《废水生物处理》(第三章 微生物生物化学 ).ppt

《废水生物处理》(第三章_微生物生物化学_)第三章微生物生物化学
§ 细菌的成分
§ 细菌的营养与生长环境
§ 细菌的生物催化剂—酶
§ 分批培养物的生长规律
§ 微生物的需氧代谢
§ 微生物的厌氧代谢
§ 微生物的生物合成
§ 细菌的呼吸与生物氧化
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第三章微生物生物化学
§ 细菌的成分
1 细菌的元素组成
细菌本身约含水分80%,干物质约占20%(有机物约占90%,无机物约占10%)。
微生物细胞的化学组成随种类、培养条件和生长阶段的不同而有明显差异。通常细菌的元素组成有:生物元素C、O、N、H、P、S、Fe等元素约占90%~97%,另有次要生物元素Zn、Mn等在细菌代谢过程中仍然不可或缺。
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第三章微生物生物化学
细菌和其他微生物细胞物质组成:大分子占95%以上,低分子有机物及盐分约占3%。其代表组成如下表3-1。
Hoover提出废水处理中,通常用实验式C5H7O2N来代表细菌的有机组成部分。如果考虑磷,则通常为C60H87O23N12P。
大分子
含量所占百分数
蛋白质
%
多糖
%
类脂
%
RNA
%
DNA
%
总计
%
表3-1 微生物大分子组成
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第三章微生物生物化学
2 细菌的大分子组成
1)蛋白质(%):分为两种,一种是结合蛋白,如糖蛋白、脂蛋白、核蛋白等;另一种为溶解性的单纯蛋白质,主要分布于细胞质中。各种蛋白质的氮含量都接近于16%,所以可以根据样品的总氮量估算蛋白质含量, 蛋白质含量。
各种蛋白质的元素组成很近似,都含有C、H、O、N等元素,大部分蛋白质还含有S。一般蛋白质的平均组成见表3-2。
组成元素
C
H
O
N
S
含量/%
53
7
23
16
1
表3-2 蛋白质的元素组成
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第三章微生物生物化学
蛋白质的重要性质:蛋白质是大分子物质,在水中形成胶体溶液,不能透过半透膜,能与水结合,在分子周围形成一层水膜。蛋白质的分子结构和组成它们的氨基酸的性质是分不开的。
首先,蛋白质与氨基酸类似,也是一种***电解质。组成蛋白质的天然氨基酸主要有20种,所以蛋白质中所含氨基酸种类和数目众多,且有支链,分子中离解基很多,是多价电解质。因此蛋白质在不同pH溶液中可为正离子、负离子或***离子。
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第三章微生物生物化学
其次,蛋白质存在变性现象。当蛋白质受物理或化学因素的影响,其分子内部原有的高度规则性的空间排列发生变化,以致其原有性质发生部分或者全部丧失的现象,称为蛋白质的变性。变性的蛋白质分子相互凝聚为固体的现象称为凝固。
引起蛋白质变性的因素很多,热(60~70℃)、酸、碱、有机溶剂(如乙醇、丙醇)、光(X射线、紫外线)、尿素、高压等均可引起蛋白质的变性。
因此,当清洗带有血渍的衣服时,不宜用热水清洗。
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第三章微生物生物化学
2)核酸和核苷酸(约占20%):是构成微生物细胞核中染色体及细胞质内核糖体和质粒的主要成分,在微生物遗传变异和蛋白质生物合成中具有特殊重要功能。
核酸分为DNA和RNA,占RNA总量5%的mRNA起着传递遗传信息到蛋白质合成基地的作用;约占RNA总量10% ~15%的tRNA在蛋白质合成时起着运转氨基酸到核糖体和翻译的作用;核糖体(简称rRNA)约占80%,与蛋白质特殊构象的聚合有关。
90%的RNA存在于细胞质内,10%在细胞核内。而DNA主要存在于细胞核的染色体内。
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第三章微生物生物化学
§ 细菌的营养与生长环境
1 细菌营养类型
营养物质的作用不仅仅在于为细菌提供生物元素,而且还为细菌生命活动提供能源。可分为光能和化能两种营养类型。
1)光能营养:利用光和作用机构,将光能转化为ATP的高能磷酸键,分为光能自养型、光能异养型。
类型
电子供体
电子受体
代表细菌
光能自养型
H2O
CO2
蓝细菌(含叶绿素)
H2S,S,H2
CO2
着色细菌
绿细菌
光能异养型
各种有机物
有机物
红螺菌科(Rhodospirillum)
表3-3 光能营养细菌类型
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第三章微生物生物化学
光能营养菌(photoautotrophic bacteria),在利用CO2进行生长时,它们需要电子供体,以便将CO2还原为细胞物质。光能自养菌通常用的电子供体是各种无机化合物,有些是分子氢或还原性硫化物。
有些光能营养菌能利用有机物在光照条