化学需氧量
的化学需氧量(COD)被定义为完全氧化所需的氧气质量的一种有机化合物存在于水。对葡萄糖的氧化(CH2O) 6,碳氢化合物的代表,1摩尔O2 mol-1 C是需要根据:
二氧化碳(COH2) 6 + 6 O2 ^ 6 + 6水(2.2)
标准的鳕鱼测试,测量样品与已知过量的重铬酸钾重铬酸钾()混合后添加硫酸和硫酸银(硫酸银)。有机物的氧化2 h加热一段时间。这一次后,剩余的重铬酸的浓度测量通过滴定fer-roxine(价)(Ramalko 1983;费森尤斯公司et al . 1988年):
Cr2O2 - + 6 e - + 14 H三价铬+ 7 + ^ 2水(2.3)
Cr2O2 - + 6价+ 14三价铬+ 6 Fe3 + H + ^ 2 + 7水(2.4)
方程(2.3)是一个还原反应,因为使用的电子。完整的氧化葡萄糖所表达的:
(COH2) 6 + 6水^ 6 CO2 + H + 24 + 24 e - (2.5)
(COH2) 6 + 4 Cr2O2 - CO2 + 32 H + ^ 6的三价铬+ 22 + 8水(2.6)
需要四个摩尔Cr2O2——六个C原子的氧化。
在这种特殊情况下,所有的有机化合物中碳被认为是氧化和鳕鱼可以称为TOD (总需氧量)。通常,衬底只是部分重铬酸钾的氧化和一些有机氧化产品依然存在。这些值的鳕鱼TOD的70%和95%之间可能会有所不同。
为了减少所需的2 h这种测量,一些工具已经开发和自动化。鳕鱼的在线连续测量装置由公司产品仪的标准方法包括混合加热重铬酸钾样品与开车减少铬(VI)铬(III)。绿色的颜色是测量colorimetrically和Cr的数量成正比(III)形成和氧化有机物的浓度。
其他氧化剂由其他开发人员使用。守护神利用嗳哟自由基氧化有机物的速度高。这些激进分子是由一个电极,速度与电流成比例,因此氧化的速率。其他仪器使用过氧化氢/紫外线的快速氧化与过氧化氢的测量消费(GIMAT),或O3消费与O3的测量水(凤凰城- 1010煤断层;Isco Inc .)或在空气中(OXI-JET;UVT-Ingenieurburo毛皮客观世界-和Verfahrenstechnik)。
2.3测量方法溶解有机物质作为总参数| 37
总溶解有机碳
水样中包含氧化有机物质(一个)紫外线(低压紫外灯)水样本,湿化学氧化剂(b)的水样,或(c)在高温下氧化(~ 950°c)有或没有催化剂。
二氧化碳的数量可以被测量,(a)通过使用一个非色散红外二氧化碳分析设备,或(b)使用火焰离子化检测器(FID)后由多相催化二氧化碳转化为甲烷。
TOC(总有机碳)测量通常是进行沉积后的样品。
如果医生(溶解有机碳)应该测量,样品必须暂停非分开会沉淀的和一些胶体颗粒,通过使用玻璃纤维过滤或离心(费森尤斯公司et al . 1988年)。过滤和离心眼镜必须事先仔细清洗用蒸馏水。
TC(碳)是有机和无机碳的总和(HCO -二氧化碳,二氧化碳溶解在水中)。通常有机和无机碳测量后样品加热到950°C(反应管1、TC)和无机碳在150°C(反应管2,TC-TOC)。TOC TC和无机碳之间的差异,如果样品没有过滤,等于医生如果样品过滤(Ramalko 1983)。
测量TOC / DOC以来一直自动和时间分析显著减少。日本岛津公司toc - 4110,样品氧化催化地后加热和二氧化碳是由低压测量红外分析。
表2.7总浓度参数典型原料国内废水和生物处理后硝化(Henze et al . 1995年)。
参数单位废水
生在治疗后
生化需氧量
l - 1•5天后毫克BOD5 280
•经过20天(总)mg l - 1 BOD20 400
化学需氧量毫克l - 1角
•容易生物降解60
•缓慢降解200
•重铬酸钾与600
l - 1公司TOC总有机碳毫克
溶解有机碳毫克160 l - 1 DOC)
25 35
5 10 30 100 230
样本自动稀释和准备,导致较低的测量时间3 - 5分钟。另外两个发展,燃烧温度增加到1150°C (TOC - / TC-Analyzer;GIMAT)或超过1200°C(快速TOC;守护神),而不使用催化剂。在所有情况下,校准是必要的。频繁,potassiumhydrogenphthalate推荐(费森尤斯公司et al . 1988年)。
表2.7提供了一些数据总浓度参数在一个典型的国内废水。
几点值得强调:
•BOD5低于BOD20因为硝化,几天后才开始,因为慢慢的去除可生物降解物质(参见2.3.1节)。
•鳕鱼很大程度上取决于所使用的方法。总氧化和转换为二氧化碳、水,不,只是通过燃烧在900°C和通过使用催化剂或在~ 1200°C没有任何催化剂。
立法
2.4.1前言
