不同共代谢基质对白腐菌降解吲哚的作用研究_任大军

第27卷第2期2007年2月

环 境 科 学 学 报 Acta Scientiae C ircu mstanti a e

V o.l 27,N o .2F eb .,2007

基金项目:教育部科学技术研究重点资助项目(No .104250)

Supported by t h e key proj ect ofM i n istry of Educati on of Ch i na (No .104250)

作者简介:任大军(1978 ),男,博士研究生;*通讯作者(责任作者),E m ai,l l xh@hust esr.i com

Biography :REN Daj un (1978 ),m ale ,Ph .D .cand i d ate ;*Correspondi ng autho r ,E m ai,l l xh@hust esr.i com

任大军,颜克亮,刘飞虎,等.2007.不同共代谢基质对白腐菌降解吲哚的作用研究[J].环境科学学报,27(2):206-212

Ren D J ,Y an K L ,L i u F H,et al .2007.The study on effects of co m etabolis m s ub strates on the b i odegradati on of indol e by wh ite rot f ungu s[J].Acta Scienti ae C ircum stan tiae ,27(2):206-212

不同共代谢基质对白腐菌降解吲哚的作用研究

任大军1

,颜克亮2

,刘飞虎1

,张晓昱2

,陆晓华

1,*

1.华中科技大学环境科学研究所,武汉430074

2.华中科技大学生命科学与技术学院,武汉430074

收稿日期:2006 03 09 修回日期:2006 11 30 录用日期:2006 12 21

摘要:选用氨氮、苯酚和喹啉作为吲哚的共代谢基质,通过白腐菌BP 对共基质体系的降解研究了白腐菌在秸秆滤出液培养基中对不同共基质体系的代谢过程,并进行了动力学分析,考察了不同共代谢基质物质对白腐菌漆酶分泌和吲哚降解的影响.结果显示,不同降解体系中的白腐菌都可去除99%以上的吲哚.充分的氮源可提高白腐菌的活性和漆酶酶活的峰值;共基质苯酚和喹啉可以增加白腐菌漆酶产量,为吲哚的降解提供较多的电子,同时苯酚和喹啉也能得到较高的去除.在秸秆滤出液中,白腐菌在pH 为6~8之间对吲哚都具有较强的降解能力.吲哚在白腐菌的代谢过程中,可能首先在吡啶环的2和3位发生一步羰基化.关键词:白腐菌;吲哚;共基质;漆酶酶活

文章编号:0253 2468(2007)02 0206 07 中图分类号:X172 文献标识码:A

The study on effects of co m etabolis m substrates on the bi odegradation of i ndole

by white rot fungus

RE N Da j u n 1

,YAN K eliang 2

,LI U Feihu 1

,Z HANG X iaoyu 2

,LU X iaohua

1,*

1.Env i ron m en tal Sci en ce R esearch I n stitute ,Huaz h ong Un i versity of Science&Technol ogy ,W uhan 430074

2.S chool ofL ife S ci en ce&T echnology ,H uaz hong U n i vers it y of Science&Techno l ogy ,W uh an 430074R ecei ved 9M arch 2006;

recei ved i n revised for m 30N ove m ber 2006; accepted 21Dece m ber 2006

A bs tract :Th e N H +4 N,phen o,l and qu inoli ne w ere s elected as co m etabolis m s ub strates of i ndole .The m etaboli s m process and kinetic anal ys i s of t h e d ifferent co s ubstrat e s yste m s degraded byw h ite rot f ung i i n the culturem ed i um of straw leach i ng li qu i d w ere i nves ti gat ed by t h ew h it e rot f ungu s (BP)on t he degradation of the co s ub strate syste m s .The effects of t he d i ff eren t co substrates on the p roduction of l accase and t h e degradati on proces s of i ndole w ere also researched .Th e res u lts s ho w ed t hatm ore t h an 99%of i ndolew as re m oved by w h i te rot fungi i n t h e d ifferent degradati on syste m s .The acti vit y ofw h ite rot f ung i and t he peak val ue of l accase activit y cou l d be i m proved by the a mp le n itrogen sources .S i n ce ph enol and qu i noli ne w ere added i n t o t h e i ndole degradati on p rocess ,more laccas e of w h i te rot f ung i w as produced.Theref ore ,m ore el ectrons w ere provi ded f or t h e degradati on of i ndole .M eanwh ile ,phenol and qu i noline cou ld be degraded effici en tly by w h i te rot f ung.i Th e opti m ized p H w as 6~8f or the degradati on of i ndo l e w ith w h i te rot f ungu s (BP)i n the cu lt u re m ed i um of stra w l each i ng liqu i d.A one step of hydroxy l ation cou l d m ost poss i b l y occu r at 2and 3pos iti on of the N heterocyclic (pyrrol e)ri ng i n the i n iti a l degradati on process of i ndo l e .K eywords :w h i te rot f ungu s ;i ndole ;co s ubstrate ;t he activit y of l accase

1引言(I ntroduction)

随着工业的快速发展,产生了大量的有毒有害

难降解有机污染物.利用高效的生物技术来降解这些污染物,正日益引起人们的关注.由于实际废水

来源不同,往往出现多种有机污染物和无机污染物

共存的情况.在共基质条件下,研究微生物对某些特定有机污染物的降解行为,可为实际工业废水的处理技术提供理论依据(全向春等,2001).吲哚是焦化废水中一种常见和典型的难降解有机污染物,

2期任大军等:不同共代谢基质对白腐菌降解吲哚的作用研究

它同时与焦化废水中酚类物质、氨氮、芳香族有机物、杂环及多环化合物共存(杨云龙等,2001),这大大增加了吲哚生物降解难度,利用普通生物处理方法难以达到有效去除.

目前,吲哚的生物降解研究主要集中在细菌和真菌类(主要是黑曲霉)微生物(C laus et al.,1983; M adson et al.,1989;Gu et al.,1991;K a m ath et al.,1990),但它们对吲哚的降解具有很强的专一性,不适合复杂的实际废水环境,因此,筛选和研究对底物具有广谱性、对环境具有极强适应性的降解菌,已经成为急待解决的课题之一.王业耀等(2004)对白腐菌生化降解焦化废水进行了初步探讨,结果表明,白腐菌可以有效降解焦化废水中的COD物质.这得益于白腐菌不需经过特定污染物的预条件化、较细菌有动力学优势、对其它微生物具拮抗作用、降解作用发生在细胞外、降解底物具有非专一性等特点,这些优势使白腐菌对各种有毒害、难降解、在环境中宿存的抑生物质具有广谱、高效、低耗、适用性强的生物降解能力.在前期研究工作中,我们已经获得了白腐菌对单基质吲哚的降解特点(任大军等,2006a),结果表明,白腐菌可高效的去除吲哚,而有关共基质物质对吲哚降解过程和白腐菌漆酶分泌的影响的研究未见文献报道.本研究利用模拟焦化废水,研究一株白腐菌BP对吲哚分别与氨氮、喹啉、苯酚共基质的降解,以期为白腐菌处理焦化废水提供理论参考.

2 材料与方法(M aterials and m ethods)

2.1 白腐菌的培养

菌株:侧耳属(P leuro t u s ostreat u s)菌株,编号BP,由华中科技大学环境资源微生物技术研究室筛选、保存.将活化后的菌株接入250mL三角锥形瓶(100mL土豆蔗糖液体培养基)、于25 C、150 r m in-1摇床上培养4d;再将该菌液转接至250mL 三角锥形瓶,在同样条件下扩大培养4d,即可作为备用菌液.

2.2 培养基

土豆蔗糖液体培养基(PDY):水(1000m L)、土豆(20%质量分数)、蔗糖(2%质量分数)

秸秆滤出液培养基:水(1000mL)、玉米杆粉(3%质量分数)、麸皮(0.8%质量分数)、棉粕(0 12%质量分数).

2.3 白腐菌对吲哚的降解试验

将10mL菌液(菌液浓度为2g L-1左右)接种到装有100mL培养基的250mL三角烧瓶,再分别取一定量吲哚、喹啉、苯酚和氨氮(用酒石酸铵配制)备用溶液,使吲哚与喹啉、吲哚与苯酚、吲哚与氨氮3个共代谢体系中吲哚、喹啉、苯酚和氨氮的初始降解浓度分别为80m g L-1、80m g L-1、150mg L-1和340mg L-1,将已接种菌液和底物的三角烧瓶放入摇床(150r m i n-1),在25 C下进行降解试验.

2.4 检测项目及方法

吲哚、喹啉、苯酚浓度采用H itachi公司的H PLC (高效液相色谱)测定,配置H itach i泵L 7100和H itach i动态混合器,并配以UV vis L 7420型检测器和H ypersil C 18反相柱(250mm 4.6mm 5 m),根据有机物特征吸收波峰的标准曲线测定(M ohan et al.,2003).吲哚和苯酚浓度的测定条件:流动相为甲醇和水(含1%醋酸)体积比为80 20,流速为0.6mL m i n-1,检测波长为270nm,进样量为20 L;喹啉浓度的测定条件:流动相为甲醇和水(含1%醋酸)体积比为50 50,流速为0.6 mL m in-1,检测波长为313nm,进样量为20 L.

