环境化学戴树桂第二版第五章课件-3


    生物体污染物质运动
    程毒性
    第五章生物转化中酶
    二干重辅酶功
    三生物氧化中氢传递程
    四耗氧机污染物质微生物降解
    五毒机污染物质生物转化类型
    六毒机污染物质微生物降解
    七氮硫微生物转化
    八重工金属元素微生物转化
    九污染物质生物转化率
    污染物质生物转化53
    污染物质生物转化速率
    1 酶促反应速率
    ① 米氏方程
    E+S ES E+P
    k1
    k2
    k3
    式中:S——底物
    E——酶
    ES——复合物
    P——产物
    k1k2k3——相应单元反应速率常数ES形成分解速率微分方程:
    果酶促反应体系处动态衡:
    k1{[E]0[ES]} · [S] k2· [ES] + k3· [ES]
    令Km(k2 + k3)k1 [ES][E]0[S]{Km+[S]}
    果酶促反应速率(v):
    vk3[ES] k3 [E]0[S]{Km+[S]}
    [ES][E]0时酶促反应达速率(vmax)
    vmax k3[ES]k3[E]0
    d[ES]dtk1{[E]0[ES]}· [S] d[ES]dtk2· [ES] +k3·[ES]
    米氏方程:v vmax[S]{Km+[S]} Km米氏系数55
    酶浓度定时酶促反应速
    率底物浓度关系
    vmax
    v
    [S]O
    ● [S]<< Km时v≈vmax[S]Km呈现
    动力学级反应特征米氏
    方程曲线第阶段情况
    ● [S]>> Km时v ≈vmax呈现动力学零级
    反应特征米氏方程曲线第三阶
    段情况
    ● [S]Km差时酶促反应处
    零级级反应间米氏方
    程曲线第二阶段情况
    速率v=12vmax时Km=[S]Km值酶促反应速率达反
    应速率半时底物浓度单位底物浓度单位相Km值越
    达反应速度半需底物浓度越说明酶底物催化
    力越反Km值越说明酶底物催化力越次显
    露出Km值物理意义酶学意义● pH影响:种酶适pH
    般5 ~ 8范围
    ● 温度影响:着温度升酶反
    应速率明显增加直高点
    着酶热致变性速率
    增酶反应速率显著减
    酶反应速率达高点温度
    称酶适温度适温度前
    提高10℃酶反应速率增加1~2倍
    种酶适温度常35~50℃区间
    v
    适pH pH
    v
    适温度 t
    pH部分酶促反应速率影响
    温度酶促反应速率影响
    O
    O57
    ● 抑制剂影响:
    抑制剂:减消酶活性酶反应速率变慢停
    止物质
    逆抑制剂:较牢固价键酶结合渗析
    超滤等物理方法恢复酶活性抑制剂
    逆抑制剂:酶结合处逆衡状态渗析法
    恢复酶活性物质包括竞争性抑制非竞争性抑制58
    杀虫剂硫磷抑制胆碱酯酶作途径● 竞争性抑制酶促反应机理:
    E + S ES E + P

