第六章微生物的代谢优秀课件.ppt

第六章微生物的代谢第1页，本讲稿共88页分类：分类：一般分为一般分为分解代谢分解代谢（catabolismcatabolism）和）和合成代合成代谢谢（anabolismanabolism）分解代谢是细胞将大分子物质降解成小分子物质，同时产生能量的过程；合成代谢是细胞利用简单的小分子物质合成复杂大分子的过程，同时消耗能量的过程。第2页，本讲稿共88页 新陈代谢新陈代谢=分解代谢分解代谢+合成代谢合成代谢 分解代谢酶系分解代谢酶系合成代谢酶系合成代谢酶系(有机物有机物)复杂分子复杂分子 简单分子简单分子+ATP+HATP+H第3页，本讲稿共88页微生物代谢的显著特点是：微生物代谢的显著特点是：（a a）代谢旺盛；）代谢旺盛；（b b）代谢极为多样化；）代谢极为多样化；（c c）代谢调节的严格性和灵活性。）代谢调节的严格性和灵活性。第4页，本讲稿共88页主要内容：主要内容：微生物的酶微生物的酶微生物的产能代谢微生物的产能代谢光能微生物的能量代谢光能微生物的能量代谢第5页，本讲稿共88页第一节第一节 微生物的酶微生物的酶 第6页，本讲稿共88页概念：酶（enzyme)是动物、植物及微生物等生物体内合成的，催化生物化学反应的，并传递电子、原子和化学基团的生物催化剂。第7页，本讲稿共88页酶的分类酶的结构与功能酶的催化特性影响酶活力的因素酶的诱导合成与反馈阻遏酶制剂在环境工程中的应用第8页，本讲稿共88页一、酶的分类一、酶的分类（一）根据酶的组成不同，可将酶分为两类（表格）：单成分酶:只含蛋白质全酶:不仅含有蛋白质，还含有辅助因子，辅助因子包含：不含氮的小分子有机物、或者是金属离子、或者是不含氮的小分子有机物及金属离子辅助因子特征：本身无催化作用，但在特定全酶中又缺一不可，否则全酶会丧失催化活性。第9页，本讲稿共88页酶的组成分类 酶的分类酶的组成举例单成分酶酶蛋白水解酶类全 酶酶蛋白有机物各种脱氢酶类金 属 离 子（Fe2）细胞色素氧化酶有机物十金属离子丙酮酸脱氢酶第10页，本讲稿共88页（二）不同组分的功能酶蛋白：加速生物化学反应的作用，酶反应的专一性取决于酶蛋白本身；金属离子：传递电子，激活剂的作用；第11页，本讲稿共88页辅基和辅酶：传递电子、原子、化学基团辅助因子中可以通过透析或其他方法将其从全酶中分离除去的一类称为辅酶（cofactor或coenzyme），它与酶蛋白的结合比较松散；另一类辅助因子通过共价键与酶蛋白牢固结合，不易透析分离，称为辅基（prosthetic group）。二者的区别仅仅在于他们与酶蛋白的结合紧密程度。第12页，本讲稿共88页几种重要的辅基或辅酶（16类）铁卟啉铁卟啉辅酶辅酶A A（CoACoA或或CoASHCoASH）NADNAD（辅酶（辅酶 I I）和）和 NADP NADP（辅酶（辅酶 II II）FMNFMN（黄素单核苷酸）和（黄素单核苷酸）和FADFAD（黄素腺嘌呤二核苷（黄素腺嘌呤二核苷酸）酸）辅酶辅酶Q Q（CoQCoQ）硫辛酸（硫辛酸（L L）和焦磷酸硫胺素（）和焦磷酸硫胺素（TPPTPP）磷酸腺苷及其他核苷酸类磷酸腺苷及其他核苷酸类磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺第13页，本讲稿共88页生物素（维生素生物素（维生素H H）四氢叶酸（辅酶四氢叶酸（辅酶F F，THFATHFA）金属离子金属离子辅酶辅酶M MF F420420（辅酶（辅酶420420，Co420Co420）F F430430（辅酶（辅酶430430）MPTMPTMFRMFR第14页，本讲稿共88页1.1.