【正文】 CH3COOH → CH 4 + CO2 CO2 + 4H2 → CH 4 + 2H2O 甲烷發(fā)酵需要滿足 產(chǎn)酸菌 、 產(chǎn)氫菌 、 產(chǎn)乙酸菌 和 產(chǎn)甲烷 菌 等各種菌種所需的生活條件，它只能在適宜環(huán)境條件 下進(jìn)行。 RCH2CH2COOH RCH2CH2COSCoA CoASH H2O FAD FADH2 RCH=CHCOSCoA H2O RCH(OH)CH2COSCoA NAD＋ NADH+H＋ RC(O)CH2COSCoA CoASH CH2COSCoA+RCOSCoA 飽和脂肪酸 β 氧化途徑簡要圖示 蛋白質(zhì)的微生物降解 A、蛋白質(zhì)水解成氨基酸 B、氨基酸脫氨脫羧成脂肪酸 甲烷發(fā)酵 在 無氧氧化 條件下，糖類、脂肪和蛋白質(zhì)在 產(chǎn)酸菌 的作用下降解成簡單的有機(jī)酸、醇等。檸檬酸通過一系列轉(zhuǎn)化最后生成草酰乙酸， 接著進(jìn)行新一輪的轉(zhuǎn)化。受氫體如果為細(xì)胞 內(nèi)的分子氧就是有氧氧化；若為非分子氧的化合物 則是無氧氧化。－磷酸 焦磷酸 泛酸 氨基乙硫醇 輔酶 A（ CoASH） 三、生物氧化中的氫傳遞過程 生物氧化指有機(jī)質(zhì)在機(jī)體細(xì)胞內(nèi)的氧化，并伴隨 能量的釋放。它們的酶蛋白部分不同，但輔酶都是鐵卟啉 。 二、若干重要輔酶的功能 FMN（黃素單核苷酸） FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸） F：黃素 flavin M：單 monol N：核苷酸nucleotide A：膘嘌呤 adenine D：二 (核苷酸 ) di FMN和 FAD 一些氧化還原酶的輔酶，在酶促反應(yīng)中具有傳遞 氫原子 的功能。二者區(qū)別僅在此，故以后均用輔酶稱呼。一般酶催化反應(yīng)的速率比化學(xué)催化劑 高 107～ 1013倍。 c、 酶促反應(yīng) ：底物在酶催化下發(fā)生的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。 第四節(jié) 污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化 物質(zhì)在生物作用下經(jīng)受的化學(xué)轉(zhuǎn)化，稱為 生物轉(zhuǎn)化 或 代謝 。 生物放大并不是在所有條件下都能發(fā)生。 生物濃縮系數(shù)（ Biological Concentration Factoar） 達(dá)穩(wěn)態(tài)時： BCF = Cb/Ce Cb—— 某種元素或難降解物質(zhì)在機(jī)體中的濃度 Ce —— 某種元素或難降解物質(zhì)在機(jī)體周圍環(huán)境中的濃度 物質(zhì)性質(zhì)（降解性、脂溶性和水溶性）、生物特征（生 物種類、大小、性別、器官、生物發(fā)育階段）和環(huán)境條件 （溫度、鹽度、水硬度、氧含量和光照情況） 都會影響 BCF 值大小。 一般＞ 1 蚯蚓富集＜ 1 農(nóng)作物＜ 1 生物富集的動力學(xué)描述： dCf/dt=kaCwkeCfkgCf ka、 ke、 kg—— 水生生物吸收、消除（排泄和生物體內(nèi)分 解）、生長的速率常數(shù) Cw、 Cf —— 水及生物體內(nèi)瞬時物質(zhì)濃度 當(dāng)水生生物質(zhì)量增長不明顯時， kg可忽略； Cw又通?？? 視為恒定，又設(shè) t=0時， Cf(0)=0，則可解方程得： Cf=kaCw/ke據(jù)文獻(xiàn)報(bào) 道，有些物質(zhì)只能沿食物鏈傳遞，不能沿食物鏈放大； 有些物質(zhì)既不能沿食物鏈傳遞也不能沿食物鏈放大。 三大轉(zhuǎn)化類型： 生物轉(zhuǎn)化 化學(xué)轉(zhuǎn)化 光化學(xué)轉(zhuǎn)化 微生物作用： 自然界自凈 廢水處理 污染場址修復(fù) 生物轉(zhuǎn)化 、 化學(xué)轉(zhuǎn)化 和 光化學(xué)轉(zhuǎn)化 構(gòu)成了污染物質(zhì)在環(huán)境中的三大主要轉(zhuǎn)化類型。 酶催化作用的特點(diǎn)： a、 催化專一性高 。 c、酶催化需要 溫和的外界條件 ，如常溫、常壓、接近中 性的酸堿度。輔酶起著 傳遞電子、原子或某些化學(xué)集團(tuán)的功能 ，酶蛋白起著決定催化專一性和催化高效率的功能。 二、若干重要輔酶的功能 FMN/FAD （ 氧化型 FMN/FAD ） FMNH2/FADH2 （ 還原型 FMN/FAD ） 部分 R—— FMN/FAD的其余 NAD＋ 和 NADP＋( 又分別稱為輔酶 Ⅰ輔酶 Ⅱ ) 某些氧化還原酶的輔 酶，在酶促反應(yīng)中具 有傳遞 氫 的作用。起到傳遞電子的作用。一般多為去氫氧化。 