LC/M S:采用Ag ilent1100LC/MS系统鉴定吲哚的降解中间产物.LC配置二极管阵列检测器和Zorbax SB C18快速分析柱(2.1 30mm,3.5 M icr on, Ag ilen t).流动相包括甲醇(A)和水(B)(含1%醋酸).吲哚测定条件:采用梯度进样,0~1m i n50%B; 1~5m i n5%B;5~6m i n50%B;流速为0 2mL m in-1;进样量为2.0 L,检测波长为270nm.M S配置离子阱和APC I源,采用正离子检测模式,雾化氮气(99.99%)温度为400 C、流量7mL m i n-1,质量扫描范围50~500m/z.

漆酶活力的测定采用UV 754紫外分光光度计,按Go ld等人(1992)的方法进行测定.以每mL 降解液每m i n吸光度值增加0.001为一个酶活单位U.

3结果(R esults)

3.1 白腐菌对不同降解体系中吲哚的去除效果及

反应动力学分析

白腐菌对不同降解体系中吲哚的去除效果见图1.共基质体系在5d内可去除99%以上的吲哚;而单基质吲哚降解体系在9d内可基本去除吲哚.共基质物质的加入为白腐菌提供更多用于吲哚降解的电子,使得吲哚得到了更快的降解;而降解环境的改变则可诱导白腐菌酶系的快速启动(邓耀杰

207

环 境 科 学 学 报27卷

等,

1999).

图1

吲哚浓度随反应时间的变化

F i g .1 Ch anges of indol e concentrati on s vers us reaction ti m e

将吲哚在不同降解体系中的降解数据,按一级反应动力学方程进行线性拟合(见表1),由表1可知,共基质降解体系中白腐菌对吲哚的反应速率常数大于1,其中K (喹啉与吲哚)>K (苯酚与吲哚)>K (氨氮与吲哚);而单基质降解体系的吲哚反应速率常数小于1,为0.686m g L -1

d -1

.对于传统的焦化废水生物处理方法,喹啉、苯酚、氨氮的存在会在一定程度上抑制微生物对吲哚的降解(何苗等,1997),而白腐菌能充分利用这几种共基质物质的协同作用,吲哚不仅得

到了更快的降解,同时共基质物质也都有不同程度的去除.

表1

不同吲哚降解体系反应动力学结果

Tab l e 1

K i n eti c res u lts of d ifferent i ndol e b i odegradati on syste m s

吲哚降解体系

反应动力学方程反应速率常数K /(m g L -1 d -1

)

可决系数R 2

吲哚

C =-0.686t +0.7740.6860.985氨氮与吲哚共基质C =-1.323t +1.617 1.3230.942苯酚与吲哚共基质C =-1.518t +2.035 1.5180.941喹啉与吲哚共基质

C =-2.235t +2.826

2.235

0.944

3.2 共基质物质对白腐菌漆酶分泌和吲哚降解的

影响

白腐菌主要分泌3种降解酶,即木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶.有些白腐菌能同时分泌3种酶,但有些白腐菌只分泌其中1种或2种酶.白腐菌P leurotus ostreatus (BP)以产漆酶为主,漆酶是1种含铜的多酚氧化酶(p diphenol ox i d ase ,EC 1.10.3.2),它可以催化氧化酚类化合物脱去羟基上的电子或质子,形成自由基,导致酚类及木素类化合物裂解,同时分子氧被还原为水(Johannes ,1998).漆酶在吲哚的降解过程中起着重要作用,漆酶活力与吲哚的降解过程有着较好的相关性(任大军等,2006a).

由图2可知,吲哚共基质体系的漆酶酶活峰值高于吲哚单基质体系,且可较快达到酶活峰值.氨氮与吲哚共基质体系中,氨氮的引入可为白腐菌提供充分的氮源,在此条件下白腐菌具有更强的活性,漆酶酶活能达到更高的峰值(喻国策等,2003).目前已发现,数量众多的酚类都可被白腐菌降解(周贤淘等,2002),酚类物质可以增加白腐菌的漆酶产量;漆酶在没有H 2O 2和其它次级代谢产物存在下,只要存在溶解氧就可直接氧化酚类底物(韩晓磊等,2005),而苯酚与吲哚共基质体系中,酚类物

质 苯酚为白腐菌分泌漆酶提供了优越的条件.

对于喹啉与吲哚共基质体系,喹啉的引入促进了白腐菌漆酶的分泌,这主要是喹啉的代谢中间产物 羟基喹啉类物质可作为白腐菌漆酶分泌的诱导剂(任大军等,2006b).

图2 不同降解体系中白腐菌漆酶酶活随反应时间的变化F i g .2

Changes of l accase activit y of wh ite rot fungi vers us reacti on ti m e i n d ifferent degradati on syst e m s

由图3知,氨氮与吲哚共基质体系中,前3d 氨

氮与吲哚保持同步去除;氨氮在达到最低值后开始增加,这可能是由于吲哚结构中的N 转化为了游离态氨氮.由图4知,共代谢基质苯酚和底物吲哚的浓度随实验的进行不断下降,并在第5d 趋于零,实验开始阶段苯酚和吲哚浓度下降都较快,说明白腐菌能利用苯酚作为共代谢基质,为吲哚的降解提供较多的电子.由图5可知,在喹啉与吲哚共基质体系

208

2期任大军等:不同共代谢基质对白腐菌降解吲哚的作用研究

中,吲哚降解非常迅速,在第2d 就有99%以上的吲哚被去除;同时喹啉经过15d,也得到了较高的去除,对比其它2个共基质体系,喹啉的存在并没有抑制白腐菌对吲哚的降解,喹啉促进了白腐菌对吲哚的代谢,使得吲哚的反应速率常数大于2(见表

1).

图3氨氮与吲哚共基质体系中各物质浓度随反应时间的变化Fi g .

3

C hanges of d iff eren t substrate concentrati on s i n t he

NH +4 N and i ndo l e co s ubstrate syste m versus reacti on

ti m

e

图4

苯酚与吲哚共基质体系中各物质浓度随反应时间的变化

Fi g .4 Changes of d i fferen t substrate con cen trati ons i n the phenol

and i ndole co s ub strate s yste m versus reacti on ti m

e

图5 喹啉与吲哚共基质体系中各物质浓度随反应时间的

变化

Fi g .5 Changes of different s ubstrat e conce n trati ons i n the qui noli n e

a nd i ndole co s ubstrate s yste m vers us reacti on tm i e

3.3 降解体系p H 值变化

降解体系的初始pH 值是由培养基和各降解体

系决定的,由图6可知,单基质吲哚降解体系的p H 值始终保持在7以下(6.15~6.80),而共基质降解体系的pH 值分别保持在6.45~7.76(氨氮与吲哚)、5.50~7.94(苯酚与吲哚)、5.78~7.72(喹啉与吲哚)范围内.喹啉与吲哚共基质(苯酚与吲哚共基质)降解体系中,第4d p H 值突然下降,这与吲哚和苯酚的完全降解及它们的中间产物有关,同时秸秆滤出液培养基中的纤维素类物质的降解产物芳香酸类物质的累积也起着重要作用(付时雨等,1998);氨氮与吲哚共基质降解体系中,在第3d 氨氮浓度趋于稳定后,它与芳香酸类物质结合形成比较稳定的缓冲体系.白腐菌在降解过程中,有调节p H 值的能力(Sw a m y et al .,1999;Tekere et al .,2001),从图中可以看出,在秸秆滤出液中,白腐菌在6~8之间都具有较强的降解能力.

图6

pH 值随反应时间的变化

F i g .6

C hanges of pH i n t h e b i odegradati on p rocess vers us

reacti on ti m e

3.4 吲哚降解途径分析

白腐菌对共基质降解体系的紫外扫描图谱见图7.在260~280nm 处的紫外吸收峰值不断下降显示在整个白腐菌降解过程中吲哚浓度持续降低,同时在230~245n m 和300nm 处有新峰出现,表明有吲哚的中间降解产物产生,也可能是吲哚的聚合物(Ra jendra et al .,1998).

为了确定吲哚的降解途径,采用LC /M S 联用技术鉴定吲哚的中间产物(见图8).通过H PLC 分析可知,在吲哚降解过程中,吲哚的出峰时间为6 5m in(图8a).图8b 显示,氨氮与吲哚共基质体系

中吲哚经白腐菌处理5d 后吲哚峰消失,在4.4m i n 和5.2m in 处有2个明显的新峰出现.

在M S 分析中,有2个明显的离子峰(质荷m /z 为165和146).m /z 为165处的物质可能是化合物Ⅱ(见图8b ),而m /z 为146处的物质可能是Ⅰ靛红.根据以上分析可知,吲哚在白腐菌的氧化作用

209

环 境 科 学 学 报27

卷

图7 不同共基质体系的UV扫描图(a.氨氮与吲哚共基质体系;b.苯酚与吲哚共基质体系;c.喹啉与吲哚共基质体

系,313nm处的谱峰为喹啉)

Fi g.7 UV spectra of d i ff erent co substrate s yste m s(a.t he NH+4 N and i ndole co sub strat e sys t e m;b.the phenol and i ndol e

co s ubs trat e s yste m;c.the qu i noline and i ndol e co

s ubstrate syste m,t h e peak of qu i noli ne i s at313nm)

下的初始降解途径见图9,可能首先在吡啶环的2和3位发生一步羰基化,然后在2和3位之间断裂开环.

