环境生物化学.共22页文档
环境生物化学
氨基酸；分子中同时含有氨基和羧基的有机化合物（或分子中含有氨基的羧酸），叫氨基酸。
两性电解质；氨基酸分子既含有酸性的-COOH，又含有碱性的-NH2。
前者能提供质子变成-COO-，后者能接受质子变成-NH+3。
因此，被称为两性电解质。
等电点；使分子处于兼性分子状态，在电场中不迁移（分子的净电荷为零）的pH值，称为该分子的等电点。
茚三酮反应；在加热条件下，氨基酸或肽与茚三酮反应生成蓝紫色（与脯氨酸反应生成黄色）化合物的反应。
构型；一个有机分子中各个原子特定的空间排布。
这种排布不经过共价键的断裂和重新形成是不会改变的。
蛋白质的一级结构；是指肽链中的氨基酸种类、数量和排列顺序，它是由编码它的基因决定的。
不同蛋白质具有不同的一级结构。
其内容包括：（1）多肽链的数目；（2）每一条多肽链中末端氨基酸的种类；（3）链内和链间二硫键的位置和数目；（4）多肽链中氨基酸的数目、种类和排列顺序。
蛋白质的超二级结构：指二级结构的组合，已知的超二级结构有三种基本形式：αα，βαβ，βββ。
二级结构是通过骨架上的羰基和酰胺基团之间形成的氢键维持的。
结构域：在蛋白质三级结构内的独立折叠单元。
结构域通常都是几个超二级结构单元的组合。
蛋白质的三级结构：蛋白质分子处于它的天然折叠状态的三维构象。
三级结构是在二级结构的基础上进一步盘绕、折叠形成的。
蛋白质的四级结构：多亚基蛋白质的三维结构。
实际上是具有三级结构的多肽链（亚基）以适当方式聚合所呈现出的三维结构。
盐溶：在蛋白质水溶液中，加入少量的中性盐，如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等，会增加蛋白质分子表面的电荷，增强蛋白质分子与水分子的作用，从而使蛋白质在水溶液中的溶解度增大。
这种现象称为盐溶。
凝胶电泳：以凝胶为介质，在电场作用下分离蛋白质或核酸等分子的分离纯化技术。
大多数蛋白质中氮的含量较恒定，平均为16%，如测得1克样品含氮量为10mg，则蛋白质含量为6.25g。
蛋白质的二级结构最基本的有两种类型，它们是α-螺旋结构和β-折叠结构。
环境生物化学第九章
环境生物化学
第十页，共44页
(2) 吸附与沉积
吸附就是在两相介质的界面上发生的沉淀，包 括吸持和吸收。吸持是指污染物从一种介质向固体 介质表面的迁移运动，吸收是指污染物质到达固相 表面后，由于静电、络合、化学键或沉淀作用等与 表面的粘着作用。
污染物质的沉积主要是指污染物质从液相中转 移至沉积物固相中。
环境生物化学
第二十三页，共44页
（2）微生物基础代谢活 动的变异
变异允许微生物在异常环境（如地下水）下繁 衍并降解有毒物质或降解对其他微生物无益的化合 物。 ①厌氧呼吸作用 ②无机化合物作为电子给予体 ③发酵 ④共代谢与二次利用 ⑤还原脱卤作用
环境生物化学
第二十四页，共44页
⑶ 微生物的营养需求
环境生物化学
第二十页，共44页
微生物通过氧化还原反应获取能量，在反应过 程中有机污染物被氧化，是电子的丢失者（或电子 捐献者），获得电子的化学品被还原，是电子的接 受者（图9-1）。
图9-1 微生物在降解污染物过程中获得它们自身生长和繁殖的能量
环境生物化学
第二十一页，共44页
②微生物对污染物的固定 微生物除将污染物降解转化外，还可改变污染
1.0
O2+4H++4e-→2H2O
好氧 （氧作为电子受体）
2NO2+12H++10e-→N2+6H2O
0.5 厌氧 （其他电子受体）
0
(典型电子供体）
-0.5
环境生物化学
MnO2+HCO3-+3H++2e-→MnCO3+2H2O
FeOOH+HCO3-+2H++e-→FeCO3+2H2O SO42-+9H++8e-→HS-+4H2O CO2+8H++8e-→CH4+2H2O 2CO2+8H++8e-→CH2COOH+2H2O 2H++2e-→H2
《环境生物化学》PPT课件
在一定的自然区域内，许多不同种群生物的总和叫群落，或简单 的说：不同种群的生物生活在一个环境中构成群落。如一片森林、草原、 或农田中的所有不同种群生物的总和，都叫生物群落。
