ppt 哈尔滨工业大学 污染控制微生物学6.4
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如，大肠杆菌的乳糖酶。在营养物较丰富的环境 中，大肠杆菌不能利用乳糖，因其无转化乳糖相 关的酶；当生存环境中只有乳糖一种有机物时， 大肠杆菌经过一定时间的适应，就具备了利用乳 糖的能力，这说明在乳糖的诱导下，其体内产生 了转化乳糖相关的酶类。
生物化学中有一操纵子学说，用以解释 酶的诱导合成，可参考教材P118。
（1）水解作用
（2）氨化作用
（3）硝化作用
（4）反硝化作用
（5）对废水生物处理的指导意义
（1）水解作用 在水解酶的作用下：
蛋白质→胨→肽→氨基酸
（2）氨化作用
有机物中的氮转化为氨态氮的过程称为 氨化作用。一般是含氮有机物中的氨 基－NH2脱离，转化为NH3，所以又 称脱氨作用。（P115）
（3）硝化作用（P116）
脂肪酸
β-氧化
乙酰辅酶A
丙酮酸
进入TAC
β-氧化简介
脂酰辅酶A的降解，每一轮是放出一个乙酰辅酶 A并产生比原来少两个碳原子的脂肪酰辅酶A
6.5.3含氮有机物的分解与氮素转化
氨基酸
脱氨作用
水解 含氮有机物 （蛋白质）
氨态氮
硝
化 亚硝酸盐
作 用
脂肪酸
反硝化作用
脂酰辅酶A
硝酸盐
亚硝酸盐
N2、N2O
主要内容
B. ：反硝化作用对二次沉淀池的影响 （ P117 ）
C. 有机废水的生物脱氮（参考教材P117）
有机氮
脱氨作用
氨氮
亚硝酸菌
亚硝酸盐氮
硝酸菌
硝酸盐氮
好氧条件
传统生物脱氮： 短程反硝化理论：
N2或N2O
反硝化细菌
亚硝酸盐氮 厌氧条件
6.5.4 有机硫化物的分解与硫素转化
含硫有机物 （－SH）
脱硫作用
6.5 微生物对有机物的分解作用
6.5.1多糖类物质的分解
6.5.2脂类物质的分解
6.5.3蛋白质的分解
6.5.4含硫有机物的分解
6.5.1多糖类物质的分解
淀粉
纤维素
淀粉酶
糊精
纤维素酶
淀粉酶 麦芽糖
麦芽糖酶
葡萄糖
EMP途径
丙酮酸Biblioteka Baidu
6.5.2脂类物质的分解
脂肪
甘油
脂肪酶
磷酸激酶等
磷酸二羟丙酮
EMP途径
大肠杆菌的二次生长曲线
B. 大肠杆菌二次生长的原因
利用G的酶为固有酶，而利用乳糖的 酶为诱导酶，在G存在时，利用乳糖 的酶不能产生。
为什么？
C. 葡萄糖效应的机制——分解物阻遏作用
大肠杆菌在分解利用葡萄糖过程中所产 生的代谢产物，阻遏了利用乳糖的酶的 合成中的转录过程，因而细菌不能产生 利用乳糖的酶。把一种底物分解的产物， 抑制另一种底物酶合成的现象，称为分 解物的阻遏作用。
合
成
分解物阻遏
酶 的
调 节
酶合成的阻遏
末端产物阻遏
调
节
酶
活
反馈抑制作用
性
调
节
6.6.1 酶合成调节
（1）酶合成的诱导（P118）
（1-1）固有酶：由遗传性决定，微生 物体内自然合成，而不受其作用底物存 在与否的限制；大部分酶类都属于固有 酶的范畴。
（1-2）诱导酶：微生物体内原本不具 有的，在一定刺激条件下产生的酶 称为诱导酶（适应酶）。
6. 微生物的代谢
6.1 新陈代谢综述
6.2 酶与酶促反应
6.3 化能异养型微生物的产能代谢——发酵
与呼吸
6.4 化能自养型微生物的产能代谢 6.5 微生物对有机物的分解作用
6.6 代谢调节
6.7 总结与思考
6.8 作业
6.4 化能自养型微生物的产能代谢
本节内容请同学们自学 （教材P108-110）
在生物代谢过程中，一种产物的生成可 能要经历若干中间反应步骤，每一反应 步骤都有特定酶的催化，酶的反馈抑制 作用是指末端产物与引起这一系列反应 的第一个酶结合，使其构象发生改变而 暂时失去了催化活性，当末端产物消除 或减少到一定程度时，其活性重新恢复 的现象。
脂肪酸
脂酰辅酶A
H2S
硫化作用
硫细菌
硫酸盐 反硫化作用
硫酸盐废水的 生物处理
S
硫细菌
H2S
资源回收
基本内容
（1）脱硫作用：有机硫（-SH、-S-S-、-S等）转化为无机硫（H2S）的过程；
（2）硫化作用： H2S被氧化为S，并进一 步氧化为SO42-的过程；