4 讨论(D iscussi o n)

共基质氨氮、苯酚和喹啉的存在都对吲哚的降解起到一定的促进作用.王佳玲等(1997)研究认为,在富氮培养基中菌体分泌胞外蛋白旺盛,其中漆酶表现出较高的活力;菌株BP以产漆酶为主,高浓度氨氮共基质的引入为白腐菌提供了富氮环境,从而激发了白腐菌漆酶的分泌和活性,使吲哚的生物降解速率提高.而共基质苯酚在整个降解过程中所充当的作用是白腐菌漆酶分泌的诱导剂.研究表明,结构和木素有关的低分子芳香化合物或木素降

解的碎片化合物,可作为漆酶的诱导剂提高酶活,

图8 吲哚的H PLC谱图(a.吲哚空白样;b.氨氮与吲哚共基质体系中吲哚经白腐菌处理5d)

F i g.8 H PLC spectra of i ndol e(a.t he b l ank sa mp le of i ndole;b.

i ndol e degraded by wh ite rot fungi i n the N N H3and i ndole

co s ubstrate s yste m after5d)

图9 白腐菌对吲哚的初始降解途径

F i g.9 In itial degradati on pat hway of i ndole by w h i te rot f ungi

这些物质如香豆酸、香草酸、藜芦醇、愈疮木酚、紫丁香醛、苄醇、甲苯胺、二甲苯胺,其结构上的共同特征是芳核上连有 OH或 NH2基团(M unoz et al.,1997),而苯酚结构上也连有 OH.此外,苯酚的引入诱发了白腐菌对吲哚的共代谢降解方式,使吲哚的生化降解速度得到有效提高.喹啉是一种毒性较大的物质,它与吲哚的结构、性质相类似,都属于难降解有机物,它的引入并没有抑制白腐菌对吲哚的降解,这是因为白腐菌对有机污染物进行的是细胞外代谢,白腐菌不易受到有毒物质的侵害,它对毒性较大的污染物有强的耐受力,喹啉在白腐菌培养过程中也得到了降解,通常它的初步降解产物是2-羟基喹啉(W ang et al.,2002), OH的出现也提高了白腐菌的漆酶酶活,并与吲哚产生共代谢,白腐菌对吲哚的降解速度得到显著提高.

C laus等(1983)指出,在好氧条件下,吲哚的降解过程通常分二步羰基化反应,分别发生在2和3位上,形成氧化吲哚和靛红,而后在2和3位之间发

210

2期任大军等:不同共代谢基质对白腐菌降解吲哚的作用研究

生断裂,直至矿化.K a m a t h等(1990)的研究显示,黑曲酶(As p argillus niger)的降解是一步羰基化然后芳环断裂,生成N 羰基 氨基苯甲酸.这些结果表明,细菌和真菌的吲哚降解途径有明显的差异.在本研究中,吲哚的白腐菌生物代谢过程与黑曲酶类似,可能在吡啶环的2和3位发生一步羰基化.

5 结论(Conclusions)

1)白腐菌在不同降解体系中对吲哚的去除率为99%以上;氨氮、苯酚和喹啉共基质的加入可促进吲哚的降解和白腐菌漆酶的分泌,吲哚降解速率常数K(喹啉与吲哚)>K(苯酚与吲哚)>K(氨氮与吲哚)>K(吲哚).

2)充分的氮源可提高白腐菌的活性和酶活的峰值;苯酚和喹啉可以增加白腐菌漆酶产量,为吲哚的降解提供较多的电子,同时苯酚和喹啉也能得到较高的去除.

3)降解体系p H值的变化是与降解产物的出现和白腐菌的调节有关的;在秸秆滤出液中,白腐菌在pH=6~8之间对吲哚都具有较强的降解能力.

4)吲哚在白腐菌的代谢过程中,可能首先在吡啶环的2和3位发生一步羰基化,然后在2和3位之间断裂开环.

致谢:试验过程中研究生吴婵、本科生刘延杰承担了部分HPLC测试和取样工作,研究生袁松虎协助进行吲哚中间产物鉴定,在此一并感谢!

通讯作者简介:陆晓华(1946 ),女,教授(博士生导师).主要研究方向为污染控制化学、环境监测技术和水污染控制工程等.

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环 境 科 学 学 报27卷

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蛋白质分解代谢习题答案

第七章蛋白质分解代谢习题 问答题 1.试述氨的来源和去路。 1．来源：氨基酸脱氨基作用(体内氨的主要来源);肠道吸收的氨(血氨的主要来源),由蛋白质的腐败作用和肠道尿素经细菌脲酶水解产生的氨;肾小管上皮细胞分泌的氨,主要来自谷氨酰胺;嘌呤和嘧啶的分解代谢。去路：合成尿素;合成非必需氨基酸;合成谷氨酰胺,合成嘌呤或嘧啶。 2.试述尿素的合成过程。 2．尿素主要在肝细胞内合成,其过程有四：(1)氨基甲酰磷酸的合成。(2)瓜氨酸的生成；氨基甲酰磷酸在肝线粒体与鸟氨酸缩合成瓜氨酸。(3)精氨酸的生成：瓜氨酸进入胞液与天冬氨酸缩合后,释放延胡索酸生成精氨酸。(4)精氨酸水解成尿素。 3.试述谷氨酰胺生成和分解的生理意义。 3.谷氨酰胺生成的意义：（1）防止氨的浓度过高。(2)减少对神经细胞的损害。(3)便于运输至组织参与蛋白质、嘌呤、嘧啶的合成。分解意义；利用释放氨生成铵离子而排出过多的酸。它不仅是氨的解毒形式, 也是氨在血中存在和运输形式,同时也是维持酸碱平衡的重要因子。 4.为什么血氨升高会引起肝性脑昏迷(肝昏迷) 4．血氨升高进入脑内的量增多,可与脑内谷氨酸、α‐酮戊二酸结合,不利于α‐酮戊二酸参与三羧酸循环,导致循环阻塞,阻止ATP的生成,脑细胞因能量供应不足而昏迷。 5.试述α-酮酸的代谢去路。 5.α-酮酸有三条代谢途径：(1)合成非必需氨基酸,α‐酮酸可通过转氨基作用重新合成氨基酸。(2)转变为糖和酮体,除亮氨酸和赖氨酸只生成酮体外,其他相应的酮酸均可生成糖、脂肪或酮体。(3)氧化供能,α-酮酸脱羧后生成脂肪酸,后者按脂肪酸分解途径分解为水和CO2,并释放能量。

12 第12章 核酸的降解和核苷酸代谢

第12章核酸的降解和核苷酸代谢 一、教学大纲基本要求 核酸的酶促降解，水解核酸的有关酶（核酶外切酶、核酶内切酶、限制性内切酶），核苷酸、嘌呤碱、嘧啶碱的分解代谢，嘌呤核苷酸的合成，嘧啶核苷酸的合成，脱氧核糖核苷酸的合成，辅酶核苷酸的合成。 二、本章知识要点 (一)核酸的酶促降解 核酸酶（nucleases）：是指所有可以水解核酸的酶，在细胞内催化核酸的降解，以维持核酸（尤其是RNA）的水平与细胞功能相适应。食物中的核酸也需要在核酸酶的作用下被消化。 核酸酶按照作用底物可分为：DNA酶（DNase）、RNA酶（Rnase）。 按照作用的方式可分为：核酸外切酶和核酸内切酶，前者指作用于核酸链的5‘或3’端，有５’末端外切酶和３’末端外切酶两种；后者作用于链的内部，其中一部分具有严格的序列依赖性（4～8 bp），称为限制性内切酶。 核酸酶在DNA重组技术中是不可缺少的重要工具，尤其是限制性核酸内切酶更是所有基因人工改造的基础。 （二）核苷酸代谢 1.核苷酸的生物学功能 ①作为核酸合成的原料，这是核苷酸最主要的功能；②体内能量的利用形式；③参与代谢和生理调 节；④组成辅酶。 核苷酸最主要的功能是作为核酸合成的原料，体内核苷酸的合成有两条途径，一条是从头合成途径，一条是补救合成途径。肝组织进行从头合成途径，脑、骨髓等则只能进行补救合成，前者是合成的主要途径。核苷酸合成代谢中有一些嘌呤、嘧啶、氨基酸或叶酸等的类似物，可以干扰或阻断核苷酸的合成过程，故可作为核苷酸的抗代谢物。不同生物嘌呤核苷酸的分解终产物不同，人体内核苷酸的分解代谢类似于食物中核苷酸的消化过程，嘌呤核苷酸的分解终产物是尿酸。嘧啶核苷酸的分解终产物是β-丙氨酸或β-氨基异丁酸。核苷酸的合成代谢受多种因素的调节。 (1)嘌呤核苷酸代谢①嘌呤核苷酸的合成代谢：体内嘌呤核苷酸的合成有两条途径，一是从头合成途径，一是补救合成途径，其中从头合成途径是主要途径。 嘌呤核苷酸合成部位在胞液，合成的原料包括磷酸核糖、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、一碳单位及CO2等。主要反应步骤分为两个阶段：首先合成次黄嘌呤核苷酸（IMP），然后IMP再转变成腺嘌呤核苷酸（AMP）与鸟嘌呤核苷酸（GMP）。嘌呤环各元素来源如下：N1由天冬氨酸提供，C2由N10-甲酰FH4提供、C8由N5，N10-甲炔FH4提供，N3、N9由谷氨酰胺提供，C4、C5、N7由甘氨酸提供，C6由CO2提供。 嘌呤核苷酸从头合成的特点是：嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子基础上逐步合成的，不是首先单独合成嘌呤碱然后再与磷酸核糖结合的。反应过程中的关键酶包括PRPP酰胺转移酶、PRPP合成酶。PRPP酰胺转移酶是一类变构酶，其单体形式有活性，二聚体形式无活性。IMP、AMP及GMP使活性形式转变成无活性形式，而PRPP则相反。从头合成的调节机制是反馈调节，主要发生在以下几个部位：嘌呤核苷酸合成起始阶段的PRPP合成酶和PRPP酰胺转移酶活性可被合成产物IMP、AMP及GMP等抑制；在形成AMP 和GMP过程中，过量的AMP控制AMP的生成，不影响GMP的合成，过量的GMP控制GMP的生成，不影响AMP的合成；IMP转变成AMP时需要GTP，而IMP转变成GMP时需要ATP。 ②嘌呤核苷酸的补救合成：反应中的主要酶包括腺嘌呤磷酸核糖转移酶（APRT），次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶（HGPRT）。嘌呤核苷酸补救合成的生理意义：节省从头合成时能量和一些氨基酸的消耗；体内某些组织器官，例如脑、骨髓等由于缺乏从头合成嘌呤核苷酸的酶体系，而只能进行嘌呤核苷酸的补