铁卟啉铁卟啉 铁卟啉是细胞色素氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等的辅基靠所含铁离子的变价（Fe2Fe3e）传递电子，催化氧化还原反应第15页，本讲稿共88页2.2.辅酶辅酶A A（CoACoA或或CoASHCoASH）分子结构含腺嘌呤核苷酸、泛酸和巯基乙胺等部分通过巯基（SH）的受酰和脱酰参与转酰基反应 在糖代谢和脂肪代谢中起重要作用。第16页，本讲稿共88页3.NAD3.NAD（辅酶（辅酶 I I）和）和 NADP NADP（辅酶（辅酶 II II）NAD是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 NADP是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸两者是多种脱氢酶的辅酶，在反应中起传递氢的作用第17页，本讲稿共88页4.FMN4.FMN（黄黄素素单单核核苷苷酸酸）和和FADFAD（黄黄素素腺腺嘌嘌呤呤二二核苷酸）核苷酸）二者均为黄素酶类，是氨基酸氧化酶和琥珀酸脱氢酶的辅基。是电子传递体系的组成部分，其功能是传递氢。第18页，本讲稿共88页5.5.辅酶辅酶Q Q（CoQCoQ）又称泛醌，是电子传递体系的组成部分，起传递氢和电子的作用。第19页，本讲稿共88页6.6.硫辛酸（硫辛酸（L L）和焦磷酸硫胺素（）和焦磷酸硫胺素（TPPTPP）二者结合成LTPP，为酮酸脱羧酶和糖类转酮酶的辅酶。参与丙酮酸和酮戊二酸的氧化脱羧反应，起传递酰基和传递氢的作用。第20页，本讲稿共88页7.7.磷酸腺苷及其他核苷酸类磷酸腺苷及其他核苷酸类磷酸腺苷包括AMP（一磷酸腺苷）、ADP（二磷酸腺苷）、ATP（三磷酸腺苷），其他核苷酸类包括GTP（鸟嘌呤核苷三磷酸）、UTP（尿嘧啶核苷三磷酸）、CTP（胞嘧啶核苷三磷酸）。第21页，本讲稿共88页8.8.磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺 磷酸吡哆醛是氨基酸的转氨酶、消旋酶、脱羧酶的辅酶磷酸吡哆胺与转氨有关第22页，本讲稿共88页9.9.生物素（维生素生物素（维生素H H）生物素是羧化酶的辅基，属B族维生素，催化CO2 固定和转移及脂肪合成反应。生物素是微生物的生长因子。第23页，本讲稿共88页10.10.四氢叶酸（辅酶四氢叶酸（辅酶F F，THFATHFA）四氢叶酸的功能是传递甲酰基及羟甲基。第24页，本讲稿共88页11.11.金属离子金属离子 金属离子是酶的辅基，又是激活剂。如Fe2+是铁卟啉环的辅基，Mg2是叶绿素的辅基。许多酶含铜、锌、钴、钼、镍等离子。第25页，本讲稿共88页12.12.辅酶辅酶M M 辅酶M是专性厌氧的产甲烷菌特有的一种辅酶，有3种形式，具有渗透性和热稳性，是甲基转移酶的辅酶，是活性甲基的载体。第26页，本讲稿共88页13.F13.F420420（辅酶（辅酶420420，Co420Co420）F420是产甲烷菌具有的辅酶，是低分子的荧光化合物F420是甲基转移酶的辅酶，是活性甲基的载体F420的功能是作为最初的电子载体如：在反刍甲烷杆菌（Methanobacterium ruminantium）体中，通过F420的还原和氧化与NADP的还原耦联，实现甲酸盐和氢的氧化。第27页，本讲稿共88页14.F14.F430430（辅酶（辅酶430430）F430的结构尚不清楚，但已知它是含有一个镍原子的吡咯结构，在430nm处有最大吸收峰F430是甲基辅酶M还原酶组分C的弥补基，参与甲烷形成的末端反应。第28页，本讲稿共88页15.MPT15.MPT（methanopterinmethanopterin）即甲烷喋呤，是蓝色荧光化合物，有多种衍生物，如H4MPT等。