    I
    ki2 ki1
    EI
    ki=ki2ki1 EI解离常数米氏方程1v(kmvmax)×(1[S])+1vmax
    相前者斜率截距完全相
    1
    푣 퐾m
    푣max 1 + I
    퐾푖
    1
    S
    1
    푣max
    1v
    1vmax
    1[S]
    通加底
    物浓度解
    ● 竞争性抑制1v 表达式: 0● 非竞争性抑制酶促反应机理:
    E + S ES E + P
    + +
    I I
    kI
    EI + S EIS
    种EIS影响构象生成P
    ● 非竞争性抑制1v表达式:
    米氏方程较斜率截距增加
    1
    푣 퐾m
    푣max 1 + I
    퐾I
    1
    S
    1
    푣max 1 + I
    퐾I
    通加底
    物浓度解
    1v
    1[S]0511
    2 微生物反应速率
    (1)微生物反应速率方程
    幂函数速率方程:
    dcdtkcn
    式中:
    通常0< n ≤ 1
    c——污染物质浓度
    k——微生物反应速率常数
    n——反应级数512
    氧微生物作耗氧机污染物质
    水中生物耗氧总反应:
    10CaHbOc+(5a+25b5c)O2+aNH3
    aC5H7NO2+5aCO2(2a5b)H2O
    式中:CaHbOc ——作微生物碳源源耗氧
    机物质分子通式
    C5H7NO2 ——生物细胞粗略组成 513
    反应速率常级反应速率微分方程描述:
    dρdtkρ
    积分: ρρ0ekt
    式中:ρ——t瞬时耗氧机物质水中质量浓度(BOD)
    ρ 0——耗0氧机物质水中起始质量浓度(BOD)
    k ——耗氧机物质微生物反应速率常数数机污染物质某机污染物质
    水中微生物转化速率遵守二级反应动
    力学规律微分方程:
    — d[S]dtkb[B][S]
    式中: [S]——水中污染物质浓度
    [B] ——水中微生物浓度
    kb——二级反应速率常数515
    河段水中氨氮硝化速率:
    d[Y]dt d[S]dt kb[B][S]
    式中: t ——河段水横断面程时间
    [Y]——河段水横断面中硝化氨氮浓度
    [S]——河段水横断面中氨氮浓度
    [B]——河段水横断面中起硝化作微生物浓度
    kb ——相应二级反应速率常数516(2)影响微生物反应速率素
    环境中污染物质微生物转化速率取决物
    质结构特征微生物身特性时环境
    条件关
    机物质化学结构机污染物质微生物
    降解速率影响呈现干定性规律:
    链长规律
    链分支规律
    取代规律518
    ● 链长规律:指脂肪酸脂族碳氢化合物烷基苯等机物质定
    范围碳链越长降解越快现象机聚合物降解速率分子
    增呈现减趋势现象
    ● 链分支规律:指烷基苯磺酸盐烷基化合物等机物质中烷基支链
    越分支程度越降解越慢现象
    ● 取代规律:指取代基种类位置数量机物质降解速率影响
    规律羟基羧基氨基等取代基存会加快降解硝基磺酸
    基氯基等取代基存降解变慢
    环境条件:温度pH营养物质溶解氧存物质等5
    污染物质毒性酶活性抑制
    二致突变作
    三致癌作
    四致畸作
    污染物质毒性①机化合物酶价结合
    ②重金属离子含巯基酶强烈结合
    ③金属取代金属酶中金属
    Cd (II)取代锌酶中Zn (II)
    酶活性抑制
    O
    (CH3)3NCH2CH2OCCH3 + H2O (CH3)3NCH2CH2OH + CH3COOH
    乙酰胆碱 胆碱
    乙酰胆碱酯酶+ +
    O O
    (C3H7O)2—P—F + HOE → HF + (C3H7O)2—P—OE
    二异丙基磷酰氟 乙酰胆碱酯酶 磷酰化乙酰胆碱酯酶活性
    SH SH
    Hg2+ + E E Hg + 2H+
    SH SH522
    致突变作
    致突变作:指生物细胞DNA改变引起遗传特性突变作
    致突变作分基突变染色体突变两类
    ● 基突变:指DNA中碱基排列序发生改变属分子水变化包含碱基
    转换颠换插入缺失四种类型常鉴定突变试验基突变型鼠伤寒沙门
    氏菌-哺乳动物肝微粒体酶试验(艾姆斯试验)
    ● 染色体突变:涉整染色体呈现染色体结构数目改变属细胞水变化523
    腺嘌呤 次黄嘌呤HX
    鸟嘌呤 黄嘌呤
    胞嘧啶 尿嘧啶
    引起种
    碱基转换
    转换型碱基间
    置换嘌呤碱嘌呤
    碱取代嘧啶碱嘧啶
    碱取代524
    颠换异型碱基间置换嘌呤碱基嘧啶碱基
    取代反然颠换转换统称碱型置换致突变称
    碱型置换突变
    插入缺失分DNA碱基序中增加减少
    碱基碱基遗传读码格式发生改变该突变点
    系列遗传密码发生错误两种突变统称移
    码突变
    碱型置换突变




    移码突变



    失酶活性抑制
    二致突变作
    三致癌作
    四致畸作
    污染物质毒性526
    ● 定义:致癌体细胞受控制生长
    ● 分类:
    致癌物根性质分:物理性致癌物化学性致癌物
    生物性致癌物
    化学致癌物分类:动物致癌作
    分确证致癌物疑致癌物潜致癌物
    根作机理分遗传毒性致癌物非遗传毒性致癌物
    致癌作化学致癌物
    遗传毒性致癌物
    非遗传毒性致癌物
    直接致癌物
    间接致癌物
    促癌物
    助致癌物
    固体致癌物
    二氧化硫 乙
    醇茶酚等
    双氯甲醚
    苯[a]芘
    巴豆油中巴
    豆醇二酯等
    石棉塑料
    ● 第引发阶段直接致癌物间接致癌物终致癌物引起
    DNA基突变
    ● 第二促长阶段突变细胞改变遗传信息表达增殖
    成肿瘤中恶性肿瘤会机体部位扩散
    ● 亲电进攻形成亲电试剂
    致癌作机理酶活性抑制
    二致突变作
    三致癌作
    四致畸作
    污染物质毒性529
    动物胚胎发育程中种原形成
    形态结构异常称先天性畸形畸胎
    致畸作

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