一些重金属降解

来源：本站发布日期：2012-9-15 16:23:20 发布者：管理员黑苦荞保健茶受重金属元素污染程度由高到低表现为铅、铬、镉。其中黑苦荞叶芽茶和黑苦荞全株茶的重金属污染较为严重,黑苦荞全胚茶未受重金属污染。结合苦荞保健茶的原料和生产工艺分析,可以看出加入苦荞茎、叶或叶芽的黑苦荞保健茶重金属污染较严重,而只利用苦荞麦米制作而成的全 胚茶则无重金属污染。 由此可初步推断出黑苦荞茎、叶或叶芽中重金属元素含量可能较高。这需要进一步分析验证。由于农产品受重金属污染的来源比较复杂,下一步研究应明确黑苦荞茶中的重金 属污染与农业土壤或生产工艺之间的关系。 黑苦荞茎、叶、花、果中不仅富含其它粮食作物中几 乎没有的芦丁（VP）及硒元素(Se)，同时还含有19种氨基酸、9种脂肪酸（VF）、丰富的膳食纤维、叶绿素、粗蛋白,并且矿物质及微量元素含量合理，并且不含糖和胆固醇，其营养成分更是远远优于大米，小麦，玉米，大豆和肉类等普通食物，属天然珍贵的营养饮品。凉山的珍稀品种珍珠黑苦荞是苦荞麦中的极品，其营养保健价值更是普通苦荞麦的5～10倍！https://www.wendangku.net/doc/cb13718796.html,

从20多个玉米品种中筛选出来“超甜38”，该品种能够将土壤中的重金属元素吸收到茎和叶中，但对玉米籽粒的影响很小。 对秸秆、花生壳等农业废弃物进行改性，以增强其吸附性，随后在汇入东江的支流中建立堤坝，利用改性后的农业废弃物吸附重金属元素。 “广东省能够拨款400亿治理珠江，而治理土壤污染就远远未到这个数。”党志表示，土壤污染治理成效短期内不可见，这是土壤治理方面投入不足的重要原因。 南方日报报道：（记者/雷雨实习生/卞德龙通讯员/刘慧婵）镉大米、毒蔬菜、血铅超标……这些近年来频发的污染事件，让人闻之色变，其深层次原因是日益严重的重金属污染。在刚刚揭晓的2011年度广东省科学技术奖自然科学类一等奖中，就有一项成果有望破解土壤重金属污染的难题。 这项名为“污染物在土壤中的环境化学行为与修复机理 研究”的项目，由华南理工大学、仲恺农业工程学院、中国科学院地球化学研究所、广东省生态环境与土壤研究所等单位联合完成。针对我省人多地少、土壤重金属污染突出的现状，该新技术的最大特点是利用经济作物玉米，“一边生产一边修复”，实现对重金属—有机物复合污染的土壤修复。 玉米充当去污先锋

(完整版)系统动力学模型案例分析

系统动力学模型介绍 1.系统动力学的思想、方法 系统动力学对实际系统的构模和模拟是从系统的结构和功能两方面同时进行的。系统的结构是指系统所包含的各单元以及各单元之间的相互作用与相互关系。而系统的功能是指系统中各单元本身及各单元之间相互作用的秩序、结构和功能，分别表征了系统的组织和系统的行为，它们是相对独立的，又可以在—定条件下互相转化。所以在系统模拟时既要考虑到系统结构方面的要素又要考虑到系统功能方面的因素，才能比较准确地反映出实际系统的基本规律。系统动力学方法从构造系统最基本的微观结构入手构造系统模型。其中不仅要从功能方面考察模型的行为特性与实际系统中测量到的系统变量的各数据、图表的吻合程度，而且还要从结构方面考察模型中各单元相互联系和相互作用关系与实际系统结构的一致程度。模拟过程中所需的系统功能方面的信息，可以通过收集，分析系统的历史数据资料来获得，是属定量方面的信息，而所需的系统结构方面的信息则依赖于模型构造者对实际系统运动机制的认识和理解程度，其中也包含着大量的实际工作经验，是属定性方面的信息。因此，系统动力学对系统的结构和功能同时模拟的方法，实质上就是充分利用了实际系统定性和定量两方面的信息，并将它们有机地融合在一起，合理有效地构造出能较好地反映实际系统的模型。 2.建模原理与步骤

(1)建模原理 用系统动力学方法进行建模最根本的指导思想就是系统动力学的系统观和方法论。系统动力学认为系统具有整体性、相关性、等级性和相似性。系统内部的反馈结构和机制决定了系统的行为特性，任何复杂的大系统都可以由多个系统最基本的信息反馈回路按某种方式联结而成。系统动力学模型的系统目标就是针对实际应用情况，从变化和发展的角度去解决系统问题。系统动力学构模和模拟的一个最主要的特点，就是实现结构和功能的双模拟，因此系统分解与系统综合原则的正确贯彻必须贯穿于系统构模、模拟与测试的整个过程中。与其它模型一样，系统动力学模型也只是实际系统某些本质特征的简化和代表，而不是原原本本地翻译或复制。因此，在构造系统动力学模型的过程中，必须注意把握大局，抓主要矛盾，合理地定义系统变量和确定系统边界。系统动力学模型的一致性和有效性的检验，有一整套定性、定量的方法，如结构和参数的灵敏度分析，极端条件下的模拟试验和统计方法检验等等，但评价一个模型优劣程度的最终标准是客观实践，而实践的检验是长期的，不是一二次就可以完成的。因此，一个即使是精心构造出来的模型也必须在以后的应用中不断修改、不断完善，以适应实际系统新的变化和新的目标。 (2)建模步骤 系统动力学构模过程是一个认识问题和解决问题的过程，根据人们对客观事物认识的规律，这是一个波浪式前进、螺旋式上升的过程，因此它必须是一个由粗到细，由表及里，多次循环，不断深化的过程。系统动力学将整个构模过程归纳为系统分析、结构分析、模型建立、模型试验和模型使用五大步骤这五大步骤有一定的先后次序，但按照构模过程中的具体情况，它们又都是交叉、反复进行的。 第一步系统分析的主要任务是明确系统问题，广泛收集解决系统问题的有关数据、资料和信息，然后大致划定系统的边界。 第二步结构分析的注意力集中在系统的结构分解、确定系统变量和信息反馈机制。 第三步模型建立是系统结构的量化过程(建立模型方程进行量化)。 第四步模型试验是借助于计算机对模型进行模拟试验和调试，经过对模型各种性能指标的评估不断修改、完善模型。 第五步模型使用是在已经建立起来的模型上对系统问题进行定量的分析研究和做各种政策实验。 3.建模工具 系统动力学软件VENSIM PLE软件 4.建模方法 因果关系图法 在因果关系图中，各变量彼此之间的因果关系是用因果链来连接的。因果链是一个带箭头的实线(直线或弧线)，箭头方向表示因果关系的作用方向，箭头旁标有“+”或“-”号，分别表示两种极性的因果链。