有氧氧化中以分子氧為直接受氫體的遞氫過程 SH2 （有機(jī)底物） S （被氧化的有機(jī)底物） 2H＋ 2e 2Cu 2＋ 2Cu ＋ 2e 1/2O2 O2 H2O 分子氧作為直接受氫體的氫傳遞過程舉例 氧化酶 有氧氧化中分子氧為間接受體的遞氫過程 SH2 （有機(jī)底物） S 被氧化的 有機(jī)底物 NAD＋ 2H 脫氫酶 NADH ＋ H＋ 2H FMNH2 FMN 脫氫酶 2H CoQ CoQH2 2e 2H+ 2Fe3+ 2Fe2+ 細(xì)胞色素酶系 b→ c1→ c → a→a 3 2e 1/2O2 O2 H2O 分子氧作為間接受氫體的氫傳遞過程舉例 無氧氧化中有機(jī)底物轉(zhuǎn)化中間產(chǎn)物受氫體的遞氫過程 葡萄糖 一系列酶促反應(yīng) CH 3 C HO （乙醛） 乙醇脫氫酶 NA DH + H+ NA D+ 2H CH 3 CH 2 OH （乙醇） 兼性厭氧酵母菌 葡萄糖 一系列酶促反應(yīng) CH 3 C O C O O H （丙酮酸） 乳酸脫氫酶 N A D H + H+ N A D+ 2H CH 3 C H ( O H ) C O O H（乳酸） 厭氧乳酸菌 10[H] + 2NO3 + 2H+ N2 + 6H2O 24[H] + 3H2SO4 3H2S + 12H2O 8[H] + CO2 CH4 + 2H2O 兼性厭氧 反硝化菌 兼性厭氧 硫酸還原菌 厭氧甲烷菌 最常見的受氫體：硝酸根、硫酸根和二氧化碳 四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解 有機(jī)物質(zhì)通過生物氧化以及其他的生物轉(zhuǎn)化，可以變成更小更簡單的分子，該過程稱為有機(jī)物質(zhì)的生物降解，如果有機(jī)物質(zhì)降解成二氧化碳、水等簡單無機(jī)化合物，則為徹底降解，稱作礦化；否則為不徹底降解。這種生物轉(zhuǎn)化的途徑稱為 TCA循環(huán)。這些有機(jī)化合物在 產(chǎn)氫菌 和 產(chǎn)乙酸菌 作用下，可轉(zhuǎn)化為乙酸、甲酸、氫氣和二氧化碳，進(jìn)而經(jīng) 產(chǎn)甲烷菌 作用產(chǎn)生甲烷。產(chǎn)甲烷菌是專一厭氧菌，因此甲烷發(fā)酵必須處 于無氧條件下。在該過程中，細(xì)胞色素 P450酶起著關(guān)鍵作用。 醇氧化成醛 RCH2OH → RCHO + 2H 醇氧化成酮 R1CH(OH)R2 → R1COR2 + 2H 醛氧化成羧酸 RCHO ＋ H2O → RCOOH ＋ 2H C、氧化酶氧化 氧化酶是伴隨有氫原子或電子轉(zhuǎn)移，以分子氧為直接受 氫體的酶類。 － NO2 2H － H2O － NO 2H － NH－ OH 2H － H2O － NH2 還原反應(yīng)類型 C、偶氮還原酶還原：偶氮還原酶能使偶氮化合物還原，生成相應(yīng)的胺。OH B、磷脂酯酶使磷脂水解 C、 酰胺酶使酰胺水解 4 結(jié)合反應(yīng) A、葡萄糖醛酸結(jié)合：在葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶的作用下，在 生物體內(nèi)尿嘧啶核苷二磷酸葡萄糖醛酸中，葡萄糖醛酸 基可轉(zhuǎn)移至含羥基的化合物上，形成 O－葡萄糖苷酸結(jié)合 物。由于葡萄糖醛酸具有羥基（ pKa=）及多個羥基，所以結(jié)合物呈現(xiàn)高度的水溶性，而有利于自體內(nèi)排出。 B、硫酸結(jié)合 在硫酸基轉(zhuǎn)移酶的催化下，可將磷酸磷硫酸腺苷中硫酸基轉(zhuǎn)移到酚或醇的羥基上，形成硫酸酯結(jié)合物。－磷酸－ 539。 親電子化合物如果與細(xì)胞蛋白或核酸上親核基團(tuán)結(jié)合，?？梢鸺?xì)胞壞死、腫瘤、血液功能紊亂和過敏現(xiàn)象。谷胱甘肽的結(jié)合，有力地解除了對機(jī)體有害親電化合物的毒性。 水化酶 O 加氧酶 CH3(CH2)nCH=CH2 HOCH2(CH2)nCH=CH2 CH3(CH2)nCHCH O O 加氧酶 H2O CH3(CH2)nCHCH2 OH OH 4H CH3(CH2)nCH2COOH 系列酶促反應(yīng) H2O HOOC(CH2)nCH=CH2 脂肪酸 β －氧化 TCA循環(huán) CO2 + H2O 烯烴微生物降解途徑 苯的微生物降解 O 單加氧酶 O H H 2H H2O OH OH O2 雙加氧酶 COOH COOH COOH OC=O COOH C=O O H2O β 氧化 CoASH COOH COOH O 兒茶酚 順－順粘康酸 粘康酸內(nèi)脂 β －酮己二酸烯醇內(nèi)酯 β －酮己二酸 CH3COSCoA + HOOC(CH2)2COOH TCA循環(huán) CO2 + H2O 乙酰輔酶 A 琥珀酸 多環(huán)芳烴的微生物降解與上類似 降解順序：烯烴 烷烴 苯環(huán) 多環(huán)芳