【正文】 在酶濃度不變的條件下，底物濃度〔 S〕 與反應(yīng)速度 v的相互關(guān)系。當(dāng)?shù)孜餄舛容^高時(shí)，增加底物濃度，反應(yīng)速度增加的程度不再明顯，并且不再成正比關(guān)系。當(dāng)?shù)孜餄舛鹊扔诨虼笥陲柡蜐舛群蠓磻?yīng)速度不再增加的原因，是由于此時(shí)酶的活性中心全部為底物所占據(jù)（即達(dá)到飽和），酶分子已發(fā)揮了最大能力，所以即使底物再增加，反應(yīng)速度也不可能提高。 v—— 酶促反應(yīng)的（初）速度； Vm—— 最大反應(yīng)速度； S—— 底物濃度； Km—— 米氏常數(shù)。因?yàn)?，?dāng) v＝ 1/2Vm時(shí)， Km ＝ S。米氏常數(shù)是酶的特征類有關(guān)，而與酶濃度無關(guān)，所以一種酶在一定條件下對(duì)某一底物只有一個(gè)特定的 Km值，因而 Km值可作為鑒別酶的一種手段。 微生物的酶和酶促反應(yīng) ?溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 酶對(duì)溫度具有高度敏感性是酶最重要的特性之一。各種酶在一定條件下，都有它的最適溫度。 ①酶反應(yīng)速度在一定范圍（ 0℃ — 40℃ ）內(nèi)，隨著溫度升高而加快； ②酶是蛋白質(zhì)，隨著溫度升高，酶變性速度加快。溫度對(duì)生物降解反應(yīng)速度的影響可用下列形式表示： 式中： vT— 溫度為 T℃ 時(shí)的反應(yīng)速度； vT＋ 10— 溫度為 T＋ 10℃ 時(shí)的反應(yīng)速度； θ10— 溫度系數(shù)，表示溫度每增加 10℃ ，其反應(yīng)速度增加的倍數(shù)。此外， pH值還能影響酶分子的活性中心上有關(guān)基團(tuán)的解離或底物的解離，這樣就影響了酶與底物的結(jié)合，從而影響酶的活性。 例如，胃蛋白酶只能作用于蛋白質(zhì)正離子，而胰蛋白酶則只能分解蛋白質(zhì)負(fù)離子，所以胃蛋白酶和胰蛋白酶的最適 pH值分別在此等電點(diǎn)偏酸和偏堿的一邊。 微生物的酶和酶促反應(yīng) ?抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 凡能降低酶的活性甚至使酶完全喪失活性的物質(zhì)，稱為 酶的抑制劑 。抑制劑與溫度、 pH值等對(duì)酶的失活作用不同，它對(duì)酶有一定的選擇性，只能引起某一類或某幾類酶的抑制。例如，含汞、含砷的有機(jī)物是含巰基活性基團(tuán)的巰基酶的不可逆抑制劑。這種結(jié)合往往是非共價(jià)鍵的結(jié)合。 競爭性抑制的特點(diǎn)是：當(dāng)?shù)孜餄舛仍黾訒r(shí)，抑制劑的抑制作用就減弱。 ② 非競爭性抑制劑 有些抑制劑不是與底物競爭同一酶的活性中心，而是與酶的其它部位（如活性中心外的必需基團(tuán) SH） 進(jìn)行可逆性結(jié)合，從而改變了酶活性中心的空間構(gòu)型，使酶的活性受到抑制，稱為非競爭性抑制作用。這種抑制作用的強(qiáng)弱取決于抑制劑的濃度以及抑制劑與酶的親和力，而與底物濃度無關(guān)。激活劑可能是酶活性部位中的組成成分。 在廢水生物處理中，常采用測定脫氫酶活性的方法來研究溫度的影響及廢水的可生化性。 微生物的酶和酶促反應(yīng) 酶的應(yīng)用 ?工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥 ?酶制劑應(yīng)用于廢水處理 ?酶的固定化應(yīng)用于凈化有機(jī)性廢水 ?