糖CH3COCOOH一系列酶 （丙酮酸）促反应乳酸脱氢酶29NADH+H+NAD+2HCH3CH(OH)COOH（乳酸）环境化学第五章厌氧乳酸菌促反应中间代谢产物作为受氢体10H+2NO3 +环境化学第五章304.无氧氧化中某些无机含氧化合物做受氢体的递氢过程-2H+N2+6H2O24H+3H2SO43H2S+12H2O8H+CO2CH4+2H2O兼性厌氧反硝化菌兼性厌氧硫酸还原菌厌氧甲烷菌最常见的受氢体：硝酸根、硫酸根和二氧化碳