它的作用与叶酸相似，参与C1还原反应，如，嗜热自养甲烷杆菌在乙酸合成时需要H4MPT及其衍生物。第29页，本讲稿共88页16.MFR16.MFR（methanofuranmethanofuran）即甲烷呋喃，原名CDR（二氧化碳还原因子）。为产甲烷菌独有，在甲烷和乙酸形成过程中起甲基载体作用。第30页，本讲稿共88页（二）按照酶所催化的化学反应类型分类（二）按照酶所催化的化学反应类型分类 为为6 6类类水解酶类水解酶类氧化还原酶类氧化还原酶类异构酶类异构酶类转移酶类转移酶类裂解酶类裂解酶类合成酶类合成酶类 第31页，本讲稿共88页1.1.水解酶类水解酶类水解酶是催化大分子有机物水解成小分子的酶。水解反应的通式如下：back 第32页，本讲稿共88页2.2.氧化还原酶类氧化还原酶类催化氧化还原反应的酶称为氧化还原酶。其反应通式为 式中AH2为供氢体，B为受氢体。这类酶按供氢体的性质又分为氧化酶和脱氢酶。第33页，本讲稿共88页（1）氧化酶类）氧化酶类 氧化酶催化的反应有两种结果：第一种，催化底物脱氢，氢由辅酶（FAD或FMN）传递给活化的氧，两者结合生成H2O2。反应通式如下：第二种，催化底物脱氢，活化的氧和氢结合生成H2O。反应通式为：如多酚氧化酶催化含酚基的有机物脱氢，氧化为醌类和H2O。第34页，本讲稿共88页（2）脱氢酶类）脱氢酶类 脱氢酶催化底物脱氢，氢由中间受体NAD接受。如乙醇脱氢酶、谷氨酸脱氢酶。反应通式如下：back第35页，本讲稿共88页3.转移酶类转移酶类转移酶是催化底物的基团转移到另一有机物上的酶。其反应通式为：式中的是被转移的基团包括氨基、醛基、酮基、磷酸基等。如谷丙转氨酶催化谷氨酸的氨基转移到丙酮酸上，生成丙氨酸和酮戊二酸。back 第36页，本讲稿共88页4.异构酶类异构酶类异构酶催化同分异构分子内的基团重新排列。其反应通式为：例如，葡萄糖异构酶催化葡萄糖转化为果糖的反应。back 第37页，本讲稿共88页5.裂解酶类裂解酶类裂解酶催化有机物裂解为小分子有机物。其反应通式为 如，羧化酶催化底物分子中的CC键裂解，产生CO2；脱水酶催化底物分子中CO键裂解，产生H2O；脱氨酶催化底物分子中的CN键裂解，产生氨；醛缩酶催化底物分子中的CC键裂解，产生醛。back 第38页，本讲稿共88页6.合成酶类合成酶类合成酶催化底物的合成反应。蛋白质和核酸的生物合成都需要合成酶参与，需要消耗ATP以获取能量。反应通式为：或：第39页，本讲稿共88页（三）按照酶所处细胞部位的不同进行分类（三）按照酶所处细胞部位的不同进行分类不同的酶在细胞内处于不同的部位，因此可将酶分为胞外酶、胞内酶和周质或表面酶。第40页，本讲稿共88页如:微生物对水中大分子有机化合物的降解过程：大分子化合物（淀粉、纤维素等）经过胞外酶（水解酶类）的水解作用，首先降解为小分子单糖或双糖在位于周质或表面的酶完成跨膜运输进入细胞内部在胞内由胞内酶（氧化还原酶、异构酶、转移酶、裂解酶和合成酶等）的催化完成物质的代谢过程，最后形成稳定的产物（无机化），或合成新的有机体等第41页，本讲稿共88页（四）按照酶作用底物的不同进行分类（四）按照酶作用底物的不同进行分类按酶作用底物的不同，可把酶分为淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、核糖核酸酶。第42页，本讲稿共88页二、酶的结构与功能二、酶的结构与功能（一）酶蛋白的结构（一）酶蛋白的结构酶反应的专一性取决于酶蛋白本身酶蛋白起到了加速生物化学反应的作用因此了解酶的结构主要是了解酶蛋白的结构第43页，本讲稿共88页酶蛋白的组成酶蛋白的组成：由20种氨基酸按一定的排列顺序组成的。