（3）反硫化作用：厌氧条件下， SO42-被 还原为S、 H2S的过程；参与反硫化作用 的细菌称为硫酸盐还原菌。
（2-2）末端产物阻遏
A. 底物在酶作用下转化分解，其末端产物 与合成该酶的基因结合，使相关酶的合 成受到抑制，这种阻遏作用称为末端产 物阻遏。（注意与分解物阻遏的区别）
B. 当末端产物浓度下降到一定程度，末端 产物的阻遏作用得以消除或缓解，相关 酶的合成会重新启动。
6.6.2 酶活性调节——反馈抑制作用
（1-3）对实践的指导意义
微生物在一定条件刺激下可产生适应酶 （诱导酶）的特性，为特种工业有机废 水处理中的污泥驯化奠定了基础。
（2）酶合成的阻遏
（2-1）分解物阻遏 （2-2）末端产物阻遏
（2-1）分解物阻遏
A. 大肠杆菌的葡萄糖效应P120
当大肠杆菌在含有葡萄糖和乳糖的液体培 养基中生长时，大肠杆菌首先利用葡萄糖 而不利用乳糖，只有当葡萄糖被利用完后 才开始利用乳糖，这就是所谓的葡萄糖效 应。大肠杆菌因此表现出生长的阶段性称 为二次生长曲线。
利用硫酸盐还原菌对SO42-的还原作 用，可以去除废水中过多的SO42-
6.6 代谢调节
微生物在生长代谢过程中，会受到许多 因素的影响，为了维持代谢的正常进行， 微生物有其完善的调节机制。可以说， 微生物的代谢过程始终处在严格的调控 之下，而这种调控基本是通过酶的调节 实现的。
酶的调节
酶 酶合成的诱导
NO3-
NO2-
NO [NOH]
N2O N2
（5）对废水生物处理的指导意义
A. ：在废水好氧生物处理中，只有当废水 中有机底物减少到一定浓度时才进行硝 化作用，因为废水中的硝化细菌大多为 兼性化能异养型，当废水中有机营养较 多时，这类细菌为获得较多的能量，常 采取有机营养型(化能异养型)，只有在 有机营养不足时，才行化能自养功能。 （ P110 ）
氨态氮在微生物作用下氧化为硝态氮的 过程称为硝化作用；
参与硝化作用的微生物称为硝化细菌； 硝化细菌具有高度专一性，分为亚硝酸
菌和硝酸菌，均为专性好氧微生物，硝 化作用有它们共同完成；
亚硝酸菌
NH3
NO2-
硝酸菌
NO3-
（4）反硝化作用（P116）
厌氧条件下， NO3-在硝酸盐还原菌作用 下转化为NO2-，并进一步被还原为N2或 N2O的过程，称为反硝化作用。
生物化学中有一操纵子学说，用以解释 酶的诱导合成，可参考教材P118。
（1）水解作用
（2）氨化作用
（3）硝化作用
（4）反硝化作用
（5）对废水生物处理的指导意义
（1）水解作用 在水解酶的作用下：
蛋白质→胨→肽→氨基酸
（2）氨化作用
有机物中的氮转化为氨态氮的过程称为 氨化作用。一般是含氮有机物中的氨 基－NH2脱离，转化为NH3，所以又 称脱氨作用。（P115）
（3）硝化作用（P116）
脂肪酸
β-氧化
乙酰辅酶A
丙酮酸
进入TAC
β-氧化简介
脂酰辅酶A的降解，每一轮是放出一个乙酰辅酶 A并产生比原来少两个碳原子的脂肪酰辅酶A
6.5.3含氮有机物的分解与氮素转化
氨基酸
脱氨作用
水解 含氮有机物 （蛋白质）
氨态氮
硝
化 亚硝酸盐
作 用
脂肪酸
反硝化作用
脂酰辅酶A
硝酸盐
亚硝酸盐
N2、N2O
主要内容
B. ：反硝化作用对二次沉淀池的影响 （ P117 ）
C. 有机废水的生物脱氮（参考教材P117）
有机氮
脱氨作用
氨氮
亚硝酸菌
亚硝酸盐氮
硝酸菌
硝酸盐氮
好氧条件
传统生物脱氮： 短程反硝化理论：
N2或N2O
反硝化细菌
亚硝酸盐氮 厌氧条件
6.5.4 有机硫化物的分解与硫素转化
含硫有机物 （－SH）
脱硫作用
6.5 微生物对有机物的分解作用
6.5.1多糖类物质的分解
6.5.2脂类物质的分解
6.5.3蛋白质的分解
6.5.4含硫有机物的分解
6.5.1多糖类物质的分解
淀粉
纤维素
淀粉酶
糊精
纤维素酶
淀粉酶 麦芽糖
麦芽糖酶
葡萄糖
EMP途径
丙酮酸Biblioteka Baidu
6.5.2脂类物质的分解
脂肪
甘油
脂肪酶
磷酸激酶等
磷酸二羟丙酮
EMP途径
大肠杆菌的二次生长曲线
B. 大肠杆菌二次生长的原因
