水處理生物學(xué)(7)課件

內(nèi)容重點(diǎn)1.理解根據(jù)碳源和能源對微生物分類。2.理解不同微生物對C/N/P比需求不同。3.理解培養(yǎng)基的定義。4.理解培養(yǎng)基制備原則(五步)。5.理解根據(jù)物理狀態(tài)不同對培養(yǎng)基分類及其用途。6.理解微生物營養(yǎng)運(yùn)輸?shù)姆绞郊案髯蕴攸c(diǎn)。7.酶的催化反應(yīng)的特性。(二)酶促反應(yīng)動力學(xué)第二節(jié)酶及其作用酶促動力學(xué)酶促反應(yīng)方程：k1k3E+SESE+Pk2k4

酶底物中間產(chǎn)物酶最終產(chǎn)物k1、k2、k3、k4分別是各步反應(yīng)的速（率）度常數(shù)，此常數(shù)不隨反應(yīng)物的濃度變化，其只和反應(yīng)條件如溫度、酶的種類等有關(guān)。[E]、[S]、[ES]、[P]分別表示反應(yīng)生成物的濃度。[E0]表示初始酶濃度。原反應(yīng)過程轉(zhuǎn)換為下列反應(yīng)：k1k3E+SESE+Pk2各步反應(yīng)的速度常數(shù)k1、k2、k3、k4。整個反應(yīng)過程經(jīng)過兩步完成，第一步：E和S生成ES第二步：ES生成E和P因此得出：k1>k2和k3>k4,另外k1≥k3推出：k1>>k4,可忽略k4。ES的生成速度=k1{[E0]-[ES]}[S]ES的分解速度=(k2+k3)[ES]由質(zhì)量作用定律，該反應(yīng)最終反應(yīng)速度v=k3[ES]即得：V——最終反應(yīng)速度；Vｍ——最大反應(yīng)速度；Ｓ——基質(zhì)濃度；Ｋｍ——米氏系數(shù)／米氏常數(shù)；當(dāng)Km=S時，ｖ=Vm/2,Km又稱半飽和常數(shù)，其只與酶的種類、反應(yīng)溫度、ｐＨ等因素有關(guān)。（米－門公式）公式討論：２）當(dāng)Ｓ>>Km時，反應(yīng)呈零級反應(yīng)。（p97圖6-3）１）當(dāng)Ｓ<<Km時，反應(yīng)呈一級反應(yīng)。（三）實際試驗中如何求Ｋｍ和Ｖｍ由得：這樣，利用實驗數(shù)據(jù)v和S(3到5組)，就可以畫出上式的一元一次方程的圖線。公式推廣：1942年Monod根據(jù)基質(zhì)濃度和微生物的比生長速度，得出了著名的莫諾公式：μ——微生物比增長速度；μmax——微生物最大增長速度；S——基質(zhì)濃度；Ｋs——半飽和常數(shù)。[E]對酶促反應(yīng)的影響理論：酶促反應(yīng)速度與[E]成正比，即當(dāng)[S]足夠大時，[E]越大，酶促反應(yīng)速度越快。

實際：當(dāng)[E]達(dá)到一定濃度時，酶促反應(yīng)速度就趨于平緩。酶濃度與v的關(guān)系[E]v激活劑對酶促反應(yīng)的影響能夠?qū)γ钙浼せ钭饔玫奈镔|(zhì)稱為激活劑。如：Fe2+、Cu2+、Br－、SO42-、維生素等。抑制劑對酶促反應(yīng)的影響有些物質(zhì)可減弱、抑制、破壞酶活性，稱為抑制劑。如：重金屬離子Ag+、Hg2+、CO、H2S等。第三節(jié)微生物的代謝