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❖ 生态系统（Ecosystem）
任何一个生物群落与周围非生物环境（水、大气、土壤等）的 综合体就是生态系统。但一个种群与其周围环境也可构成简单的生态 系统。
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8
生态系统
生态系统的概念
生态系统的概念是英国植物群落学家坦斯莱（Tansley）在20世 纪30年代首先提出，到20世纪50年代得到广泛传播，20世纪60年代后 逐渐成为生态学研究的中心。
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❖ 种群（Population）
种群是組成同一种生物的不同个体在特定环境空間內的集群。因 此，在一定地段上群落中的一个种的所有个体就是一个种群。在自然界 中，种群是物種存在的基本单位，是生物群落或生态系統的基本組成部 分
生态系统可大可小，小到一滴含有微生物的天然水，大到整个生 物圈，整个生物圈是最大的生态系统。
生态系统是自然界一定空间的生物与环境之间相互作用，相互制 约，不断演变，达到动态平衡，相对稳定的统一整体，是具有一定结 构与功能的单位。
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生态系统是自然界的划分单位，大系统又可分为若干亚系统或子系 统，具有明显的层次性。 例如，生态系统可分为农业生态系统和城市生态系统。 农业生态系统又可分为农田生态系统、森林生态系统、草原生态系统等。 农田生态系统又可分为植物生态系统和土壤生态系统。 土壤生态系统又可分为土壤动物生态系统、土壤微生物生态系统、土壤 植物根区微环境生态系统等。
Environmental Biochemistry
环境化学知识点总结(共22页)
物和二次污染物。一次污染物：是指由污染源直接排入大气环境中且在大气中物理和化学性质均未发生变化的污染物，
3
又称为原发性污染物：二次污染物：指由一次污染物与大气中已有成分或几种污染物之间经过一系列的化学或光化学
反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物，又称为继发性污染物。
7、 重要污染物来源及消除途径
代的环境保护的主导意识。
10、自然过程或人类的生产和生活活动会对环境造成污染和破坏，从而导致环境系统的结构和功能发生变化，称
为 环境效应 。分为自然环境效应和人为环境效应。
按环境变化的性质划分， （ 1）环境物理效应：由物理作用引起的环境效应即为环境物理效应。
（ 2）环境化学效应：
在各种环境因素影响下，物质间发生化学反应产生的环境效应即为环境化学效应。
然力引发，也称第一类环境问题，火山喷发、地震、洪灾等。
次生环境问题 ：人类生产、生活引起生态破坏和环境污
染，反过来危及人类生存和发展的现象，也称第二类环境问题。目前的环境问题一般都是次生环境问题。生态破坏：
人类活动直接作用于自然生态系统，造成生态系统的生产能力显著减少和结构显著该变，如草原退化、物种灭绝、水 土流失等。当今世界上 最引人注目的几个环境问题 温室效应 、臭氧空洞 、酸雨 等是由大气污染所引起的。
其是碳、氮、硫和磷）的生物地球化学循环及其相互偶合的研究；重视化学品安全评价、臭氧层破坏、气候变暖等全
球变化问题。当前我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是：以有机物污染为主的水质污染、以大气颗粒
物和二氧化硫为主的城市空气污染；工业有毒有害废物和城市垃圾对水题和土壤的污染。
第二章 大气环境化学
常发生在较低气层中，这时气层稳定性特强，对于大气中垂直运动的发展起着阻碍作用，对大气垂直流动形成巨大障
环境生物化学
（2）微生物基础代谢 活动的变异
变异允许微生物在异常环境（如地下 水）下繁衍并降解有毒物质或降解对其他微 生物无益的化合物。 ①厌氧呼吸作用 ②无机化合物作为电子给予体 ③发酵 ④共代谢与二次利用 ⑤还原脱卤作用