利用G的酶为固有酶，而利用乳糖的 酶为诱导酶，在G存在时，利用乳糖 的酶不能产生。
为什么？
C. 葡萄糖效应的机制——分解物阻遏作用
大肠杆菌在分解利用葡萄糖过程中所产 生的代谢产物，阻遏了利用乳糖的酶的 合成中的转录过程，因而细菌不能产生 利用乳糖的酶。把一种底物分解的产物， 抑制另一种底物酶合成的现象，称为分 解物的阻遏作用。
合
成
分解物阻遏
酶 的
调 节
酶合成的阻遏
末端产物阻遏
调
节
酶
活
反馈抑制作用
性
调
节
6.6.1 酶合成调节
（1）酶合成的诱导（P118）
（1-1）固有酶：由遗传性决定，微生 物体内自然合成，而不受其作用底物存 在与否的限制；大部分酶类都属于固有 酶的范畴。
（1-2）诱导酶：微生物体内原本不具 有的，在一定刺激条件下产生的酶 称为诱导酶（适应酶）。
6. 微生物的代谢
6.1 新陈代谢综述
6.2 酶与酶促反应
6.3 化能异养型微生物的产能代谢——发酵
与呼吸
6.4 化能自养型微生物的产能代谢 6.5 微生物对有机物的分解作用
6.6 代谢调节
6.7 总结与思考
6.8 作业
6.4 化能自养型微生物的产能代谢
本节内容请同学们自学 （教材P108-110）
在生物代谢过程中，一种产物的生成可 能要经历若干中间反应步骤，每一反应 步骤都有特定酶的催化，酶的反馈抑制 作用是指末端产物与引起这一系列反应 的第一个酶结合，使其构象发生改变而 暂时失去了催化活性，当末端产物消除 或减少到一定程度时，其活性重新恢复 的现象。
脂肪酸
脂酰辅酶A
H2S
硫化作用
硫细菌
硫酸盐 反硫化作用
硫酸盐废水的 生物处理
S
硫细菌
H2S
资源回收
基本内容
（1）脱硫作用：有机硫（-SH、-S-S-、-S等）转化为无机硫（H2S）的过程；
（2）硫化作用： H2S被氧化为S，并进一 步氧化为SO42-的过程；
（3）反硫化作用：厌氧条件下， SO42-被 还原为S、 H2S的过程；参与反硫化作用 的细菌称为硫酸盐还原菌。
（2-2）末端产物阻遏
A. 底物在酶作用下转化分解，其末端产物 与合成该酶的基因结合，使相关酶的合 成受到抑制，这种阻遏作用称为末端产 物阻遏。（注意与分解物阻遏的区别）
B. 当末端产物浓度下降到一定程度，末端 产物的阻遏作用得以消除或缓解，相关 酶的合成会重新启动。
6.6.2 酶活性调节——反馈抑制作用
（1-3）对实践的指导意义
微生物在一定条件刺激下可产生适应酶 （诱导酶）的特性，为特种工业有机废 水处理中的污泥驯化奠定了基础。
（2）酶合成的阻遏
（2-1）分解物阻遏 （2-2）末端产物阻遏
（2-1）分解物阻遏
A. 大肠杆菌的葡萄糖效应P120
当大肠杆菌在含有葡萄糖和乳糖的液体培 养基中生长时，大肠杆菌首先利用葡萄糖 而不利用乳糖，只有当葡萄糖被利用完后 才开始利用乳糖，这就是所谓的葡萄糖效 应。大肠杆菌因此表现出生长的阶段性称 为二次生长曲线。
利用硫酸盐还原菌对SO42-的还原作 用，可以去除废水中过多的SO42-
6.6 代谢调节
微生物在生长代谢过程中，会受到许多 因素的影响，为了维持代谢的正常进行， 微生物有其完善的调节机制。可以说， 微生物的代谢过程始终处在严格的调控 之下，而这种调控基本是通过酶的调节 实现的。
酶的调节
酶 酶合成的诱导
NO3-
NO2-
NO [NOH]
N2O N2
（5）对废水生物处理的指导意义
A. ：在废水好氧生物处理中，只有当废水 中有机底物减少到一定浓度时才进行硝 化作用，因为废水中的硝化细菌大多为 兼性化能异养型，当废水中有机营养较 多时，这类细菌为获得较多的能量，常 采取有机营养型(化能异养型)，只有在 有机营养不足时，才行化能自养功能。 （ P110 ）
氨态氮在微生物作用下氧化为硝态氮的 过程称为硝化作用；
参与硝化作用的微生物称为硝化细菌； 硝化细菌具有高度专一性，分为亚硝酸
菌和硝酸菌，均为专性好氧微生物，硝 化作用有它们共同完成；
亚硝酸菌
NH3
NO2-
硝酸菌
NO3-
（4）反硝化作用（P116）
厌氧条件下， NO3-在硝酸盐还原菌作用 下转化为NO2-，并进一步被还原为N2或 N2O的过程，称为反硝化作用。