菌群 FYD 降解偏二甲肼的动力学研究

范春华，王力，夏本立，谢珊珊，李建伟 文章编号：１００６-９９４１（２０１４）０５-０６３０-０５ 菌群ＦＹＤ降解偏二甲肼的动力学研究 范春华，王 力，夏本立，谢珊珊，李建伟 （总装备部推进剂检测与防护中心，北京１００１０１） 摘 要：用Ｈａｌｄａｎｅ生长抑制动力学模型模拟了偏二甲肼（ＵＤＭＨ）高效降解菌群（ＦＹＤ）的生长动力学过程，用Ａｎｄｒｅｗｓ非竞争性底物抑制动力学模型模拟了ＵＤＭＨ的降解动力学过程，拟合出动力学方程。通过拟合方程计算了比生长速率与比降解速率。结果表明，ＵＤＭＨ初始浓度为４３．６９８０ｍｇ·Ｌ－１ 时，菌群有最大比生长速率，ＵＤＭＨ初始浓度为５０．２２６１ｍｇ·Ｌ－１ 时，ＵＤＭＨ有最大比降解速率，理论值接近于实验值的５０ｍｇ·Ｌ－１ 。菌群ＦＹＤ降解ＵＤＭＨ的产率系数为０．２２９，反映了菌群ＦＹＤ对ＵＤＭＨ的耐受性和利用情况。比生长速率与比降解速率的线性关系表明，在菌群ＦＹＤ降解ＵＤＭＨ过程中存在物料平衡，细胞生长随ＵＤＭＨ浓度的变化存在合理性。 关键词：物理化学；偏二甲肼（ＵＤＭＨ）；动力学；生物降解；高效菌群中图分类号：ＴＪ５５；ＴＱ８５＋ ．４；Ｏ６４ 文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６-９９４１．２０１４．０５．０１０ 收稿日期：２０１４-０１-１３；修回日期：２０１４-０２-２４ 基金项目：总装备部后勤部２００９年度资助（ＺＨ２００９０４５） 作者简介：范春华（１９８７－），男，工程师，主要从事液体推进剂检测、防护及特种污染治理研究。ｅ-ｍａｉｌ：ｃｈｕｎｈｕａ．ｆａｎ＠１６３．ｃｏｍ １ 引 言 偏二甲肼（（ＣＨ３）２ＮＮＨ２，ＵＤＭＨ）是目前被广泛应用的液体推进剂。偏二甲肼属于高毒物质，易通过吸入、接触和误食等引起中毒。长期接触低浓度偏二甲肼，会出现注意力不集中、记忆力减退、食欲不振、肝功能异常等症状 ［１－２］ 。在偏二甲肼的生产使用过程中 会产生大量的废水，偏二甲肼废水为难降解有毒废水，废水成分复杂，主要污染物有二甲胺、偏腙、亚硝基二甲胺、二甲基二氮烯、四甲基四氮烯、乙醛二甲基腙等十几种组分，其中亚硝基二甲胺是强致癌物质 ［３－４］ 。 偏二甲肼废水的传统处理方法，如活性炭吸附法、离子交换法、化学焚烧法、臭氧氧化法、氯化法等，存在运行成本高、安全系数低等问题 ［５］ 。本课题组从驯化 的活性污泥中分离筛选出偏二甲肼高效降解菌，并以此构建了偏二甲肼高效降解菌群（ＦＹＤ），利用ＦＹＤ处理偏二甲肼废水，取得了理想效果 ［６］ 。 为深入了解微生物复杂的代谢本质，本研究用Ｈａｌｄａｎｅ生长抑制动力学模型模拟菌群ＦＹＤ的生长动力学过程，用Ａｎｄｒｅｗｓ非竞争性底物抑制动力学模型模拟偏二甲肼的降解动力学过程，拟合出动力学方 程，通过对模型的分析得出微生物新陈代谢与偏二甲肼浓度的变化关系，对于偏二甲肼废水的生物处理具有指导意义。 ２ 模型建立 ２．１ 模型建立原则 微生物降解动力学行为表现为以下几个方面：一是细胞生长消耗，用以合成新的细胞；二是细胞维持基本生命活动的基质消耗；三是用于合成代谢产物的基质消耗 ［７］ 。故降解动力学模型一般由三部分组成： （１） 生长模型；（２）产物生成模型；（３）基质消耗模型。按建模方式将动力学分为三类：（１）机制模型；（２）数学拟合模型；（３）正规模型。微生物反应过程非常复杂，建立机制模型几乎不可能。而数学拟合模型建模较为简便，便于分析验证，易实现计算机自动化，因此应用最为广泛。通过建模可更深刻了解微生物复杂的代谢本质，寻找最合适的操作条件，实现降解过程的最优化控制。 ２．２ 菌群ＦＹＤ生长动力学模型建立 研究表明由于偏二甲肼的毒性，复合菌群ＦＹＤ的停滞期随着偏二甲肼浓度的升高而延长。累计降解率随偏二甲肼初始浓度的升高，先上升后下降 ［６］ 。从出 水水质的检测结果可以看出，亚硝基二甲胺等有害降解产物浓度很低，因此设定偏二甲肼为菌群生长单一限制基质，并假设在反应过程中培养基中的溶解氧是 ０ ３６ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｅｒｇｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．５，２０１４（６３０－６３４）含能材料https://www.wendangku.net/doc/cb13718796.html,

生物化学第八章蛋白质分解代谢习题

第八章蛋白质分解代学习题 (一)名词解释 1．氮平衡(nitrogen balance) 2．转氨作用(transamination) 3．尿素循环(urea cycle) 4．生糖氨基酸： 5。生酮氨基酸： 6．一碳单位(one carbon unit) 7．蛋白质的互补作用 8．丙氨酸–葡萄糖循环(alanine–ducose cycle) (二)填空题 1．一碳单位是体甲基的来源，它参与的生物合成。 2．各种氧化水平上的一碳单位的代载体是，它是的衍生物。 3.氨基酸代中联合脱氨基作用由酶和酶共同催化完成。 4.生物体的蛋白质可被和共同降解为氨基酸。 5.转氨酶和脱羧酶的辅酶是 6.谷氨酸脱氨基后产生和氨，前者进入进一步代。 7.尿素循环中产生的和两种氨基酸不是蛋白质氨基酸。 8.尿素分子中2个氮原子，分别来自和。 9.氨基酸脱下氨的主要去路有、和。 10.多巴是经作用生成的。 11.生物体中活性蛋氨酸是，它是活泼的供应者。 12.氨基酸代途径有和。 13．谷氨酸+( )→( )+丙氨酸，催化此反应的酶是：谷丙转氨酶。 (三)选择题 1．尿素中2个氮原子直接来自于。 A．氨及谷氨酰胺B．氨及天冬氨酸C．天冬氨酸及谷氨酰胺 D．谷氨酰胺及谷氨酸E．谷氨酸及丙氨酸 2．鸟类和爬虫类，体NH3被转变成排出体外。 A．尿素B．氨甲酰磷酸C．嘌呤酸D．尿酸

3.在鸟氨酸循环中何种反应与鸟氨酸转甲氨酰酶有关? 。 A．从瓜氨酸形成鸟氨酸B．从鸟氨酸生成瓜氨酸 C．从精氨酸形成尿素D．鸟氨酸的水解反应 4．甲基的直接供体是。 A．蛋氨酸B．半胱氨酸 S腺苷蛋氨酸D．尿酸 C．- 5．转氨酶的辅酶是。 A．NAD+D．NADP+C．FAD D．磷酸吡哆醛 6．参与尿素循环的氨基酸是。 A．组氨酸B．鸟氨酸C．蛋氨酸D．赖氨酸 7．L–谷氨酸脱氢酶的辅酶含有哪种维生素? 。 A．维生素B1B·维生素B2C维生素B3D．维生素B5 8．磷脂合成中甲基的直接供体是。 A．半胱氨酸B．S–腺苷蛋氨酸C．蛋氨酸D．胆碱 9．在尿素循环中，尿素由下列哪种物质产生? 。 A．鸟氨酸B．精氨酸C瓜氨酸D．半胱氨酸 10．组氨酸经过下列哪种作用生成组胺的? 。 A．还原作用B．羟化作用C．转氨基作用D．脱羧基作用 (四)完成反应式 1．谷氨酸+NAD(P)++H2O→()+NAD(P)H+NH3；催化此反应的酶是：( ) 2．谷氨酸+NH3+A TP→()+( )+Pi+H2O；催化此反应的酶是：( ) 3．谷氨酸+( )→()+丙氨酸；催化此反应的酶是：谷丙转氨酶 (七)问答题 1．举例说明氨基酸的降解通常包括哪些方式? a酮戊二酸是如何转变成谷氨酸的，有哪些酶和辅因子参与? 2．用反应式说明- 3．什么是尿素循环，有何生物学意义? 4．什么是必需氨基酸和非必需氨基酸? 5．为什么说转氨基反应在氨基酸合成和降解过程中都起重要作用?， 6．为什么细胞没有一种对所有的氨基酸都能作用的氧化脱氨基酶? 7．提高天冬氨酸和谷氨酸的合成会对TCA循环产生何种影响?细胞会怎样应付这种状况?

