6.6.1微生物的物质代谢 - 微生物的物质代谢

1第六节第六节微生物的物质代谢微生物的物质代谢有机污染物可分为天然有机物和人工有机物有机污染物可分为天然有机物和人工有机物。一、碳水化合物的分解碳水化合物的分解碳水化合物碳水化合物(糖类糖类)是自然界最丰富的有机物是自然界最丰富的有机物，也是最常见也是最常见的有机污染物的有机污染物。碳水化合物最典型的分解途径是糖酵解和碳水化合物最典型的分解途径是糖酵解和三羧酸循环三羧酸循环。（一）糖酵解糖酵解*糖酵解糖酵解(glycolysis)途径途径，又称又称EMP途径途径，是细胞将葡萄是细胞将葡萄糖转化为丙酮酸的代谢过程糖转化为丙酮酸的代谢过程。2糖酵解总反应为：糖酵解总反应为：C6H12O6+2NAD++2Pi+2ADP→2CH3COCOOH+2NADH2+2ATP在EMP途径中途径中，有机物脱下的质子和电子由有机物脱下的质子和电子由NAD＋接纳接纳，部分能量通过底物水平磷酸化而贮存至分能量通过底物水平磷酸化而贮存至ATP中。*底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation):在磷在磷酸基转移酶催化下酸基转移酶催化下，一个高能磷酸化合物断裂其高能磷酸键一个高能磷酸化合物断裂其高能磷酸键，并以并以ADP为磷酸基受体推动为磷酸基受体推动ATP合成的反应合成的反应。丙酮酸的归宿取决于菌种特性和环境条件丙酮酸的归宿取决于菌种特性和环境条件。在无氧条件无氧条件下，丙酮酸可转化为乙醇丙酮酸可转化为乙醇、乳酸乳酸、丁酸等丁酸等。在有氧条件有氧条件下，丙酮丙酮酸进入酸进入TCA循环循环。3`图6-12糖酵解糖酵解(EMP)途径途径4（二）三羧酸循环三羧酸循环*三羧酸循环三羧酸循环(tricarboxylicacidcycle，TCA)是葡萄糖降解是葡萄糖降解成丙酮酸后的进一步分解过程成丙酮酸后的进一步分解过程。在TCA循环中循环中，乙酰辅酶乙酰辅酶A被分解成被分解成2个二氧化碳个二氧化碳、3个NADH2和1个FADH2，并由底物并由底物水平磷酸化形成水平磷酸化形成1个GTP。TCA总反应为：总反应为：乙酰乙酰CoA+3H2O+3NAD++FAD++GDP+Pi→2CO2+CoA+3NADH2+FADH2+GTPNADH2和FADH2进入呼吸链进入呼吸链，最后生成水最后生成水。通过电子传递通过电子传递，1个NADH2可合成可合成3个ATP，1个FADH2可合成可合成2个ATP，1个GTP可合成可合成1个ATP。葡萄糖通过葡萄糖通过TCA循环可产生循环可产生38个ATP。5二、蛋白质分解蛋白质分解（一）蛋白质水解蛋白质水解*蛋白质水解过程蛋白质水解过程为：蛋白质为：蛋白质→蛋白胨蛋白胨→多肽多肽→氨基酸氨基酸。蛋白质水解由蛋白酶和肽酶联合催化蛋白质水解由蛋白酶和肽酶联合催化。*蛋白酶蛋白酶(proteinase)又称内肽酶又称内肽酶(endopeptidase)，能够水能够水解蛋白质分子内部的肽键解蛋白质分子内部的肽键，形成蛋白胨及各种短肽形成蛋白胨及各种短肽。*肽酶肽酶(peptidase)又称外肽酶又称外肽酶(exopeptidase)，只能从肽链只能从肽链一端水解一端水解，每次释放一个氨基酸每次释放一个氨基酸。6CH3CHNH2COOH+1/2O2→CH3COCOOH+NH3丙氨酸丙氨酸丙酮酸丙酮酸(二)氨基酸分解氨基酸分解氨基酸分解主要有脱氨基和脱羧基两种方式氨基酸分解主要有脱氨基和脱羧基两种方式，分别由分别由*脱氨脱氨酶（deaminase）和*脱羧酶脱羧酶（decarboxylase）催化催化，pH值呈酸性时合成脱羧酶值呈酸性时合成脱羧酶，pH值呈碱性时合成脱氨酶值呈碱性时合成脱氨酶。1、脱氨基作用脱氨基作用*①氧化脱氨氧化脱氨(oxidativedeamination):存在于好氧菌中存在于好氧菌中，由氨基酸氧化酶和氨基酸脱氢酶催化氨基酸氧化酶和氨基酸脱氢酶催化，产物为酮酸和氨产物为酮酸和氨。例如：例如：7②还原脱氨还原脱氨(reductivedeamination):存在于厌氧菌中存在于厌氧菌中，由氢化酶催化氢化酶催化，产物为饱和脂肪酸产物为饱和脂肪酸。例如：例如：HOOCCH2CHNH2COOH+2[H]→HOOCCH2CH2COOH+NH3天门氨酸天门氨酸琥珀酸琥珀酸③水解脱氨水解脱氨(hydrolyticdeamination):水解脱氨发生在含水解脱氨发生在含羟基的氨基酸中羟基的氨基酸中，由水解酶催化由水解酶催化，产物为酮酸产物为酮酸。例如：例如：CH2OHCHNH2COOH→CH3COCOOH+NH3水解脱氨存在于某些真菌和细菌中水解脱氨存在于某些真菌和细菌中。例如例如，大肠杆菌水解大肠杆菌水解色氨酸生成色氨酸生成吲哚吲哚、丙酮酸丙酮酸。浓吲哚溶液具有强烈的粪臭味，扩散力强而持久；稀溶液