德国立法有关的排放废水到公共下水道(1989年印第安纳VO: Indirekteinleiterverordnung;调节间接介绍),进入地表水(Mindestanforderungen§7票,WHG (2002);最低要求,§7、水资源政策法律)地方限制排放。这将在下一节中。
之后,我们将简要讨论欧盟指导方针水域的污染控制,限制注入,也就是说,处理废水成水,不是关于固定负载或浓度,但负荷仍然可以被容忍的水。
德国的立法
2.4.2.1立法关于排入公共下水道
最重要的一项立法是“Indirekteinleiterverordnungen der Bundeslander der德意志(1989年印第安纳VO)”、法规的间接介绍德意志联邦共和国的国家。所有行业排放的污染物进入公共下水道系统超过最低浓度或每小时负荷必须报告当地水务局。废水浓度高、负荷来自特定的起源必须经过处理后排放到下水道。巴登符腾堡的印第安纳州。VO(间接调节水处理巴登符腾堡,德国)提出了作为一个例子(表2.8)。
表2.8阈值所需的批准排放有害物质进入公共排水系统(印第安纳州。签证官巴登符腾堡;WEKA 2005)。
材料或组的方法分析阈值的材料
材料或组的方法分析阈值的材料
表2.8阈值所需的批准排放有害物质进入公共排水系统(印第安纳州。签证官巴登符腾堡;WEKA 2005)。
l - 1浓度(毫克) |
负载(h - g)) |
||
Cl总 |
喧嚣38 408 - g 4 1/2, 1984年6月 |
0.2 |
4.0 |
氰化物 |
喧嚣38 405 - d 13 - 2, 1981年2月 |
0.1 |
2.0 |
作为 |
喧嚣38 405 - d 18, 1985年9月 |
0.05 |
1。0 |
Pb |
喧嚣38 406 - e 6, 1981年5月 |
0.2 |
8.0 |
Cd |
喧嚣38 406 - e 19, 1980年7月 |
0.02 |
0.4 |
Cr总 |
喧嚣38 406 - e 22, 1988年3月 |
0.2 |
8.0 |
铜 |
喧嚣38 406 - e 22, 1988年3月 |
0.3 |
12.0 |
倪 |
喧嚣38 406 - e 22, 1988年3月 |
0.2 |
6.0 |
Hg |
喧嚣38 406 - e 12胜,1980年7月 |
0.005 |
0.1 |
Ag) |
喧嚣38 406 - e 22, 1988年3月 |
0.1 |
6.0 |
锌 |
喧嚣38 408 - e 22, 1988年3月 |
0.5 |
20.0 |
卤代 |
喧嚣38 409 - 18 h |
0.5 |
10.0 |
烃AOX |
|||
1、1-trichloroethane |
气相色谱法 |
0.1 |
2.0 |
车明道, |
(引用值 |
的总和 |
|
tetrachloroethene, |
提到的化合物, |
||
三氯乙烷 |
计算Cl) |
||
在g h 1)阈值必须采取从水量在1 h。 |
|||
放电后可能出现的其他问题工业废水进入公共下水道系统。这里,只有少数是提到:
•的沉降速度一些较低的固体颗粒密度是不够的。
•有毒物质可能会减少细菌的生物活性。
•高水温可能会导致增加总水温> 35°C和细菌的新陈代谢可能放缓或停止。
•高,孤立的工业排放可能导致过高的加载市政工厂,导致不一致的规定。
在这些情况下,缓冲罐通常规定来保护城市植物的处理工艺。指导方针ATV-A 115。
2.4.2.2立法关于排入水域
这些限制排放值是有效的废水污水处理厂和运河的水域。自然,这些运河收集从市政和工业废水处理,但其他废水的来源另外农业污染或小社区。
最低要求 |
Ss党卫军 |
SNH4-N |
SNt SPt |
§7后,WHG (2002), |
l - 1 (mg l - 1鳕鱼)(毫克 |
BOD5) (mg l - 1 N) (mg l - 1 N) (mg l - 1 P) |
|
附录1(公斤BOD5 d 1) |
|||
第1类:< 60 |
150年40 |
_ |
- - - |
二班:60 - 300 |
110年25 |
- - - - - - |
- - - |
3班:300 - 600 |
90年20 |
10 |
- - - |
第四类:600 - 6000 |
90年20 |
10 |
18日2 |
第五类:> 6000 |
75年15 |
10 |
13 1 |
表2.10 AbwV附录47:洗涤水的燃气发电厂。 |
|||
最低要求 |
附录47:发电厂 |
||
(§7后,WHG 2002) |
|||
特定的浓度 |
煤炭 |
褐煤煤炭 |
国内垃圾 |
(毫克l - 1) |
(氯化毫克公斤;Cl -) |
(毫克公斤Cl - |
dl (mg t - 1浪费) |
内容 |
|||
< 0.05质量%) |
|||
