环境微生物学第四N

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1、环境工程微生物学第四章微生物生理本章讲授主要内容第一节微生物的酶第二节微生物的营养物质第三节微生物的营养类型第四节营养物质进入细胞的方式第五节微生物的培养基第六节微生物的产能方式本章教学目的和要求微生物酶的组成、结构、分类、影响酶作用的因素微生物的营养需求，不同类型营养物的作用根据微生物对碳源、能源要求而区分的微生物营养类型及其特点微生物营养物质的运输机制微生物培养基及其类型微生物的呼吸类型、好氧呼吸和厌氧呼吸的模式、产能和代谢产物的特点第一节  微生物的酶第一节  微生物的酶酶的组成酶蛋白的结构酶的活性中心酶的分类与命名酶的催化特性影响酶活力的因素酶的定义酶是生物体内合成的，催化生物化

2、学反应的，并传递电子、原子和化学基团的生物催化剂。酶的化学本质大多数酶是蛋白质1926年J.B.Sumner首次从刀豆（jackbean)制备出脲酶(Urease)结晶，证明其为蛋白质，并提出酶的本质就是蛋白质的观点。一、酶的组成单成分酶：只含蛋白质。单成分酶＝酶蛋白（如水解酶类：蛋白酶，淀粉酶，脂肪酶等）全酶：由蛋白质和不含氮的辅助因子构成。全酶＝酶蛋白＋有机物如多种脱氢酶类全酶＝酶蛋白＋有机物＋金属离子如丙酮酸脱氢酶类全酶＝酶蛋白＋金属离子（Fe2＋）如细胞色素氧化酶酶各个组分的功能：酶蛋白起加速生物化学反应的作用；辅助因子起传递电子、原子、化学基团的作用；金属离子除传递电子外，还有

3、激活剂的作用。酶的辅助因子：某些小分子物质（多为有机物）与酶蛋白结合在一起并协同实施催化作用，这类分子被称为辅助因子。辅助因子辅酶:与酶蛋白结合得比较松驰的称辅酶。辅基:与酶蛋白紧密结合的称辅基。酶的催化专一性主要决定于酶蛋白部分，辅助因子通常是作为电子、原子或某些化学基团的载体。几种重要的辅助因子:(1)NAD和NADPNAD(辅酶I)：烟酰胺-腺嘌呤二核苷酸NADP(辅酶II)：烟酰胺-腺嘌呤磷酸二核苷酸两者是多种脱氢酶的辅酶，在反应中起传递氢的作用(2)FAD和FMNFAD(黄素-腺嘌呤二核苷酸)和FMN(黄素单核苷酸)：两者均含核黄素(维生素B2)是氨基酸氧化酶和琥珀酸脱氢酶的辅

4、基，也是电子传递体系的组成部分，其功能是传递氢(3)辅酶A(CoA或CoASH)辅酶A是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶，通过巯基(-SH)的受酰和脱酰参与转酰基反应。(4)四氢叶酸（辅酶F）四氢叶酸是合成酶的辅酶，其前体是叶酸。其功能是传递一碳基团：羟甲基、甲烯基、亚胺甲基等。(5)生物素生物素是羧化酶的辅酶，它本身就是一种B族维生素。催化CO2固定、转移以及催化脂肪合成反应。(6)金属离子金属离子是酶的辅基，又是激活剂。如Fe2+是铁朴啉环的组成，Mg2+叶绿素的辅基；Mg2+Mn2+Zn2+是激活剂。二、酶蛋白的结构酶蛋白是由20种氨基酸组成的。组成酶蛋白的氨基酸按一定顺序由肽键连

5、接成多肽。每条多肽链进一步卷曲盘绕形成更复杂的结构。酶蛋白的结构分一、二、三级结构，少数酶具有四级结构。氨基酸结构通式苏氨酸甘氨酸酪氨酸丙氨酸ThyGlyTyrAla氨基酸缩写：肽键形成：一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合形成肽键。肽与多肽链肽：一个氨基酸的α—羧基和另一个氨基酸分子的α—氨基缩合失去一分子水从而形成肽。氨基酸之间通过肽键联结起来的化合物称为肽(peptide)。两个氨基酸形成的肽叫二肽，三个氨基酸形成的肽叫三肽……，十个氨基酸形成的肽叫十肽，一般将十肽以下称为寡肽(oligopeptide)，以上者称多肽(polypeptide)或称多肽链。1、蛋白质

6、的一级结构蛋白质的一级结构(primarystructure)就是蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序(sequence)，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，成为多肽链，故肽键是蛋白质结构中的主键。人胰岛素(InsulinHuman)一级结构〖分子式〗C257H383N65O77S6〖分子量〗5807.69〖性状〗白色或类白色的结晶粉末〖酸碱性〗两性，等电点pI5.35-5.452、蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构(secondarystructure)是由多肽链形成的空间构象，由氢键维持其稳定性。1)α－螺旋

7、2)β－片层结构或称β－折迭氢键1)α－螺旋多个肽键平面通过α－碳原子旋转，相互之间紧密盘曲成稳固的右手螺旋。主链呈螺旋上升，每3.6个氨基酸残基上升一圈，相当0.54nm，2)β－片层结构或称β－折迭是肽链相当伸展的结构，肽链平面之间折叠成锯齿状，相邻肽键平面间呈110°角。3、蛋白质的三级结构蛋白质的多肽链在各种二级结构的基础上再进一步盘曲或折迭形成具有一定规律的三维空间结构，称为蛋白质的三级结构(tertiarystructu