微生物細(xì)胞的固定化 化能異養(yǎng)型微生物的產(chǎn)能代謝 — 發(fā)酵與呼吸 微生物在生長繁殖過程中，需要不斷地從外界環(huán)境中吸收營養(yǎng)物質(zhì)。 有機(jī)底物的生物氧化主要以脫氫（包括失電子）方式實(shí)現(xiàn)，底物氧化后脫下的氫可表示為 2H→H ＋ ＋ 2e 而發(fā)酵與呼吸的區(qū)別在于最終電子（或氫）受體不同。 化能異養(yǎng)型微生物的產(chǎn)能代謝 — 發(fā)酵與呼吸 發(fā)酵 發(fā)酵（ fermentation） 是某些厭氧微生物在生長過程中獲得能量的一種方式。下面將以葡萄糖為例，介紹微生物如何通過發(fā)酵將葡萄糖分解并獲得能量，同時(shí)積累某些代謝產(chǎn)物，并揭示發(fā)酵的一般過程。 化能異養(yǎng)型微生物的產(chǎn)能代謝 — 發(fā)酵與呼吸 糖酵解途徑 (包括乳酸發(fā)酵 ) 糖代謝 糖的分解代謝和產(chǎn)能代謝 呼吸和發(fā)酵代謝過程簡圖 (1)微生物發(fā)酵產(chǎn)能 ① 產(chǎn)能方式 1mol葡萄經(jīng)酵解后凈產(chǎn) 2molATP， 產(chǎn)能方式稱為底物水平磷酸化 ， 分別發(fā)生在 1， 3二磷酸甘油酸與 2磷酸烯醇式丙酮酸兩處 。 化能異養(yǎng)型微生物的產(chǎn)能代謝 — 發(fā)酵與呼吸 含能更高的高能鍵 （ 如高能磷酸酯鍵 CO ～ P， ΔG176。 ＝－ ） ， 并可直接將鍵能交給 ADP使之磷酸化 ， 生成 ATP的這一過程 。 ②糖酵解是產(chǎn)能的主要途徑微生物通過發(fā)酵可將葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?、丙酸、丁酸、乙醇、丁醇等多種代謝產(chǎn)物，糖酵解途徑產(chǎn)生的能量作為各種發(fā)酵產(chǎn)物產(chǎn)生的主要甚至唯一的能量來源。 ATP包含腺嘌呤核苷酸 ， 在它上面連著三個(gè)磷酸分子 。 通過丙酮酸的進(jìn)一步發(fā)酵 ， 可產(chǎn)生各種發(fā)酵產(chǎn)物 ， 并可通過 NADH＋ H＋ 的氧化 ，使機(jī)體內(nèi) NADH＋ H＋ 含量保持在一定范圍內(nèi) ， 從而保證發(fā)酵的正常進(jìn)行 。一般地 ， 磷酸基團(tuán)在較早的底物被氧化的反應(yīng)中就獲得能量 。 ?光合磷酸化 在光合作用時(shí) ， 利用光能 ， 由低能化合物 CO2和水所合成有機(jī)分子 ， 例如糖的合成 。 ?主要發(fā)酵類型 ?丁酸發(fā)酵（ butyric acid fermentation） ?丙酸發(fā)酵（ propionic acid fermentation） ? 混合酸發(fā)酵（ mixed acid fermentation） ? 乙醇發(fā)酵（ ethanol fermentation） 化能異養(yǎng)型微生物的產(chǎn)能代謝 — 發(fā)酵與呼吸 ?丁酸發(fā)酵（butyric acid fermentation） 總反應(yīng)式如下： → 2丁酸＋乙酸＋ 5CO2＋5H2＋ 8ATP 丁酸發(fā)酵 ?丙酸發(fā)酵（propionic acid fermentation） 總反應(yīng)式如下： →2 丙酸＋乙酸＋ CO2＋6ATP 丙酸發(fā)酵 ?混合酸發(fā)酵（ mixed acid fermentation） 混合酸發(fā)酵 ?乙醇發(fā)酵（ ethanol fermentation） →2 乙醇＋ 2CO2＋ 2ATP 乙醇發(fā)酵途徑 呼吸 呼吸（ respiration） 是大多數(shù)微生物用以產(chǎn)生能量（ ATP） 的一種方式。 