鳕鱼 |
80) |
80) |
|
150 b) |
150 b) |
||
滤过性的材料 |
30.0 |
30.0 |
|
Pb |
3.6 |
0.2摄氏度) |
30. |
Cd |
1。8 |
0.1 |
15 |
Cr,总 |
1。8 |
1。0 |
150年 |
铜 |
18.0 |
1。0 |
150年 |
倪 |
18.0 |
1。0 |
150年 |
Hg |
1。8 |
0.1 |
15 |
锌 |
36.0 |
2.0 |
300年 |
F |
30.0 |
30.0 |
|
)使用熟石灰。
使用石灰石b)。
c)加载给定的h - g 300兆瓦电力。
d)排放的废水是不允许的。
用熟石灰。
使用石灰石b)。
c)加载给定的h - g 300兆瓦电力。
d)排放的废水是不允许的。
该法案被称为“Rahmen-Abwasser VwV1 1992去§7 WHG2) (2002)”(Framework Regulation for Sewage), which was amended by the AbwV3) (2004). This regulation prohibits the mixing or dilution of wastewater in order to meet the limiting values. In contrast to the Indirekteinleiterverordnung (Section 2.4.2.1), this regulation is valid for all states of the FRG. The rules which apply,
1)Verwaltungsvorschrift,监管。
2)Wasserfoaushaltsgesetz、水资源政策法律。
3)Abwasserverordnung、管制废水。
然而,依赖于城市的大小(附件1),56个工业领域(附录2-57)。在这里,我们只希望现在两个例子:附录1(直辖市;表2.9)和附录47(洗水含有来自发电厂的燃料气体;表2.10)。
关于样本的收集所有必要的细节,他们的准备和分析给出AbwV。
相对于城市污水(表2.9),燃气洗涤废水的通常含有高浓度的重金属。按照规定,这些现在必须分开洗水。氮、磷等营养物质以及生物可降解物质(BOD5)包含在城市污水不视为重要的污染物。
欧盟的指导方针
在这些准则,介绍了四种不同的地表水质量根据他们的浓度,pH值、温度42、颜色和进一步的参数,不得超过(AbwV。舒尔茨和贝克尔2004)。以下指南适用于四种不同的用途:
•为地表水用于饮用水生产,
•为地表水用于游泳和洗澡(见12.5节),
•贻贝养殖。
两种类型的值是区分:(a) I-values(义务=命令式)和(b) g值(这是指导值=指南)。
三种类型的地表水饮用水生产:必须是杰出的准备
1、简单的物理方法。2,正常的物理和化学方法。3、先进的物理和化学方法。
这些指导原则的限制注入具有以下优点与这样的立法相比,这是有效的限制排放(变水量1992 Rahmen-Abwasser):
•所有WWTPs更好的经济性;废水处理的程度直接关系到整个表面质量要求水生成,可以避免不必要的支出。
•处理废水的质量可以控制以这样一种方式以确保可以使用地表水按计划进行。
•总污染地表水和它的能力自然净化被认为是。
•不同品质的处理过的水可以定义以稳定的生态平衡。
应该考虑以下缺点:
•没有获得经验与采样频率和允许不同的风暴潮将波及的指导值的值。
•可能会有问题,如果排放废水处理控制,因为接收能力很大程度上取决于接收水的质量。
引用
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微生物的代谢
成分和形态上的一些言论的细菌(真细菌)
细菌的基本成分并不相差很大在其生命周期中,不同菌株之间。表3.1给出了数据大肠杆菌(大肠杆菌),左侧(贝利和奥利1977)和作为细菌的平均值,右侧(Schlegel 1992)。各种类型的细菌根据Bergey的第八版的限定词细菌学手册(1974)分为19组(卡诺和Colome 1986)或在17节,七组(沃尔克和惠勒1986)。编制的详细信息最重要的微生物是奥利里(1989)。微生物群落的重要性在环境微生物学的主题编辑人参和响了(1997)。舍恩(1978 a, b)发表了介绍给学生。
元素 |
质量%的 |
物质 |
质量%的 |
干物质 |
干物质 |
||
碳 |
50 |
6 |
|
氧气 |
20. |
油脂 |
10 |
氮 |
14 |
||
氢 |
8 |
小分子有机物(不含油脂) |
7 |
磷 |
3 |
||
钾 |
1 |
大分子有机物(聚合物)) |
77年 |
硫 |
1 |
||