遮光对叶绿素和植物干重的影响原因分析

遮光对叶绿素和植物干重的影响原因分析 (2014-07-13 11:03:00) 转载▼ 试题问题：试题中出现了遮光对叶绿素和植物干重的影响，特别是对叶绿素a/b的影响，这样的结果如何解释呢？类似的试题江苏高考试题也出现过。 学情分析：学生对光照强度对植物光合速率的影响比较熟悉，但对遮光对叶绿素和植物干重的机理不清楚。 植物种类不同，进行光合作用的光饱和点也不同，对于阳生植物，充足的光照有利于生长，但超过光饱和点的光照会产生光破坏；对于阴生植物，夏季充足的光照，对生长尤其不利。因此，对植物进行遮光处理，会达到增产增收的目的。 1．遮光后叶绿素a/b比值的变化 从叶绿素吸收光谱图可知，叶绿素a在红光部分的吸收带较叶绿素b偏向长波方面，且吸收光谱带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a宽。 在遮光的条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加，所以提高叶绿素b的含量（叶绿素b主要存在于集光色素蛋白中，主要是吸收、传递光能），更利于吸收蓝紫光，所以叶绿素a/b的比值降低，弱光下的吸收能力就增强。 叶绿素a和叶绿素b的合成、分解速度影响了叶绿素a/b的比值，但调节叶绿素a/b的比值主要通过相互转化实现。在遮光条件下，叶绿素a向叶绿素b 的转化加快（叶绿素a水解形成脱植基叶绿素a，脱植基叶绿素a再转化为脱植基叶绿素b，最后合成叶绿素b），从而降低了叶绿素a/b的比值。 弱光下叶绿素b的相对含量增高有其生理适应，有利于对弱光的利用。 2．遮光后植物体内叶绿素含量增加

叶绿素含量受到光照、温度、矿质元素、逆境等外界因素及核基因、质基因等内在因素的共同影响，在外部因素中光对叶绿素的合成与分解起主导作用。 将大白菜放在光下几天后会变成绿色，放在避光处又会变成黄色，可以证明植物体中叶绿素的合成和分解处于一个动态平衡中，叶绿体光照后，才能顺利地合成叶绿素，但形成叶绿素所要求光照强度相对较低，除680 nm以上波长以外，可见光中各种波长的光照都能促使叶绿素形成，光过强反而会发生光氧化而受破坏。 在遮光条件下，集光色素蛋白在光合单位中的相对含量会增加，从而导致结合态叶绿素增加。与此同时，降低了叶绿素的降解和光氧化，所以遮光后叶绿素的含量会增加。 3．遮光对植物体内干物质形成的影响 遮光的目的不是单纯地为了减少植物光照的时间，而是为植物的生长创造一个合适的光饱和条件，从而增加植物体内叶绿素的含量，提高光合速率，降低呼吸速率，以达到积累更多有机物的目的。 遮光的同时，还可以降低植物生长环境的温度，一般来说，低温有利于植物体内糖类、淀粉类以及植物体内特有的某些物质的积累。如春季和秋季的西红柿口感要比夏季的好，其中一个原因就是春秋季节的光照强度低于夏季，气温也低于夏季，糖类物质得以贮存。

系统动力学优化方法案例研究

系统动力学优化方法案例研究 1研究背景 农业生态系统是由自然生态系统和社会经济系统组成的复杂系统，它的发展受人类、社会、经济、政策、科技和自然等因素综合作用，呈现高度非线性、多回路、复杂的动态特性。农业生态系统的优化管理就是对农业生产进行合理的人为干预，通过政策实施和技术支撑，对系统结构和功能进行合理调控，使农业生态系统处于安全与健康状态，为人类提供持续的生态服务、满足人类生存和发展需求。 禹城农业生态系统为县级尺度的生态系统。全市拥有耕地52927 hm2，全市总人口499755人，其中农业人口415913人。土地平坦，水资源丰富，适合农业生产，经济以农业为主，农业长期以种植业为主，20世纪90年代，粮食单产稳定在12000kg/hm2以上，畜牧业有了较快发展，逐步呈现农牧结合的良好态势，到2000年种植业产值和畜牧业产值在农业生产总产值中分别占到65.0%和29.8%。种植业以小麦、玉米为主，部分为棉花、蔬菜、瓜果等经济作物，养殖业以牛、猪、鸡为主。目前，随着我国农业发展进入新阶段，面临新一轮农业结构调整，根据区域资源特点及我国优势农产品区划，禹城市既是粮食生产优势产区，同时也是畜牧业生产的优势产区，种植业子系统和养殖业子系统是禹城市农业生态系统两个最主要的子系统，种植业和养殖业的结合也是农业生产最基本的形式。养殖业在农业生态系统中的重要作用，一方面主要表现为提供营养丰富的动物性食品和增加经济收入，另一方面则表现为充分利用种植业副产物，并为种植业提供大量有机肥从而可适当减少化肥用量。种植业和养殖业的有机结合，有利于减少工业辅助能的投入，能够提高抵抗自然灾害和社会经济风险的能力，可以增加系统的稳定性。运用系统动力学方法优化并调控种植业和养殖业内部组分结构比例，协调种植业和养殖业两个子系统之间的相互关系，探讨实现系统的整体高效和良性循环的途径。 2模型的建立与检验 （1）建模思路 应用系统动力学模型对禹城市农牧结合生态系统发展趋势进行动态模拟，并

果蔬叶绿素降解机理研究进展

果蔬叶绿素降解机理研究进展 魏珑 （新疆阿克苏地区质量与计量检测所，新疆阿克苏市843000） 摘要：果蔬的绿色主要来源于叶绿素，叶绿素决定产品的品质特征。由于叶绿素极不稳定的化学性质，使得叶绿素在果蔬贮藏、加工和货架期极易发生降解导致果蔬褪色或变色，影响产品质量。本文对影响叶绿素降解因素、叶绿素降解的可能机制及途径等研究现状进行概述，探讨控制绿色损失的方法，为叶绿素的进一步研究和相关产品开发提供理论依据。 关键词：叶绿素；影响因素；控制措施 The Degradation Mechanism Research Of Chlorophyll On Fruits And Vegetables WEI Long (Quality and Measurement Detection Center of Aksu Prefecture Xinjiang Aksu 843000) Abstract: The chlorophyll are most from the fruit and vegetable, chlorophyll decided to product quality characteristics. Because of the chlorophyll very unstable chemistry, making the chlorophyll in vegetable and fruit storage, processing and shelf life easily happened to fade or discoloration degradation fruit and vegetable, affect the quality of products. In this paper, the factors influencing the chlorophyll degradation, the possible mechanism and way of chlorophyll degradation research status are summarized, such as study method to control the loss of green, for chlorophyll provide theoretical basis for the further research and related product development. Keywords: Chlorophyll; Influence factors; Control measures 1前言 果蔬的色泽是构成其产品品质的重要因素，也是检验果蔬成熟衰老的依据。色泽不仅反映果蔬的新鲜度，还可促进人们的食欲，美丽天然的食品颜色是优质果蔬的一个重要特征。果蔬的绿色主要来源于叶绿素，叶绿素决定了产品的品质特征，同时还具有改善便秘、降低胆固醇、抗突变等生理功能。而叶绿素在果蔬贮藏、加工和货架期极易褪色或者变色，严重影响了产品质量，同时也大大降低了商品价值。因此叶绿素稳定性研究对果蔬产业化应用变得越来越重要，同时也是食品科学、医药保健领域的重要研究课题之一。本文根据国内外研究报道，对影响叶绿素降解的因素进行概述，探讨果蔬护绿的方法。 2加工贮存过程中影响果蔬叶绿素降解的因素 2.1 光 在活体植物中，叶绿素得到了很好的保护，既可以发挥光合作用，又不会发生降解。但离体叶绿素对光照很敏感，光和氧气作用可导致叶绿素不可逆的分解。相关文献[1]已初步证实了叶绿素的光降解机制，在自然条件或以胶态分子团存在的水溶液中，叶绿素在有氧的条件下，可进行光氧化而产生自由基，因此一些研究人员认为叶绿素的光氧化降解必需有氧分子参与，而且其降解速率随氧分子浓度的升高而加快。单线态氧和羟基自由基是叶绿素光化学反应的活性中间体，可与叶绿素吡咯链作用而进一步产生过氧自由基和其他自由基，最终可导致卟啉环和吡咯链的分解既而造成颜色的褪去。当然影响光氧化的因素有很多，比如体系中的水分、温度、光照时间、光照强度、光的波长范围等，在这些影响因素中主要有光照时间、光照强度、光的波长范围、氧的浓度。目前在此方面的研究主要集中在自然光(复合光)对色素的影响，而且大多数研究不是很深入。对于单色光(不同波段的光)对叶绿素稳定性