新陳代謝簡稱代謝是推動一切生命活動的動力源。通常指細(xì)胞中的合成代謝與分解代謝的總合。合成代謝／同化作用微生物不斷從外界吸收營養(yǎng)物質(zhì)，并合成細(xì)胞物質(zhì)的過程，在此過程中需要吸收能量。分解代謝／異化作用微生物將自身或外來的各種復(fù)雜有機(jī)物分解為簡單化合物的過程，在此過程中釋放能量。一、微生物的新陳代謝微生物生長繁殖需要營養(yǎng)，合成細(xì)胞需要能量，最終靠產(chǎn)能代謝提供。新陳代謝有機(jī)物還原態(tài)無機(jī)物光化能異養(yǎng)微生物化能自養(yǎng)微生物光能營養(yǎng)微生物ATP(通用能源)同化作用新陳代謝異化作用細(xì)胞物質(zhì)合成（營養(yǎng)被轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)體組分）產(chǎn)生能量需要能量營養(yǎng)物質(zhì)分解或簡單化合物ATPADP二、呼吸的本質(zhì)呼吸本質(zhì)：氧化還原的統(tǒng)一過程。其中有能量的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)移。呼吸作用是微生物在氧化分解基質(zhì)的過程中，釋放電子，生成水或其他還原物質(zhì)，并釋放能量的過程。三、呼吸的類型在呼吸過程中，都會發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。提供電子的物質(zhì)被氧化，接受電子的物質(zhì)被還原。根據(jù)基質(zhì)脫氫后，基質(zhì)最終受氫體不同，微生物的呼吸類型分為好氧呼吸、厭氧呼吸和發(fā)酵。(p100)微生物根據(jù)與氧氣的關(guān)系分為：好氧微生物（aerobicmicrobe）、厭氧微生物（anaerobicmicrobe）和兼性微生物（facultativemicrobe）。ATP——生物能量轉(zhuǎn)移中心物質(zhì)氧化放出能量細(xì)胞合成需要能量ATPATP是在發(fā)酵、好氧呼吸、無氧呼吸中形成。具體方式：1).底物水平磷酸化厭氧微生物或兼性微生物作用，底物被氧化，會產(chǎn)生高能中間體，并把高能鍵（～）交給ADP，從而形成ATP。2).氧化磷酸化好氧微生物呼吸，通過電子傳遞體系形成ATP。3).光合磷酸化光可引發(fā)葉綠素、菌綠素等放出電子，電子在被傳遞過程中形成ATP。好氧微生物生活需要氧氣，沒有氧氣就無法生存，并且它們在有氧的條件下把有機(jī)物分解成二氧化碳和水。有機(jī)物ＣＯ2＋Ｈ2ＯＯ2好氧微生物厭氧微生物生活不需要氧氣，有氧氣就無法生存產(chǎn)生毒害作用，并且它們在無氧的條件下把復(fù)雜有機(jī)物分解成二氧化碳和簡單有機(jī)物。反應(yīng)受氫體仍未有機(jī)物。復(fù)雜有機(jī)物

ＣＯ2＋簡單有機(jī)物無氧厭氧微生物糖酵解是微生物所共有的代謝途徑。糖酵解分為兩大步驟：1.預(yù)備反應(yīng)，不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。產(chǎn)物是3－磷酸甘油醛。2.氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生ATP，產(chǎn)物為丙酮酸，進(jìn)一步發(fā)酵可產(chǎn)生乙醇和CO2。整個過程，1mol葡萄糖產(chǎn)生4molATP，用去2mol，凈剩2molATP，即產(chǎn)生能量2×31.4KJ＝62.8KJ。產(chǎn)能斜率為62.8/238.3＝26％糖酵解是效率低，但生理功能極其重要。提供ATP和還原力；是其他幾個代謝途徑的橋梁；提供較多的中間代謝產(chǎn)物；逆反應(yīng)可以合成多糖。（2）第二階段：

1,6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛（3）第三階段：3-磷酸甘油醛2-磷酸甘油酸丙酮酸是微生物糖酵解的必然產(chǎn)物，如果進(jìn)一步發(fā)酵，可形成多種產(chǎn)物。因此，有可將發(fā)酵分為很多類型：如乙醇發(fā)酵；混合酸發(fā)酵等。其中，混合酸發(fā)酵是多數(shù)大腸桿菌的特征。人們利用V.P試驗進(jìn)行大腸埃希氏桿菌和產(chǎn)氣桿菌的區(qū)分。大腸埃希氏桿菌的發(fā)酵產(chǎn)物為甲酸、乙酸、乳酸、CO2等。產(chǎn)氣桿菌也能進(jìn)行混合酸發(fā)酵，丙酮酸經(jīng)過縮合、脫羧后形成乙酰甲基甲醇，可在堿性條件下被