钠 |
1 |
蛋白质 |
50 |
钙 |
0.5 |
核酸RNA |
16 - 17 |
镁 |
0.5 |
DNA |
3 - 4 |
氯 |
0.5 |
脂质 |
10 |
铁 |
0.2 |
细胞壁 |
20. |
其他人 |
0.3 |
1。球菌、sperical细菌 |
|
革兰氏阳性: |
|
•有氧和/或 |
|
兼性厌氧: |
乳酸菌 链球菌、明串珠菌属。、片球菌属微球菌,葡萄球菌 |
•厌氧 |
Peptococcus、消化链球菌属、Ruminococcu八叠球菌 |
革兰氏阴性: |
|
•有氧 |
奈瑟氏菌属、莫拉克斯氏菌属、不动杆菌、副球菌闪板硫菌属,甲基球菌属 |
•厌氧 |
Megasphaera韦永氏球菌属,氨基酸球菌属 |
2。杆状,紧张的圆柱形细菌 |
|
一)Non-spore形成棒 |
|
革兰氏阳性: |
|
•有氧和/或 |
|
兼性厌氧: |
棒状杆菌的细菌 节细菌属棒状杆菌,枯草芽孢、纤维菌属、分枝杆菌、诺卡氏菌属 |
•厌氧: |
Propionat细菌Lactobacilla 乳酸菌、双歧杆菌 |
革兰氏阴性: |
|
假单胞菌、黄Zoogloes Acetobacter-Gruppe Azotobacter-Gmppe, 德克斯氏菌属固氮菌、氮单胞菌属、拜叶林克氏菌属 |
|
•兼性厌氧: |
Entero细菌大肠杆菌,沙门氏菌志贺氏杆菌,克雷伯氏菌、沙雷氏菌属、欧文氏菌属,肠杆菌属色素细菌,巴斯德菌 |
•严格厌氧: |
拟杆菌属、梭菌属 |
B)孢子形成棒(杆菌) |
|
•有氧: |
杆菌、Sporolactobacillus Sporosarcina |
•厌氧: |
梭状芽孢杆菌,Desulfotomaculum Oscillospira |
3所示。弯曲的棒 |
|
•有氧: |
螺旋菌、弧菌、蛭弧菌属脱磷孤菌属 |
•厌氧: |
Succinovibrio、丁酸弧菌属、月形单胞菌属 |
图3.1真细菌(施莱格尔1992)。
图3.1真细菌(施莱格尔1992)。
通常,细菌分为十类。eubac-teria的第一课是,这是最重要的在环境微生物学(1992年内)。因此,只有真细菌具有在一个通用的方式,图3.1。
细菌相比其他粒子的大小是通过图3.2。因为他们的小直径只有三毫米,细菌有很大的表面质量。自吸收的营养通过外表面时,细菌的特点是高增长率,导致底物去除率高。
电子显微镜
光学显微镜
原子 |
分子 |
马可- |
病毒 |
细菌 |
血 |
原生动物 |
|
摩尔 |
语料库 |
||||||
cul |
继续教育 |
可达10 - 7 10 - 6这个结果
10“2”1 1 10图3.2平均直径的粒子。
光学显微镜
可达10 - 7 10 - 6这个结果
10“2”1 1 10图3.2平均直径的粒子。
蛋白质和核酸
3.2.1蛋白质
3.2.1.1氨基酸
从表3.1如下所示,近50%的细菌细胞质量是蛋白质。蛋白质是由氨基酸链形成的大分子。20种不同的氨基酸在自然界中用于构建蛋白质;他们都以同一组,称为肽(图3.3)。
最简单的氨基酸是组成只有一个氢原子位于侧链。它被称为甘氨酸(图3.3)。存在两个异构类型的甘氨酸、l型(图3.3 b)旋转偏振光在水溶液和左边
-
- 图3.3氨基酸。(一)一种氨基酸的结构。(b) l型:等距类型最简单的氨基酸甘氨酸。(c)型:等距类型最简单的氨基酸甘氨酸。
氨基酸 |
缩写 |
侧链 |
半胱氨酸 |
半胱氨酸 |
中立的极性(卸货) |
酪氨酸 |
酪氨酸 |
|
天冬酰胺 |
Asn |
|
谷氨酰胺 |
Gln |
|
天冬氨酸 |
Asp |
酸性(带负电) |
谷氨酸 |
Glu |
|
甘氨酸 |
通用电气 |
中立的极性(卸货) |
丝氨酸 |
爵士 |
|
苏氨酸 |
用力推 |
|
赖氨酸 |
利斯河 |
基本(带正电) |
精氨酸 |
参数 |
|
Histidin |
他的 |
|
丙氨酸 |
阿拉巴马州 |
非极性(疏水) |
缬氨酸 |
瓦尔 |
|
亮氨酸 |
低浓缩铀 |
|
异亮氨酸 |
Ile |
|
脯氨酸 |
箴 |
|
苯丙氨酸 |
板式换热器 |
|
色氨基酸 |
Trp |
|
蛋氨酸 |
垫 |
型,它向右旋转(图3.3摄氏度)。只用于蛋白质合成l型;型用于抗体的合成。其他19个氨基酸的不对称的侧链,每个国家都有许多异构类型。他们如表3.2所示。
所有的20种氨基酸的化学结构是发表在一些教科书的微生物学,例如卡诺和Colome(1986)和华丽,华丽(1989)。
3.2.1.2结构的蛋白质
氨基酸聚合形成多肽键和释放水分子,从而构建一个蛋白质分子(图3.4)。20种氨基酸可以结合许多以这种方式排列,形成大的蛋白质分子与摩尔质量106 g mol-1和一个巨大的许多不同的权力更替的氨基酸。面向四肽键的原子在一个平面上,与其他原子躺在不同的飞机。