这些氨基酸由肽键（CONH）连接成多肽链，两条多肽链之间或一条多肽链卷曲后相邻的基团之间以氢键、盐键（NH3+OOC）、酯键（RCOOR）、疏水键、范德华引力及金属键等相连接而成。酶蛋白的结构分一级、二级和三级结构，少数酶具有四级结构 第44页，本讲稿共88页酶蛋白的结构示意图 a.一级结构；b.二级结构；c.三级结构；d.四级结构 a b c d第45页，本讲稿共88页一级结构一级结构是指多肽链本身的结构；二级结构二级结构是由多肽链形成的初级空间结构，由氢键维持其稳定性。氢键受到破坏时，其紧密的空间结构变得松散，多肽链展开，酶蛋白即变性；第46页，本讲稿共88页三级结构三级结构是在二级结构基础上，多肽链进一步弯曲盘绕形成更复杂的构型。由氢键、盐键及疏水键等维持三级结构的稳定性；四级结构四级结构是由几个或几十个亚基形成，而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，亚基之间以氢键、盐键、疏水键及范德华引力等相连。第47页，本讲稿共88页（二）酶的活性中心（二）酶的活性中心 概念：概念：酶的活性中心是指酶蛋白分子中能与底物结合，催化底物发生反应的氨基酸微区。第48页，本讲稿共88页构成活性中心的微区可能位于同一条肽链上的不同部位，也可能位于不同肽链上。当多肽链盘曲成一定空间构型时，由特定氨基酸靠近在一起，形成了特定的酶活性中心。如牛胰核糖核酸酶，由124个氨基酸组成，其活性中心由第12号、第119号两个组氨酸和第41号的赖氨酸组成，这三个氨基酸在空间位置上靠得很近；又如溶菌酶，由129个氨基酸组成，其活性中心由第35号和第52号两个天冬氨酸组成。第49页，本讲稿共88页牛胰核糖核酸酶的活性中心 第50页，本讲稿共88页活性中心的结构：活性中心的结构：酶的活性中心分结合部位和催化部位，分别行使各自的职能。功能：功能：保证酶的催化作用的至关重要的功能区但其他部位也不可缺少，因为它们在维持酶的空间构型、保持酶的活性中心和催化作用等方面都起着不同程度的作用。第51页，本讲稿共88页三、酶的催化特性三、酶的催化特性（一）酶催化反应的共性（一）酶催化反应的共性酶参与生化反应，具有一般催化剂的特点：降低反应的活化能，加快反应速度，缩短反应到达平衡的时间；不改变反应的方向和平衡点；酶在参与反应过程中，立体结构和离子价态可以发生一定的变化，但反应结束后，其性质和数量不变；酶在催化反应的过程中用量少，催化效率高。第52页，本讲稿共88页（二）酶催化反应的特性（二）酶催化反应的特性1 1酶的催化作用具有专一性酶的催化作用具有专一性2酶的催化作用条件温和酶的催化作用条件温和3 3酶对环境条件极为敏感酶对环境条件极为敏感4 4酶的催化效率极高酶的催化效率极高第53页，本讲稿共88页1 1酶的催化作用具有专一性酶的催化作用具有专一性一种酶只作用于一种物质或一类物质，或催化一种或一类化学反应，产生一定的产物。这种专一性包括绝对专一性、相对专一性和立体异构专一性三种。第54页，本讲稿共88页举例：脲酶只能催化尿素水解为氨和二氧化碳，对其他物质不起作用，这是绝对专一性；脂肪酶能催化含酯键的脂类物质的水解反应，这是相对专一性，即一种酶能催化具有相同化学键或基团的物质发生反应；酵母菌的糖酶对D葡萄糖起催化作用，对L葡萄糖不起作用，而L氨基酸氧化酶只催化L氨基酸，不催化D氨基酸，这就是立体异构专一性，即某种酶只能对某一种含有不对称碳原子的异构体起催化作用，而不能催化它的另一种异构体。back 第55页，本讲稿共88页2酶的催化作用条件温和酶的催化作用条件温和n酶一般只需在常温、常压和近中性的水溶液中就可催化反应的进行。而其他的化学催化剂则需在高温、高压、强酸或强碱等苛刻的条件下才起催化作用。