环境微生物学第二版课件教学课件 作者 乐毅全 王士芬 主编05 微生物生理.ppt

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1、第五章微生物生理生物------生命活动------生理活动生理活动包括：在生物体内进行的各种生物化学反应；对物质的吸收、转化、分解、合成等；对能量的获取和利用等等。主要内容：生物的酶微生物的营养微生物的能量代谢(微生物的合成代谢)第一节酶一、酶的概念催化剂在化学中，能改变化学反应的速度而其本身在反应前后没有发生变化的物质称为催化剂。例如：蔗糖→葡萄糖+果糖，少量盐酸（HCL）可以大大促进该反应的速度，即为催化剂。由催化剂加速反应速度的现象称为催化作用。一般的化学催化剂作用往往要求一定的条件，如高温、高压等。如在合成氨工业中，使用以铁为主体的多成分催化剂（铁触媒），反应条件要求：500℃、2

2、×107~5×107Pa(约200~500atm)，这就对反应的容器等提出较高的要求。(1atm=101325Pa)在生物体内不断地进行着大量而复杂的化学反应（生物化学反应），这些反应要求以极快的速度进行，而且要求十分精确，才能适应生物体生理活动的要求。另外，生物体内的条件是温和的。为了满足生物体内生物化学反应的要求，必须由特别的催化剂——酶来催化。定义：酶是生物体内合成的一种具有催化性能的蛋白质，它是生物催化剂。二、酶的催化特性1．酶积极参与生物化学反应，加速反应速度，但不能改变反应平衡点，在反应前后无变化；（催化剂的一般特征）2．酶的催化作用具有专一性；一种酶只能作用于一种物质或一类物质

3、，或者说只能催化一种或一类化学反应；3．酶的催化作用条件温和；在常温、常压和近中性的水溶液中进行（生物体内环境）；4．酶对环境条件极为敏感；高温、强酸、强碱、重金属离子等会能使酶丧失活性；由于酶是蛋白质，容易失活；5．酶具有极高的催化效率；如过氧化氢酶的催化效率比铁离子Fe3+（一般催化剂）要高1010倍。三、酶的组成酶的组成有两类：（1）单成分酶：只有蛋白质；（2）全酶：由蛋白质和非蛋白成分组成。非蛋白成分(辅助因子)可以是：有机物、金属离子、有机物和金属离子。通常把辅助因子分为辅酶和辅基：与酶蛋白结合得牢的，称为辅基，与酶蛋白结合得不牢的，称为辅酶。常见的辅酶和辅基有：辅酶A（CoA或C

4、oASH）、NAD（辅酶I）和NADP（辅酶II）、FMN（黄素单核苷酸）和FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）、辅酶Q（CoQ）、磷酸腺苷及其他核苷酸类（包括AMP、ADP、ATP、GTP、UTP、CTP等）。专性厌氧菌特有的辅酶：辅酶M、F420（辅酶420）、F430（辅酶430）等。四、酶蛋白的结构与所有的蛋白质一样，酶蛋白也是由氨基酸组成的。在生物体中的蛋白质，由20种氨基酸组成（极少例外）：Ala（丙氨酸）Arg（精氨酸）Asn（天门冬酰胺）Asp（天门冬氨酸）Cys（半胱氨酸）Gln（谷氨酰胺)Glu（谷氨酸）Gly（甘氨酸）His（组氨酸）Ile（异亮氨酸）Leu（亮氨酸）Lys（赖

5、氨酸）Met（蛋氨酸）Phe（苯丙氨酸）Pro（脯氨酸）Ser（丝氨酸）Thr（苏氨酸）Trp（色氨酸）Tyr（酪氨酸）Val（缬氨酸）由氨基酸组成的不同蛋白质，其含氮量颇为相近，平均含量为16%。氨基酸之间通过肽键（-NH-CO-）连接成多肽链。多肽链之间或一条多肽链卷曲后相邻的基团之间通过氢键、盐键、酯键、疏水键、范德华引力及金属键等相连接，形成蛋白质的空间结构。一级结构是指多肽链的氨基酸残基的排列顺序，也是蛋白质最基本的结构。它是由基因上遗传密码的排列顺序所决定的，各种氨基酸按遗传密码的顺序通过肽键连接起来。二级结构（secondarystructure）二级结构是指多肽链借助于氢键沿

6、一维方向排列成具有周期性的结构的构象，是多肽链局部的空间结构（构象），主要有α－螺旋、β－折叠、β－转角等几种形式，它们是构成蛋白质高级结构的基本要素。三级结构（tertiarystructure）三级结构主要针对球状蛋白质而言的，是指整条多肽链由二级结构元件构建成的总三维结构。蛋白质特定的空间构象是由氢键、离子键、偶极与偶极间的相互作用、疏水作用等作用力维持的，疏水作用是主要的作用力。有些蛋白质还涉及到二硫键。四级结构（quaternarystructure）亚基是由一条或几条多肽链在三级结构基础上形成的小单位。四级结构是指在亚基和亚基之间通过疏水作用等次级键结合成为有序排列的特定的空间结

7、构。少数酶具有四级结构。酶蛋白结构图五、酶的活性中心酶的活性中心：酶蛋白分子中与底物结合，并起催化作用的小部分氨基酸微区。组成酶的活性中心，可以是蛋白质多肽链上不同位置的氨基酸区域。核糖核酸酶（牛胰）A由124个氨基酸组成，各氨基酸的排列顺序均已确定：牛胰核糖核酸酶的活性中心活性中心可分为结合部位和催化部位。只有酶蛋白保持一定的空间构型，酶的活性中心才能存在。如果酶蛋白发生变性，构成酶活性中心的基团互相分开，