蛋白质分子的一级结构线性聚合的结果。R1, R2,…R20是不同的侧链,这是典型的20种不同的氨基酸。
我二世
我二世
图3.4一个肽键的形成。3.2.1.3蛋白质用于特殊目的
由于大量可能的结构和不同的摩尔质量,蛋白质能够承担不同的功能。有些表3.3所示。
酶是biocatalytic蛋白质。几乎所有的生物反应步骤是由酶催化的。没有生物能够生活在没有酶的影响;而且每个步骤必须由一个特殊的酶催化反应。因此,酶和功能将简单地加以讨论。
组蛋白 |
例子 |
目的 |
酶 |
细胞色素 |
电子转移在呼吸链中 |
运输的蛋白质 |
血红蛋白 |
运输氧气的血液 |
毒素 |
酵母产生的毒 |
排斥的细菌 |
激素 |
胰岛素 |
调节葡萄糖降解 |
结构蛋白 |
糖蛋白 |
细胞壁的组成部分 |
3.2.1.4酶
众所周知阿仑尼乌斯方程显示反应速率对温度的依赖关系:
反应速率系数k, ko的理论最大价值是T ^ ro (°C), Ea是激活的能量(kJ mol-1), R是一般气体常数(kJ mol-1 k - 1)和T (k)的温度。
eA的减少导致k。增加酶的重要性大大减少eA是他们的能力,从而导致高反应率在中等温度下(图3.5)。
反应的自由能变化可以测量反应热,导致能量转移周围的环境。
最简单的反应可能是异构化的底物分子。这可以由图3.6中描述一个非常简单的方法(Scragg 1988)。
-
- 图3.5减少能量激活的酶(催化剂)。
一)复合物b)
图3.6模型更好地理解酶的影响。(a)模型一enzyme-one底物反应没有转移原子或分子(异构化)。(b)模型一enzyme-two底物反应的辅基。
一)复合物b)
图3.6模型更好地理解酶的影响。(a)模型一enzyme-one底物反应没有转移原子或分子(异构化)。(b)模型一enzyme-two底物反应的辅基。
这个反应的动力学模型由米歇利斯和Menten(1913),假设基质的吸附平衡年代活性位点的酶(酶/基质复杂ES):
ki k3
一阶反应速率假定每一步。写作rs = k3 Ses和rsmax = k3 SE0,我们得到:
ES形成一个不稳定的时期后,SES浓度随着时间不会改变。可以写:
考虑方程式。(3.3)(3.5),Michaelis-Menten方程:S
rs rs马克斯~ ~ (3.6)
Eq。(3.6)可以很容易转化为线性方程,为确定适合测试实验结果和rs麦克斯和公里(情节叫Lineweav-er-Burk,朗缪尔和Eadie-Hofstee;看到Scragg 1988)。
进一步大群酶称为氧化还原酶催化氧化和还原反应(氧化还原反应)的H +离子从一个分子转移到另一个地方。酶的辅基能占用两个不同底物分子在两种不同的活跃的网站。H +的转移进展通过吸附在辅基,不离开衬底(图3.6 b)。
进一步系统包括一对两个不同的酶,他们每个人的两种不同的基质。我们再讨论这种生物催化氧化还原反应的情况下。现在的H +离子必须从一个底物分子转移到另一个。为此,需要辅酶作为底物分子的一小部分能够氧化底物1,离开衬底1和H +离子衬底2,然后底物2是减少(图3.7)。
-
- 图3.7模型两个enzyme-two底物反应的辅酶(如氧化还原反应)。
最重要的酶可以分为六大类,如表3.4所示。
虽然非常大量的信息可以存储和转移蛋白根据其主要结构、蛋白质表现出进一步区分形成二级、三级和四级结构。详细的信息是由卡诺和Colome (1986)。
表3.4酶的重要群体。
集团催化下的反应
异构酶可逆转换异构化合物的氧化还原酶氧化和还原氢离子或电子的转移
转移酶组定义从一个分子转移(供体)到另一个(受体)
水解酶水解反应
裂合酶分离群体的分子(没有水解)
连接酶的结合两个分子分裂的一个资源丰富的债券
核酸
3.2.2.1脱氧核糖核酸
核酸是由大量的核苷酸通过聚合。每个核苷酸由一个杂环氮基、磷酸戊糖糖和一组(图3.8)。
除了氮基腺嘌呤在图3.8,其他三个基地可以连接到碳原子的1戊糖分子。图3.8 b显示了四氮基地。
一个核苷酸是由耦合与下一个标志哦债券(见图3.9)与戊糖糖哦债券3 '和释放水。每个耦合核苷酸的特点是四氮杂环基地之一,图3.8 b。通过这种方式,多核苷酸组成。现在,第二个核苷酸是平行于第一个以同样的方式构造的基础。胞嘧啶形成氢桥另一边与鸟嘌呤和腺嘌呤与胸腺嘧啶形式相同的债券,它的反面。两个核苷酸相互旋转的方式形成一个螺旋(图3.9)。这个螺旋转第二次圆轴相同,但在较长时间内,形成双螺旋结构(沃森和克里克1953;塞尔1992;1988年威尔逊)。
图3.10显示了详细氢桥。胸腺嘧啶和嘌呤是耦合的两个三债券,债券和鸟嘌呤与胞嘧啶之间的两个o和H +和一个N - H +。