nBack第56页，本讲稿共88页3 3酶对环境条件极为敏感酶对环境条件极为敏感酶的本质是蛋白质，具有蛋白质的性质，容易在不良环境下发生变性，从而导致催化活力下降，甚至失活。引起酶变性的原因：包括物理因素和化学因素，其中物理因素包括高温、紫外线、X射线等；化学因素包括强酸、强碱、表面活性剂、重金属离子等。back第57页，本讲稿共88页4 4酶的催化效率极高酶的催化效率极高比无机催化剂的催化效率高几千倍至百亿倍。F如：1mol过氧化氢酶在一秒的时间内催化105molH2O2分解，而铁离子在相同的条件下，只催化105molH2O2分解。过氧化氢酶的催化效率是铁离子的10倍。第58页，本讲稿共88页酶催化效率极高的原因：酶催化效率极高的原因：酶能降低反应的能阈，从而降低反应物所需的活化能。F如，用酵母菌蔗糖酶催化蔗糖水解，需要48kJ/mol的活化能；而用H+催化时，则需要108.8kJ/mol的活化能。又如，过氧化氢自发分解时需要75kJ/mol的活化能；用胶铂催化时所需活化能降为46kJ/mol；而用过氧化氢酶催化时，仅需20.9kJ/mol的活化能。第59页，本讲稿共88页四、影响酶活力的因素四、影响酶活力的因素酶浓度和底物浓度的影响，也受温度、pH、激活剂和抑制剂的影响 第60页，本讲稿共88页1.酶浓度对酶促反应速度的影响酶浓度对酶促反应速度的影响酶促反应速度与酶分子的浓度成正比。当底物分子浓度足够时，酶分子越多，底物转化的速度越快。但事实上，当酶浓度很高时，并不保持这种关系，曲线逐渐折向平缓。酶浓度对酶促反应速度的影响 第61页，本讲稿共88页2.底物浓度对酶促反应速度的影响底物浓度对酶促反应速度的影响在生化反应中，若酶的浓度为定值，底物的起始浓度S0较低时，酶促反应速度与底物浓度成正比，即随底物浓度S的增加而增加。当所有的酶与底物结合生成ES后，即使再增加底物浓度，中间产物浓度ES也不会增加，酶促反应速度也不增加。不同酶浓度下底物浓度对酶促反应速度的影响 第62页，本讲稿共88页3.温度对酶促反应速度的影响温度对酶促反应速度的影响各种酶在最适温度范围内，酶活性最强，酶促反应速度最大 一般来说，动物组织中各种酶的最适温度为3740；微生物体内各种酶的最适温度为2560 温度对酶促反应的影响 第63页，本讲稿共88页4.pH对酶促反应速度的影响对酶促反应速度的影响酶在最适pH范围内表现出活性，大于或小于最适pH，都会降低酶活性。pH对酶活力的影响主要表现在两个方面：改变底物分子和酶分子的带电状态，从而影响酶和底物的结合；过高、过低的出都会影响酶的稳定性，进而使酶遭到不可逆的破坏。不同缓冲剂pH值对酶促反应速度的影响a.乙酸盐、b.柠檬酸盐、c.磷酸盐 第64页，本讲稿共88页5.激活剂对酶促反应速度的影响激活剂对酶促反应速度的影响能激活酶的物质称为酶的激活剂。激活剂种类很多：F无机阳离子，如Na+、K+、Rb+、Cs+、NH4、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Cd2+、Cu2+、Mn2+、Fe2、Co2、Ni2、Al3+、Cr3+；F无机阴离子，如 Cl-、Br-、I-、CN-、NO3-、S2-、SO42-、SeO42-、AsO43-、PO43-；F有机化合物，如维生素C、半胱氨酸、巯基乙酸、还原型谷胱甘肽、维生素B1、B2和B6的磷酸脂酯，还有肠激酶。第65页，本讲稿共88页许多酶只有当某一种适当的激活剂存在时，才表现出催化活性或强化其催化活性，这称为对酶的激活作用。F例如：金属离子的激活作用起了某种搭桥作用，它先与酶结合，再与底物结合，形成酶金属底物的复合物。而有些酶被合成后呈现无活性状态，这种酶称为酶原。