化能異養(yǎng)型微生物的產(chǎn)能代謝 — 發(fā)酵與呼吸 ? 有氧呼吸 當(dāng)環(huán)境中存在足量的分子 O2時(shí)，好氧微生物可將底物徹底氧化為 CO2和 H2O， 同時(shí)產(chǎn)生大量能量。 ②丙酮酸在丙酮酸脫氫酶系的催化下生成乙酰 CoA。 化能異養(yǎng)型微生物的產(chǎn)能代謝 — 發(fā)酵與呼吸 ?三羧酸循環(huán) 三羧酸循環(huán)始于乙酰 CoA。此后，經(jīng)兩次脫羧生成 2mol CO2， 使進(jìn)入三羧酸循環(huán)的乙酰CoA轉(zhuǎn)為 CO2， 并使六碳化合物重新轉(zhuǎn)化為四碳的草酰乙酸。 化能異養(yǎng)型微生物的產(chǎn)能代謝 — 發(fā)酵與呼吸 三羧酸循環(huán) ?電子傳遞體系 電子傳遞體系具有兩個(gè)基本功能：①接受供電子體（供氫體）釋放的電子（氫），并將電子傳遞給最終電子受體 O2；② 合成 ATP， 將電子傳遞過程系常稱為呼吸鏈（ respiratorn chain）， 共有兩條，即 NADH氧化呼吸鏈和 FADH2氧化呼吸鏈 。 化能異養(yǎng)型微生物的產(chǎn)能代謝 — 發(fā)酵與呼吸 在電子傳遞中，能量逐漸積存在傳遞體中，當(dāng)能量增加至足以將 ADP磷酸化時(shí)，則產(chǎn)生 ATP。 化能異養(yǎng)型微生物的產(chǎn)能代謝 — 發(fā)酵與呼吸 ?有氧呼吸產(chǎn)能分析 有氧呼吸可分為外源性呼吸（ exogenous respiration） 和內(nèi)源性呼吸（ endogenous respiration）。 化能異養(yǎng)型微生物的產(chǎn)能代謝 — 發(fā)酵與呼吸 當(dāng)外界缺乏或無能源供給時(shí)，則微生物僅能利用自身內(nèi)部貯存的能源（如多糖、脂類、聚 β 羥崐丁酸等）進(jìn)行呼吸，以提供細(xì)胞合成或維持有限的生命活動(dòng)所需的能量，此時(shí)內(nèi)源呼吸作為唯一的產(chǎn)能過程。 化能異養(yǎng)型微生物的產(chǎn)能代謝 — 發(fā)酵與呼吸 測定呼吸耗氧量的方法是采用瓦勃氏呼吸儀。目前，人們常取以上兩個(gè)試驗(yàn)結(jié)果之差作為外源呼吸（即用以反映底物的耗氧速率，圖中曲線 2）。 采用瓦勃氏呼吸儀可獲得兩個(gè)結(jié)：呼吸，試驗(yàn)中加入底物，其試驗(yàn)結(jié)果中實(shí)質(zhì)上還包括內(nèi)源呼吸（圖中曲線 1）；內(nèi)源 ?三羧酸循環(huán)的生理意義 ① 為細(xì)胞合成和維持生命活動(dòng)提供大量能量 三羧酸循環(huán)中產(chǎn)生 24mol ATP， 占葡萄糖徹底氧化總產(chǎn)能量的 63％。由于三羧酸循環(huán)中的中間代 化能異養(yǎng)型微生物的產(chǎn)能代謝 — 發(fā)酵與呼吸 謝產(chǎn)物種類較多，這就為細(xì)胞合成提供了方便。 ③作為各種有機(jī)底物徹底氧化的共同途徑三羧酸循環(huán)不但是碳水化合物（糖類）徹底氧化分解的途徑，而且亦是脂類、蛋白質(zhì)等的共同代謝途徑。 (1)硝酸鹽呼吸 硝酸鹽呼吸（ nitrate respiration） 亦稱異化型硝酸鹽還原（ dissimilation nitrate reduction）。不同的硝酸鹽還原菌將 NO3－ 還原的末端產(chǎn)物不同，如 N2（ 包括 N2O、 NO）、 NH3和 NO2－ 。在無氧條件下，主要有兩類硫酸鹽還原菌（ sulphate reduction bacteria） 以 SO42 為最終電子受體，無芽孢的Desulphovibrio 和形成芽孢的脫硫腸狀菌屬（ Desulphotomaculum）