氢桥梁相对较弱静电债券,可以通过特殊的酶在转录被打开。由于这些氢桥的债券不同的数字,它是不可能形成其他双基地,特别是
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- 图3.8 (a)与腺嘌呤核苷酸为四个不同的杂环基地之一。(b)四氮杂环基地四个不同的核苷酸形成DNA。
鸟嘌呤。三个基地并排躺三联体。一个可能的三联体是:
腺嘌呤胸腺嘧啶鸟嘌呤
对面的互补三联体的脱氧核糖核酸(DNA)只能:
胸腺嘧啶腺嘌呤胞嘧啶
四个基地用于64种组合。这些都是用于遗传密码,特殊化合物的建筑计划。最重要的成分是蛋白质,特别是酶。只有20个氨基酸必须生产(表3.2)。实际上,只有20个三胞胎会是必要的。然而,每个氨基酸都是编码由两个,三个或四个三胞胎。有些氨基酸编码由两个不同的三胞胎,如苯丙氨酸通过TTC或到达目标时间。其中一个组三胞胎称为密码子
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- 图3.9两个分布耦合桥梁形成DNA分子氢的形式双螺旋结构(卡诺和Colome 1986)。
反密码子和另一侧的DNA。几种酸是由两种不同的编码规范(表3.5)。
三个不同的代码用于“停止”或“终止网站”。阅读每个蛋白质的建筑计划开始和结束这段代码。
一段的DNA编码一个蛋白质的结构,组成四个氨基酸,可以(见表3.5):
TGA答TAC AAA亚美大陆煤层气有限公司AGA gg ATG TGA
停止
遇到停止
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- 图3.10氢两个DNA碱基对之间的桥梁(1999年布朗)。
表3.5基因编码的氨基酸(1999年布朗),为DNA(而不是RNA)写的。
TTT) TTCj |
板式换热器 |
TCT移行细胞癌 |
TTA的TTG |
低浓缩铀 |
TCG柠檬酸 |
结论 |
有条件现金转移支付 |
|
CTC CTA |
低浓缩铀 |
CCC CCA |
CTG |
在20 |
|
丙氨酸 |
行为 |
|
空中交通管制 |
■谎言 |
ACC |
ATA |
ACA |
|
ATG见面 |
ACG |
|
GTT |
GCT |
|
GTC侠盗猎车手 |
■瓦尔 |
甘氨胆酸GCC |
GTG |
答TAC TAA的标签 CACj CAA CAG AAT AAC格式 AAA亚美大陆煤层气有限公司 手枪广汽 棉酚的呕吐 TGT TGC TGA‘停止’TGG Trp 资本利得公司治理文化CGA CGG AGT AGC AGA) gg GGT GGC GGA GGG 3.2.2.2核糖核酸 结构的核糖核酸(RNA)相似的DNA。这也是由核苷酸的聚合。然而,有三个重要的区别: •使用尿嘧啶代替氮基胸腺嘧啶(图3.11)。 •的RNA分子只包含在DNA分子链,而不是两个。 •比DNA分子RNA分子也短得多。 图3.11显示了RNA分子的一级结构。我们区分三种不同的RNA: 阿糖核糖 阿糖核糖 胞嘧啶o 图3.11主结构的RNA(卡诺和Colome 1986),显示尿嘧啶的结构,在RNA分子氮基地。 信使核糖核酸 mRNA在阅读时的建筑计划为蛋白质编码DNA的一部分,开始在一个三重编码子端(开始)和结束与终止方(停止;图3.12)。一种酶(RNA聚合酶)打开两个部分的DNA裂开氢桥梁(图3.12 b)。核苷酸分子扩散互补的核苷酸的DNA和耦合在一起通过水解和反应的C原子3和5的戊糖分子。沿着基因酶游荡,氢桥梁再次关闭和mRNA生长直到终止端(图3.12摄氏度)。
tRNA 与mrna相比,不同的大小取决于编码蛋白质的大小,图示是小分布和几乎所有的大小相同。图3.13给出了一个分子的印象,预计在一个水平。虚线显示氢的桥梁。图3.13 b显示了,在阅读mRNA的密码子,首先必须形成一个反密码子是典型的氨基酸。之后,第二个tRNA是加入到下一个密码子直接离开了
第一个获得其氨基酸。通过这种方式,一个蛋白质分子是由DNA编码的部分被阅读。信使rna反复用于生产相同的蛋白质,但一段时间后,它会降低,必须产生一个新的信使rna。以类似的方式,信使rna解码显示由核糖体rna和多肽生长在核糖体。在核糖体蛋白质制造。他们存在于细胞质中。核糖体蛋白质组装一起rRNA通过核膜在运输之前。核糖体RNA占绝大多数的RNA发现在一个典型的细胞。阅读的信使rna和蛋白质合成的tRNA rRNA被称为传播。 3.2.2.3 DNA复制在每次细胞分裂,一个完整的副本必须产生的总DNA,这两个子细胞与母细胞获得相同的基因。这个过程称为DNA复制。必须保证非常高的精度。甚至一个错误104核苷酸变化可能会导致严重的后果(1999年布朗)。 在这里,只有基本的DNA复制过程将很快被描述。