它必须经过适当的激活剂激活后才具有活性。第66页，本讲稿共88页6.抑制剂对酶促反应速度的影响抑制剂对酶促反应速度的影响能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质称为酶的抑制剂。它可降低酶促反应速度。酶的抑制剂有：重金属离子（如 Ag、Cu2+、Hg2+等）、一氧化碳、硫化氢、氰氢酸、氟化物、碘化乙酸、生物碱、染料、对氯汞苯甲酸、二异丙基氟磷酸、乙二胺四乙酸、表面活性剂等。有时一种物质既可作一种酶的抑制剂，又可作另一种酶的激活剂。第67页，本讲稿共88页对酶促反应的抑制可分竞争性抑制和非竞争性抑制。竞争性抑制:底物结构类似物争先与酶的活性中心结合，从而降低酶促反应速度，这个过程是可逆的，即可通过增加底物浓度最终解除抑制，恢复酶的活性。这种底物结构类似物称为竞争性抑制剂。非竞争性抑制:抑制剂与酶活性中心以外的位点结合，并不影响底物与酶活性中心的结合，只是酶不显示活性。这个过程是不可逆的，即增加底物浓度并不能解除对酶活性的抑制。这种与酶活性中心以外的位点结合的抑制剂，称为非竞争性抑制剂。第68页，本讲稿共88页五、酶的诱导合成与反馈阻遏五、酶的诱导合成与反馈阻遏（一）诱导酶的合成（一）诱导酶的合成 概念：概念：参与微生物体内代谢活动的酶，有些是细胞所固有的，以恒定速度和恒定数量生成，不随微生物的代谢状态而变化，这一类酶称为组成酶（constitutive enzymes）；另一些酶，一般情况下细胞不合成或合成数量很少，只有在底物或其结构类似物存在时才随之生成，这一类酶称为诱导酶（induced enzymes），引起酶合成的这类底物及其结构类似物称为诱导物（inducer）。第69页，本讲稿共88页举举例例：以大肠杆菌的半乳糖苷酶的合成为例，能更清楚地看到这种诱导效应。在没有添加乳糖时，大肠杆菌细胞的这个酶的水平极低，而当向大肠杆菌的细胞悬液中添加乳糖后，很快就会发现细胞中半乳糖苷酶的水平上升，而且上升了约1000倍。大肠杆菌细胞中半乳糖苷酶的诱导合成 第70页，本讲稿共88页酶合成的诱导对于微生物是十分有意义的：酶合成的诱导对于微生物是十分有意义的：C从营养的角度看，微生物可以根据环境所提供的生长底物，诱导合成相应的酶，以分解生长底物，吸收营养，进行代谢活动，从而加强微生物对环境的适应能力。第71页，本讲稿共88页从细胞经济的角度看，微生物仅在需要时（存在底物时）才合成某些酶，在不需要时便不合成，这就避免了生物合成的原料和能量的浪费。酶的诱导合成扩大了微生物对环境中污染物的利用范围，为微生物在环境污染治理领域的广泛应用奠定了基础。第72页，本讲稿共88页（二）酶合成的反馈阻遏（二）酶合成的反馈阻遏 概念：概念：当代谢途径中某终产物过量时，或培养基中已提供了此产物时，就会阻遏自身合成途径中第一个酶或其他关键酶的进一步合成，从而控制代谢的进行，减少终产物的生成。这种效应称为终产物阻遏（endproduct repression），通常称为反馈阻遏（feedback repression）。这种阻遏酶的合成的物质称为共阻遏物（corepressor）第73页，本讲稿共88页酶的阻遏在微生物中是很普遍的现象，常出现在与氨基酸、嘌呤、嘧啶的生物合成有关的酶中。微生物具有终产物阻遏的调节系统，使得微生物在已合成足够它需要的物质时，或由外源加入该物质时，就停止生成其有关合成的酶类；而当该物质缺乏时，又开始生成这些酶。这种调节对微生物的好处也是显而易见的，可以节约细胞内大量的能量和原料。