十七集总催化重整反应动力学模型研究_模型的建立

第15卷　第1期 石油化工高等学校学报 Vol.15　No.1 2002年3月 JOURNAL　OF　PETROCHEMICAL　UN IV ERSITIES Mar.2002 文章编号:1006-396X(2002)01-0015-03 十七集总催化重整反应动力学模型研究(Ⅰ) ———模型的建立 丁福臣1,　周志军1,　杨桂忠1,　靳广洲1,　郑灌生2,　盖增旗2 (1.北京石油化工学院化学工程系,北京102600;　2.中国石化北京燕山石油化工股份有限公司炼油厂,北京102500) 摘　要:　按照集总理论的指导原则,从催化重整反应机理出发,提出了包含17个集总组分的催化重整反应网络,将重整物料按分子大小集总为C6、C7、C8和C+9,每一个碳数的化合物又划分为正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳香烃4个集总,裂化产物C-5作为一个集总。集总组分与组分之间主要发生烷烃脱氢环化、环烷烃脱氢芳构化、烷烃异构化和加氢裂化反应,简化了一些发生几率小或对过程影响小的反应,如芳香烃和环烷烃的开环裂化反应、C-5组分的二次裂化反应等。以此反应网络建立的动力学模型比较简单实用,能更好地预测产品的芳烃产率分布和汽油辛烷值。 关键词:　催化重整;　动力学模型;　集总 中图分类号:　O643.38 文献标识码:A 催化重整作为生产芳烃和高辛烷值汽油的主要途径,同时为炼厂提供了大量的副产氢气,在炼油化工企业占有举足轻重的地位。动力学模型的研究与开发对于重整装置的反应器设计,产物组成和产品质量的预测,以及优化生产操作,能带来巨大的经济效益,因此是工艺技术研究的重要方面。 在催化重整过程中,构成重整物料的组分繁多,单体烃化合物达二三百种,有众多连串和并行反应同时交叉进行,构成复杂的反应网络体系,而且反应体系间发生强偶联,给动力学研究造成很大困难。1959年,Smith首先采用四组分简化处理催化重整动力学[1],Wei等人进一步提出和完善了集总理论(Lumping)[2],使复杂反应体系的动力学研究有了突破性的进展。所谓集总理论,即是将体系中那些动力学性质相似的组分用一个虚拟组分来代替,然后构造这些虚拟集总组分的反应网络,研究它们的动力学。 近年来,国内外学者对催化重整反应机理进行了大量的研究,简化了动力学表征的方法,并在此基础上开发了许多重要的催化重整反应模型,有的并已成功地应用于工业生产过程中。具有代表性的模 收稿日期:2001-03-19 作者简介:丁福臣(1964-),男,山东郓城县,副教授,硕士。型有:Smith的四集总模型[1]、Ramage等的十三集总模型[3]、翁惠新等的十六集总模型[4]、Froment的二十八集总模型[5]等。有些模型已开发出应用软件,成功地用于工业过程的离线优化或在线控制,为企业创造了巨大的经济效益。 本文根据集总理论原则,在研究重整反应机理的基础上,提出十七集总组分的催化重整反应网络及动力学模型,以更好地预测产品的芳烃产率分布和汽油辛烷值。 1　组分集总和反应网络模型 根据催化重整反应机理和反应的动力学及热力学特点,为满足实际应用的需要,本着尽量简化和实用的原则,提出十七集总反应动力学模型,主要基于以下考虑: (1)　重整物料中C5及C5以下组分含量少,一般为裂化反应产物,对重整反应影响小,可归并为一个集总组分C-5。 (2)　根据集总理论的原则,反应特性相差大的组分应分别集总[2]。Ramage[3]在十三集总模型中,认为C6～C8同类烃的反应特性相差较大,应分别集总,而C8及C8以上的同类烃反应规律非常相近,可作为一个集总组分处理。翁惠新等[4]在十六集总模型中也引用了这样的做法。但本文考虑到模型的

是因为树叶里参与光合作用的主要化学物质叶绿素降解

是因为树叶里参与光合作用的主要化学物质叶绿素降解，转运回树干、树根储存起来；而平时担任光合作用辅助角色的化学物质类胡萝卜素、叶黄素的颜色（橙色或黄色）呈现出来。 一天，我在龙川广场玩。只见有许多银杏树。银杏树的叶子像一把把小扇子，十分漂亮。可是，有的银杏树硕果累累，有的却是"光杆司令",这是什么原因呢？一个问号出现在我的脑海里：为什么有的银杏树结果而有的不结果呢？ 我十分疑惑，赶紧跑回家，急切地想知道答案。我请教了爸爸妈妈，可他们都不知道。我便找了一本百科全书，在书上得到了答案。原来，银杏树是一种十分古老的树种，有“活化石”之称，可是我们经常看到许多银杏树生长多年却不见结果。这是因为银杏树有雌雄之分，雄树只开雄性的花，雌树只开雌性的花，而雄树只有在接受雌花的花粉受精后才会结果，一棵银杏由种植到成熟要经过多年，银杏的果实中，果皮是一层白色的硬果，所以银杏也叫白果。 看了这些资料，我仿佛拨开云雾看到了青天，立刻恍然大悟。原来植物也有这么多的秘密啊！也让我知道了，在生活中一定要多观察，才能从大自然中学到许多知识。 原来银杏树也蕴含这这么有趣的科学知识啊，我终于掀开了银杏树的神秘面纱！ 回到家里，我赶紧翻了翻书，终于破开了这个谜底，树叶中含有很多色素，如叶绿素、叶黄素、胡萝卜素等。叶绿素颜色较深，在夏天常常盖住了其他色素而显出油绿的颜色，但当秋天来临，这时阳光依旧强烈，温度却慢慢降低，叶绿素就会因为遭到破坏而渐渐消失，这时黄色的叶黄素、胡萝卜素就显示出来，秋天的叶子变黄就是这个道理。 现在，银杏叶一点一点地变黄了。如果仔细观察，就会发现银杏叶最先黄的是扇形的边，就如同人老了，头发先开始变白。后来，那一圈淡淡的黄色开始一点一点向内侵蚀绿色，它无时无刻不在向内扩张，可能是我们认真读书时，也可能是我们开心谈笑时……总之，时光大齿轮一直在不停地转，它的缓缓流逝使银杏叶慢慢地变黄了 入秋以后，许多植物叶子的颜色由绿色变成了黄色，这是什么原因呢？要想知道这个原因，首先了解叶子里除了含有绿色的叶绿素外，还含有橙黄色的类胡萝卜素。这两类色素都分布在叶绿素体内。在一般情况下，叶子里的含量远远超过类胡萝卜素，类胡萝卜素的橙黄色被叶绿素的绿色完全遮盖起来，所以，叶子通常都是绿色的。叶绿素的“寿命”很短，很容易受到环境的影响而被破坏。秋天，叶子受到低温影响，叶绿素生产的速度大大下降，而类胡萝卜素的“寿命”比较长，相对叶绿素的减少，它的黄色开始呈现 树叶变色的原因与其蕴含的化学物质—叶绿素有关。当秋天来临时，白天的时间比夏天较短，而气温更亦较低，树叶因此停止制造叶绿素，剩余的养分输送到树干和树根中储存。 树叶中缺少了绿色的叶绿素，与此同时，其它化学色素因而显现出来，所以我们多看到黄和褐等颜色的树叶

vensim案例

第四章 系统动力学仿真模型 由于上海地区的汽车市场只是全国市场的一部分，其供应系统除了上海本地汽车生产企业之外，还有全国各地的汽车企业。随着加入WTO ，汽车产业逐步放开，将使我国的汽车市场成为国际市场的一部分，而价格也将与国际市场接轨。另外世界汽车市场上潜在的生产能力极大，总体上已经形成生产过剩的卖方市场。因此上海地区的汽车市场主要是需求问题。研究上海市私车发展的主要问题也将是需求问题。本文建立上海地区私车变化的系统动力学模型，从需求方面来研究上海市的私车发展。 §4.1 系统分析 §4.1.1 系统边界的确定 系统动力学分析的系统行为是基于系统内部要素相互作用而产生的，并假定系统外部环境的变化不给系统行为产生本质的影响，也不受系统内部因素的控制。因此系统边界应规定哪一部分要划入模型，哪一部分不应划入模型，在边界内部凡涉及与所研究的动态问题有重要关系的概念模型与变量均应考虑进模型；反之，在界限外部的那些概念与变量应排除在模型之外。 图4-1 上海市私家车系统组成结构图 根据系统论原理，一个完整的城市居民私家车消费系统不仅包括汽车的流通、交换和消费等环节，而且还包括城市人口、经济、社会环境和消费政策、公交等其他指系统，它是一个复杂的社会经济大系统（图4-1）。只有建立一个适合于该系统的动态分析模型，才可能全面准确地研究系统中各因素间的相互作用关系和它们对系统行为的影响。 根据系统建模的目的，本文研究系统的界限大体包括以下内容： 私车的需求量 私车的报废量 私车的市场保有量 私车的价格 私车的使用费用 私车的上牌费用 牌照限额 居民人均可支配收入 上海市人口数量 上海市总户数 私车发展系统 城市公交系统 城市市政系统 汽车市场系统 人口经济系统