在图3.14中,DNA分子的开幕,由一个特殊的酶催化的  (没有显示),是第一步。之后,已经合成的细胞内的核苷酸是由氢桥梁耦合的母亲的互补碱基的DNA(胸腺嘧啶和腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶)。最后一步是耦合的两个戊糖组(债券3 ' 5 ')通过磷酸基,从而将一个水分子(图3.14)。 在细菌细胞的分裂,每个两个DNA分子将被安置在一个新的细胞。 3.2.2.4突变没有任何错误通常发生DNA复制。但是,考虑到大量的细胞,例如如细菌、之间的短时间内连续两个复制DNA的长度,与成千上万的基因时,错误发生在复制。这些被称为突变。突变是DNA的核苷酸序列的变化过程中复制。 我们区分几种突变: •过渡 ——一个被G C - T是取代了 •颠换 ——一个是更改为T ——T改变 •添加 ——一个被一个C G - T被T •删除 ——一个被删除 - T被删除 •反演 ——AAA CCC GGG TTT倒 ——TTT GGG倒CCC AAA 在所有这些情况下,一个两个子细胞的DNA不一样的母亲DNA,它可能表现出一些新的属性。 突变的速度可以受到特殊的化合物之间的化学反应和DNA。此外,这些反应的速率是受pH值的影响,温度、浓度和其他物理参数,如紫外线辐射的强度。这些突变使微生物降解新产生的有机物质综合化工(氯化苯、酚类化合物、染料等),这从未发生在自然。 分解代谢和合成代谢 ADP和ATP 上述过程合成所需要的能量,这是由分解代谢的反应。在这些分解反应,化学能存储通过ATP形成一个复合能量较低,ADP;然后使用这部分是化学能源和部分转化为热能,导致温度的增加。 ADP和ATP的结构在图3.15中给出。 储存能量,分子磷酸ADP (H3PO4)耦合,形成ATP酶的帮助下一个: 酶的 ADP + H3PO4 + 29.97 kJ mol-1 ATP +水(3.8) 酶B 根据化学平衡,相同的能量可以在以后当酶B是订婚了。 有三种机制的耦合和分离磷酸组(磷酸化)。稍后讨论分解代谢过程的最重要的作用物水平磷酸化。
运输的质子 酶的催化效果往往是结合运输质子或H +的辅酶。这是已经解释3.2.1.4节(图3.6 b)。两个最重要的辅酶是尼古丁酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)和黄素腺嘌呤二核苷酸(时尚)。图3.16显示了NAD的氧化
形式NAD +和减少形式NADH + H + (NADH2);和图3.16 b显示了辅酶时尚。 带正电的NAD +失去电荷在减少和结合质子(NADH + H +)。这是唯一可能的重新定位的双键和减少five-valent尼古丁酰胺基的氮原子three-valent。时尚分子构造相似(图3.16 b)。NADH2辅酶扩散到相同的酶(见图3.6)或另一个酶(见图3.6 b),另一个衬底是减少。NAD和时尚的重要性将在下面讨论分解葡萄糖的退化。 使用葡萄糖的分解代谢 3.3.3.1有氧转换由原核细胞大多数原核细胞(细菌)和所有的真核生物获得能量从chemoorgano异养代谢。这种能量的一部分存储在ATP分子和它的一部分转化为热量。ATP创造一定的机制
通常是用葡萄糖作为一个例子来描述;它分为三个阶段: •糖酵解或Embden-Meyerhoff通路, •三羧酸循环, •呼吸链。 在糖酵解的第一部分(图3.17)两个atp必须减少到两个adp。从一个葡萄糖分子(6 C),两个分子的甘油aldehydes-phosphate (3 C)。 因此,糖酵解途径的最终产品必须旅行两次,丙酮酸生产ATP 2 NADH2和2: ADP C6H12O6 + 2 H3PO4 + 2 + 2 ^河畔 2 CH3COCOOH +我2 NADH2 + 2 ATP + 2水  2 \ ch3 ~ c ~公司y图3.17糖酵解(卡诺和Colome 1986)。 现在两个丙酮酸矿化的九个步骤三羧酸循环,氧化后通过NAD和耦合辅酶乙酰辅酶a(图3.18): 只有借助这个辅酶活性醋酸可以进入三羧酸循环,与草酰乙酸反应(4 C),生产柠檬酸(6 C)。请注意,循环通过两次,生产2三磷酸鸟苷,6 NADH2和2 FADH2,辅酶a减少再次CoAH。这是重复使用(见Eq。3.10)和生产在两个步骤从a-ketoglutaric琥珀酸
