教案8细菌的生理特性酶及微生物生长特性

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1、废水处理生物学（8）武汉大学资源与环境科学学院环境工程系王红萍副教授2009年9月第二章细菌的生理特性——酶呼吸其它环境因素对细菌生活的影响酶及其作用（1）——什么是酶？酶是生物细胞中自己制成的一种催化剂（生物催化剂），其基本成分是蛋白质，催化效果比一般的无机催化剂高得多，一般高达千、万倍，乃至千万倍。酶及其作用（2）——酶的特性酶是细菌细胞体内生成的一种生物催化剂。由于其基本成分是蛋白质，所以也具有蛋白质所有的各种特性，例如，具有很大的分子量，呈胶状态而存在，为两性化合物有等电点，不耐高热并易被各种毒物所钝化或被坏，有其作用的最适、最高、最低的温度

2、和酸碱度等。酶及其作用（2）——酶的特性酶enzym既具有一般催化剂的共性，又具有生物催化剂的特殊性：用量少而催化效率高；专一性；可逆性；反应的温和型——如常温、常压、接近中性的酸碱度等即可发挥酶的催化能力，高温、高压、强酸或强碱条件反而易使酶活性破坏甚至丧失。酶活力的可调节性。——酶活力受许多因素的影响和调控，如抑制剂、激活剂、须与辅酶或辅基结合才发挥作用等。酶及其作用（3）——酶的分类根据酶促反应性质来区分的六大类酶类水解酶氧化还原酶——脱氢酶氧化酶转移酶同分异构酶裂解酶合成酶酶及其作用（3）——酶的分类水解酶促进基质的水解作用及其逆行反应。酶及

3、其作用（3）——酶的分类2.氧化还原酶引起基质的脱氢或受氢作用，产生氧化还原反应。（1）脱氢酶活化基质上的氢并转移到另一物质，使基质因脱氢而氧化。不同的基质由不同的脱氢酶进行脱氢作用。酶及其作用（3）——酶的分类2.氧化还原酶引起基质的脱氢或受氢作用，产生氧化还原反应。（2）氧化酶活化分子氧（空气中的氧）作为电子受体而形成水，或使过氧化氢中的氧转移到另一物质而使前者还原，后者氧化。酶及其作用（3）——酶的分类3.转移酶这类酶能催化一种化合物分子上的基团转移到另一种化合物分子上。如：酶及其作用（3）——酶的分类4.同分异构酶推动化合物分子内的变化，形成

4、同分异构体。酶及其作用（3）——酶的分类裂解酶催化有机物碳链的断裂，产生碳链较短的产物。酶及其作用（3）——酶的分类6.合成酶催化合成反应。酶及其作用（3）——酶的分类酶还有其它许多分类方法。例如，根据酶的存在部位即细胞内外的不同，可分为胞外酶和胞内酶两类。胞外酶透过细胞，作用于细胞外面的的物质，它们都是起催化水解作用的。胞内酶在细胞内部起作用，主要起催化细胞的合成和呼吸的作用。酶及其作用（3）——酶的分类酶还有其它许多分类方法。大多数微生物的酶的产生与基质存在与否无关，在微生物体内都存在着相当的数量。这些酶称为组成酶。在某些情况下，例如受到各种持续

5、的物理、化学影响，微生物会在其体内产生适应新环境的酶。这种酶则称为诱导酶。诱导酶的产生在废水生物处理中具有重要意义。这是根据存在方式进行的酶分类。酶及其作用（3）——酶的分类酶还有所谓单成和双成酶之分。单成分酶完全由蛋白质组成，这类酶蛋白质本身就具有催化活性，多半可以分泌到细胞体外，催化水解作用，所以是胞外酶。双成分酶不但具有蛋白质部分，还具有非蛋白质部分。蛋白质部分为主酶，非蛋白质部分为辅酶因子，主酶和辅酶因子组成全酶。主酶和辅酶因子都不能单独起催化作用，只有两者结合成全酶才能起作用。酶的专一性决定于它的蛋白质部分，故对双成酶来说，它们的专一性决定

6、于主酶部分，而辅酶因子与反应过程中基团电子传递有关。双成分酶（又称全酶）常保留在细胞内部，所以是胞内酶。酶及其作用（3）——酶的分类细菌没有摄食器官，而且细菌的细胞膜有半渗透性。如果细菌碰到营养物质是比较简单的、溶解的物质，那末这些物质就通过营养物质运输途径很快被吸入细胞，再通过有胞内酶的作用，迅速完成氧化、合成等一系列生化反应。如果细菌碰到的是复杂的或固体物质，它们就利用分泌的胞外酶将吸附在细胞周围的这类复杂的大分子水解为简单的小分子。例如，常见的淀粉酶、脂肪酶、纤维酶……等，再在细胞膜表面的吸收及传递营养物质的酶类作用下，透过细胞膜进入细胞，在相

7、应的胞内酶的作用下，进行氧化及合成反应，形成细胞需要的各种成分。酶及其作用（4）——酶的活性与活性中心酶活性也称酶活力，是指酶催化一定化学反应的能力。酶的催化能力大小与酶含量有关。因为酶含量很小很小，所以不能直接用重量体积表示。酶活性大小可以用一定条件下，它所催化的化学反应的速度来表示，即酶催化的反应速度快，酶活性就越高；反之则越小。酶及其作用（4）——酶的活性与活性中心酶反应速度可用单位时间、单位体积中底物的减少量或产物的增加量来表示，通常用酶活性单位来表述。因为酶活性单位与时间单位和底物单位有关，所以，国际酶学会议1961条规定：1酶活性单位是指

8、在25ºC、最适pH及底物浓度等条件下，在1min内转化底物的酶量。这是一个统一的标准，但使用起来不太方便。