降解DMP模拟动力学结果

4.2石墨烯/WO3/TNAs光电极光催化降解DMP的动力学研究 对石墨烯/WO3/TNAs光电极光催化降解DMP进行动力学模拟，可以更深入地了解的降解反应过程。通常光催化反应符合Langmuir-Hinshwood动力学方程（式4-1）， r =κK A C A/(1+K A C A) （4-1）式中，K A为物质A在光电极表面的吸附平衡常数，C A为A的浓度。当反应物浓度很低时，r=dC A/dt,积分得式（4-2），为一级反应动力学模型，ln(C0/C t)与t呈线性关系，k =κK A，为光催化氧化的表观速率常数。 ln(C0/C t)= kt(4-2) 当A的浓度很高时，A在光电极表面达到吸附饱和，此时反应速率与反应物浓度无关，为零级动力学模型。反应速率用式（4-3）表示，k0为表观零级速率常数。 r=κ C A=C0-k0t (4-3) 由于本实验所选用的DMP浓度较低，所以使用一级反应动力学模型对石墨烯/WO3/TNAs光电极光催化降解DMP进行研究。 4.2.1.不同电极降解DMP动力学模拟结果 不同光电极降解DMP动力学模拟结果见图4-1,其表观速率常数k和相关系数R2见表4-1。 表4-1不同光电极讲解DMP动力学模拟结果 电极类型一级反应动力学方程k (min×10 ) R TNAs y=0.00637x-0.00737 0.637 0.994 WO3/TNAs y=0.00818x-0.04943 0.818 0.976 RGO/TNAs y=0.00773x-0.03676 0.773 0.990 RGO/WO3/TNAs y=0.0113x-0.0804 1.13 0.960

核酸的降解和核苷酸的代谢

第33章、核酸的降解和核苷酸的代谢(下册P387) 本章重点：熟悉体内核苷酸的来源、分布及多种生物学功能。了解食物中核酸的消化吸收概况。（一）合成代谢：1、熟悉从头合成的概念、原料、进行部位；熟悉从头合成的大致过程及特点。了解从头合成的调节概况。2、了解补救合成的概念、大致过程及生理意义。3、了解嘌呤核苷酸的相互转变。4、熟悉dNDP由NDP（N=A、G、U、C）还原生成的概况。 5、了解多种嘌呤核苷酸抗代谢物（嘌呤类似物、氨基酸类似物及叶酸类似物）的作用原理要点。（二）分解代谢：熟悉嘌呤核苷酸分解代谢的终产物及特点。（一）合成代谢：1、从头合成：熟悉嘧啶核苷酸从头合成的概念、原料、进行部位、大致过程及特点。熟悉dTMP 的生成，了解从头合成的调节要点2、补救合成：了解嘧啶核苷酸补救合成概况。3、抗代谢物：了解三种嘧啶核苷酸抗代谢物（嘧啶类似物、氨基酸类似物及叶酸类似物）的作用原理要点。（二）分解代谢：熟悉嘧啶核苷酸分解代谢的终产物及特点。 本章主要内容： 8-1 核酸和核苷酸的分解代谢 核酸在核酸酶（磷酸二酯酶）作用下降解成核苷酸，核苷酸在核苷酸酶（磷酸单酯酶）作用下分解成核苷与磷酸，然后再在核苷磷酸化酶作用下可逆生成碱基（嘌呤和嘧啶）和戊糖-1-磷酸。 （一）嘌呤碱的分解代谢：P390 图33-2 首先在各种脱氨酶作用下水解脱去氨基（脱氨也可以在核苷或核苷酸的水平上进行），腺嘌呤脱氨生成次黄嘌呤(I)，鸟嘌呤脱氨生成黄嘌呤(X)，I和X在黄嘌呤氧化酶作用下氧化生成尿酸。人和猿及鸟类等为排尿酸动物，以尿酸作为嘌呤碱代谢最终产物；其他生物还能进一步分解尿酸形成尿囊素、尿囊酸、尿素及氨等不同代谢产物。 尿酸过多是痛风病起因，病人血尿酸> 7mg %，为嘌呤代谢紊乱引起的疾病。 可服用别嘌呤醇，结构见P389，与次黄嘌呤相似。别嘌呤醇在体内先被黄嘌呤氧化酶氧化成别黄嘌呤，别黄嘌呤与酶活性中心的Mo（Ⅳ）牢固结合，使Mo（Ⅳ）不易转变成Mo(Ⅵ)，黄嘌呤氧化酶失活，使I和X不能生成尿酸，血尿酸含量下降。（二）嘧啶碱的分解代谢：见P391 图33-3 C：胞嘧啶先脱氨成尿嘧啶U，U再还原成二氢尿嘧啶后水解成β-丙氨酸。 T：胸腺嘧啶还原成二氢胸腺嘧啶后水解成β-氨基异丁酸。 8-2 核苷酸的生物合成 （一）核糖核苷酸的生物合成 （1）从头合成：从一些简单的非碱基前体物质合成核苷酸。 1.嘌呤核苷酸：从5-磷酸核糖焦磷酸（5-PRPP）开始在一系列酶催化下先合成 五元环，后合成六元环，共十步生成次黄嘌呤核苷酸。然后再生成A、G等嘌 呤核苷酸。 2.嘧啶核苷酸：先合成嘧啶环（乳清酸），再与5-PRPP（含核糖、磷酸部分）反 应生成乳清苷酸，失羧生成尿嘧啶核苷酸（UMP），再转变成其他嘧啶核苷酸。 （2）补救途径：利用已有的碱基、核苷合成核苷酸，更经济，可利用已有成分。特别在从头合成受阻时（遗传缺陷或药物中毒）更为重要。 外源或降解产生的碱基和核苷可通过补救途径被生物体重新利用。

蛋白质分解代谢习题答案知识交流

蛋白质分解代谢习题 答案

第七章蛋白质分解代谢习题 问答题 1.试述氨的来源和去路。 1．来源：氨基酸脱氨基作用(体内氨的主要来源);肠道吸收的氨(血氨的主要来源),由蛋白质的腐败作用和肠道尿素经细菌脲酶水解产生的氨;肾小管上皮细胞分泌的氨,主要来自谷氨酰胺;嘌呤和嘧啶的分解代谢。去路：合成尿素;合成非必需氨基酸;合成谷氨酰胺,合成嘌呤或嘧啶。 2.试述尿素的合成过程。 2．尿素主要在肝细胞内合成,其过程有四：(1)氨基甲酰磷酸的合成。(2)瓜氨酸的生成；氨基甲酰磷酸在肝线粒体与鸟氨酸缩合成瓜氨酸。(3)精氨酸的生成：瓜氨酸进入胞液与天冬氨酸缩合后,释放延胡索酸生成精氨酸。(4)精氨酸水解成尿素。 3.试述谷氨酰胺生成和分解的生理意义。 3.谷氨酰胺生成的意义：（1）防止氨的浓度过高。(2)减少对神经细胞的损害。(3)便于运输至组织参与蛋白质、嘌呤、嘧啶的合成。分解意义；利用释放氨生成铵离子而排出过多的酸。它不仅是氨的解毒形式, 也是氨在血中存在和运输形式,同时也是维持酸碱平衡的重要因子。 4.为什么血氨升高会引起肝性脑昏迷(肝昏迷)?

4．血氨升高进入脑内的量增多,可与脑内谷氨酸、α‐酮戊二酸结合,不利于α‐酮戊二酸参与三羧酸循环,导致循环阻塞,阻止ATP的生成,脑细胞因能量供应不足而昏迷。 5.试述α-酮酸的代谢去路。 5.α-酮酸有三条代谢途径：(1)合成非必需氨基酸,α‐酮酸可通过转氨基作用重新合成氨基酸。(2)转变为糖和酮体,除亮氨酸和赖氨酸只生成酮体外,其他相应的酮酸均可生成糖、脂肪或酮体。(3)氧化供能,α-酮酸脱羧后生成脂肪酸,后者按脂肪酸分解途径分解为水和CO2,并释放能量。 6.试述半胱氨酸在体内能转变成哪些物质。 6．半胱氨酸可转变成胱氨酸;参与巯基酶的组成;参与谷胱甘肽的组成和维持其活性;转变成为牛磺酸,与游离胆汁酸结合成结合胆汁酸;转变成PAPS,提供硫酸根参与生物转化。 7.何谓葡萄糖-丙氨酸循环？有何生理意义? 运输形式之一,肌肉中的氨基酸经转氮基作用将氨基转给丙酮酸7．是NH 3 生成丙氨酸,后者经血液运至肝脏,再经联合脱氨基作用，释放出NH3，用于合成尿素。转氨后生成的丙酮酸可经糖异生作用转变为葡萄糖。葡萄糖由血液运到肌肉组织，沿糖分解代谢途径生成丙酮酸，然后再接受氨变为丙氨酸。丙氨酸和葡萄糖反复地在肌肉与肝脏之间进行氨的转运，故将这一途径成为丙氨酸-葡萄糖循环。通过此循环,既使肌肉中的氨以无毒的丙氨酸形式运输到肝,同时,肝又为肌肉提供了生成丙酮酸的葡萄糖,因此具有重要的意义。