第74页，本讲稿共88页六、酶制剂在环境工程中的应用六、酶制剂在环境工程中的应用 与与传传统统的的化化学学与与生生物物处处理理过过程程相相比比，用用酶酶制制剂剂进进行行污污染染治理有以下几个优点：治理有以下几个优点：（1）对有毒难降解的化合物有效，不易被有生物毒性的物质所抑制；（2）对高浓度或低浓度废水都适用，停留时间也短；（3）操作时的pH、温度和盐度的控制范围均很广；（4）不会因生物物质的聚集而减慢处理速度，处理过程的控制简便易行。第75页，本讲稿共88页（一）含酚废水处理（一）含酚废水处理 石油炼制厂、树脂和塑料生产厂、染料厂、织布厂等很多工业企业的废水中均含有芳香族化合物，包括酚和芳香胺，有毒，不易降解，属于优先控制污染物。处理此类废水的主要酶有：过氧化物酶（peroxidase）和聚酚氧化酶（polyphenol oxidases）。第76页，本讲稿共88页辣根过氧化物酶：辣根过氧化物酶：是酶处理废水领域中应用最多的一种酶。有过氧化氢存在时，它能催化氧化很多种有毒的芳香族化合物HRP的很多应用都集中在含酚污染物的处理方面，使用HRP处理的污染物包括苯胺、羟基喹啉、致癌芳香族化合物（如联苯胺、奈胺）等。第77页，本讲稿共88页木质素过氧化物酶，也叫木质素酶木质素过氧化物酶，也叫木质素酶：是Phanerochaete chrysosporium白腐真菌细胞酶系统的一部分，具有良好的稳定性。Lip可以处理很多难降解的芳香族化合物和氧化多种多环芳烃、酚类物质。第78页，本讲稿共88页聚酚氧化酶：聚酚氧化酶：代表另外一类催化酚类物质氧化的氧化还原酶。它们可分为两类：酪氨酸酶和漆酶。它们都需要氧气分子的参与，但不需要辅酶。第79页，本讲稿共88页（二）造纸废水处理（二）造纸废水处理 脱色处理：可采用上述的辣根过氧化物酶和木质素过氧化物酶漂白废水中的氯酚和氯化木质素可通过漆酶沉淀作用去除，且固定化形式的酶处理效果比游离形式的酶好。第80页，本讲稿共88页造纸废水纤维素的降解：造纸过程产生的一些固体废弃物如废水处理产生的污泥及脱墨操作产生的废物，前者纤维素含量高，后者纤维素含量低，可由分解纤维素的酶（cellulolytic enzymes）转化为可发酵的糖类，生产乙醇等能源物质。该酶是由纤维二糖水合酶、纤维素酶和葡萄糖酶组成的混合酶系。第81页，本讲稿共88页（三）含氰废水处理（三）含氰废水处理 降解氰化物的酶主要有氰化物酶和氰化物水合酶。前者能催化氰化物经一步反应转变为氨和甲酸盐。后者又称甲酰胺水解酶，能水解氰化物成甲酰胺。第82页，本讲稿共88页（四）食品加工废水处理（四）食品加工废水处理 在鱼肉加工工业废水处理中多采用蛋白酶（protease）因为蛋白酶能使废水中的蛋白质水解，得到可回收的溶液或有营养价值的饲料。第83页，本讲稿共88页一种从枯草杆菌中提取的碱性酶可用于家禽屠宰场的羽毛处理通过NaOH预处理、机械破碎和酶的水解，可成为一种高蛋白含量的饲料成分。第84页，本讲稿共88页淀粉酶用于含淀粉废水处理可使大米加工产生的废水中的有机物转化为酒精，同时还可减少活性污泥法处理废水的时间。第85页，本讲稿共88页淀粉酶和葡萄糖酶可将食品加工时产生的奶酪乳浆或土豆废水净化，同时得到生产光降解和生物降解塑料的原料。第86页，本讲稿共88页（五）微生物脂酶的应用（五）微生物脂酶的应用 微生物脂酶，又称甘油脂水解酶，是生物体内脂类物质（三酸甘油脂）生物转化过程中不可缺少的催化剂具有在液相和非液相（即有机相）界面间起催化作用的独特性能。脂酶不仅应用于油脂化学、乳品加工等行业，而且已涉及到制药、杀虫剂生产、单细胞蛋白生产、化妆品生产、废物处理及生物传感器等领域。第87页，本讲稿共88页脂酶应用于被污染环境的生物修复以及废物处理是一个新兴的领域。石油开采和炼制过程中产生的油泄漏，脂加工过程中产生的含脂废物以及饮食业产生的废物，都可以用不同来源的脂酶进行有效的处理。第88页，本讲稿共88页