酸。国内生产总值结构上与ATP;因此我们写三磷酸腺苷三磷酸鸟苷。完整的三羧酸循环的平衡: 2 CH3CO-CoA H2O + 6 + 6 ADP时尚NAD + 2 + 2 + 2 H3PO4 ^ 2 CoAH +我6 NADH2 + 2 FADH2 + 2 ATP + 2水+ 4二氧化碳 注意:2 ADP + 2 H3PO4 ATP ^ 2 + 2 H2O和时尚+ + 2 H ^ FADH + H + (FADH + H + = FADH2)。 总共10 NADH 2 + 2 FADH2现在氧化,现在经过八个呼吸链的链接或电子传递系统。图3.19给出了定性的情节能级和反应的过程。如果NADH2氧化,氢原子被从第一个链接到最后被氧气氧化水。 化学能是用于转换3 ADP 3 ATP(第二个和第四个链接)。FADH2的化学能量较低约三分之一,导致只有两个adp吸收后的辅酶Q(第三个链接)。电子传递链的平衡可以写成: 10 NADH2 34 ADP + 6 + 2 FADH2 + O2 ^  反应过程中 图3.19电子传递系统的呼吸链(卡诺和Colome 1986)。 反应过程中 图3.19电子传递系统的呼吸链(卡诺和Colome 1986)。 记住:34 ADP + 34 H3PO4 ^ 34 ATP + 34 H2O。 Alltogether 2 ATP(糖酵解)+ 2 ATP ATP(柠檬酸循环)+ 34 = 38 ATP生产。 如果我们总结方程式。(3.9)(3.12),我们得到的葡萄糖的有氧分解退化的平衡: C6H12O6 + 6 O2 ^ 6二氧化碳+水+ 2826 kJ mol-1 在原核细胞(细菌),这部分相对较高的能量存储为ATP,即29.97 kJ mol-1 / ATP。因此,这种能量存储的效率: 2826年 或近60%,其余是转化为热能。 3.3.3.2厌氧转换由原核细胞 如果我们简单地取代氧与无机电子受体(不,不-、SO42 -)或氢,分解代谢几乎是一样的在有氧的情况下,除了呼吸链。因此,产生一个低数量的ATP。环境科学家称之为缺氧的新陈代谢。我们会回到这个话题,当我们在第十章中讨论脱氮。 厌氧代谢(亿康先达1988)的特点是有机化合物的电子或氢转移,导致有机产品不能通过使用相同的细菌。这一过程,对生物技术专家的中心,被称为发酵。出于这个原因,生物反应器被称为发酵。不幸的是,生物技术专家和微生物学家使用术语发酵罐即使需氧或缺氧反应发生。在这里,两个例子将简单地加以讨论: 生产乳酸细菌产生乳酸(例如乳酸菌发酵剂)保加利亚是食品行业的重视。因为他们相对不敏感低pH值,它们是用于食品灭菌(酸奶、泡菜、酸洗等)。细菌产生更多的乳酸和浓度上升,pH值下降,越来越多的细菌被杀死,甚至直到乳酸杆菌本身死亡。例如,l .发酵剂,保加利亚用于生产脱脂乳。 分解代谢的第一阶段是糖酵解或Embden-Meyerhoff通路(图3.17)如果使用葡萄糖。平衡,是由(3.9)式。丙酮酸不耦合的辅酶CoAH情商所示。(3.10),而是直接减少了NADH2乳酸: 2 CH3CHOHCOOH NAD + 2 C6H12O6 CH3CHOHCOOH ^ 2 + 2水(3.15) 2 H3PO4 + ATP ADP ^ 2 + 2水(3.16) 最大的化学能量的一部分1摩尔葡萄糖仍在2摩尔乳酸,导致只有2摩尔ATP和一个小生物量的增加。 乙醇的生产酵母真核细胞功能(例如Sacharomyces酵母)和细菌(例如发酵单胞菌属mobilis)生产乙醇作为最终产品的分解代谢。糖酵解后,丙酮酸转化为乙醛和二氧化碳: C6H12O6 + 2 ^ 2的浓度CO2 + 2 + 2 NADH河畔 乙醛是减少NADH2乙醇在最后一步: 2浓度+ 2 NADH2 ^ 2酒精+ 2 NAD (3.18) 二氧化碳C6H12O6 ^ 2酒精+ 2 (3.19) (亿康先达1988)和: 因为发酵乙醇抑制最终产品,只有18卷%乙醇是实现(葡萄酒、啤酒等)。高度集中的酒精饮料,水必须通过蒸馏、冷凝或反渗透。乙醇也可以产生液体废物,主要污染mono - di -多糖,或可再生原材料,然后用汽油作为燃料添加剂。 在厌氧废水处理流程、醋酸发酵产生的更高的脂肪酸。这是在第八章更详细地讨论。 合成代谢 细菌在其增长的特点是一个了不起的成就。大肠杆菌为例,综合1400年1 s蛋白分子。与300年在每个分子肽债券,这使得420000年债券s - 1。达到这种蛋白质合成的速度,88%的能量储存在ATP是必要的。由于6 ATP用于一个肽键,必须使用2.5■106 ATP每一秒!能量存储在一个大肠杆菌细胞足够的只有2 s,其ATP含量为5.0 - 106 ATP。表3.6给出了印象的工作大肠杆菌生物合成速度每秒。这种极高的能力才能实现合成reacti非常经济 |
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bellisima9个月前
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大卫。9个月前
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