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⑶ 微生物的营养需求
微生物细胞是由相对固定的元素组成 。典型的细菌细胞组成为 50％碳，14%氮 ，3％磷， 2％钾，1％硫，0.2％铁，0.5％ 钙，镁和氯。微生物所需要的营养可以分为 两大类： ①大量营养元素，如氮、磷、钾等； ②无机盐及微量元素，如微量金属（铁、镁 、锌、铜、钻、镍和硼）以及维生素等。
(3) 微生物对污染物质的吸收
吸收是生物的主动过程，当生物与污 染物质同处某一介质中，互相具有接触的机 会。生物体在与污染物质接触的过程中，主 动以某种方式获取该物质。一般而言，污染 物质必须通过细胞膜方能被微生物细胞吸收 。大部分被吸收的物质可以在微生物细胞体 内进行代谢，吸收、代谢与排泄构成一个完 整的代谢过程，大多数时候污染物质就在这 个过程中被降解。
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影响生物降解的因素主要有如下几个方面: ①脂肪族和环状化合物较芳香族化合物容 易被生物降解。 ②不饱和脂肪族化合物一般是可生物降解 的，但有些不饱和矜肪族化合物（如苯代亚乙基 化合物）有相对不溶性，影响生物降解的程度。 如果有机化合物分子的主链上除碳元素外还有其 他元素粉，就会增加对生物降解的抵抗力。
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(2) 吸附与沉积
吸附就是在两相介质的界面上发生的 沉淀，包括吸持和吸收。吸持是指污染物 从一种介质向固体介质表面的迁移运动， 吸收是指污染物质到达固相表面后，由于 静电、络合、化学键或沉淀作用等与表面 的粘着作用。
环境生物化学
环境生物化学一、引言环境生物化学是研究生物体与环境相互作用以及生物体内分子、细胞、生物群体等在环境中的化学行为的科学领域。
它涵盖了环境污染的生物降解、生物传感技术、生物对污染物的吸附、吸收、转化和排放等一系列过程。
本文将从环境生物化学的概念、应用及研究方法等方面进行论述。
二、环境生物化学的概念环境生物化学是将生物化学原理应用于环境科学领域的一门学科。
它研究生物体与环境中的化学物质之间的相互作用，包括污染物的生物降解、生物吸附、生物转化和生物排放等过程。
环境生物化学的研究可以帮助我们更好地理解环境污染问题，并提供解决方案。
三、环境生物化学的应用1. 生物降解生物降解是指生物体通过代谢作用将有机化合物转化为无机物的过程。
环境生物化学可以研究和应用生物降解来解决有机污染物对环境的影响。
通过识别和利用能够降解有机污染物的微生物，可以开发出高效的生物降解技术，用于处理废水、土壤和空气中的污染物。
2. 生物传感技术生物传感技术利用生物体内的生物分子对环境中的化学物质做出反应，从而实现对环境污染物的检测和监测。
环境生物化学可以研究生物传感器的构建原理和机制，开发新型的生物传感器用于检测环境中的有毒物质和污染物。
这种技术具有快速、灵敏度高、选择性好等优点，对环境污染的监控和预警具有重要意义。
3. 生物吸附生物吸附是指生物体将溶液或气体中的化学物质吸附在其表面上的过程。
环境生物化学可以研究生物吸附的机制和影响因素，利用生物材料开发吸附剂用于处理废水和废气中的污染物。
生物吸附具有高效、环保、可再生等特点，是治理环境污染的一种有效手段。
4. 生物转化生物转化是指生物体通过代谢过程使污染物分子发生化学变化的过程。
环境生物化学可以研究和应用生物转化来解决环境中的有机和无机污染物。
通过利用生物体内的酶或微生物来催化污染物的转化，可以降低或消除对环境的危害。
5. 生物排放生物排放是指生物体排放到环境中的化学物质。
环境生物化学可以研究生物排放行为的机制和影响因素，帮助我们理解生物体污染排放对环境的影响。
《环境生物化学》课件
化学物质的环境归趋
迁移
化学物质在环境中从一个地方移动到另一个 地方的过程。
富集
化学物质在生物体内或某些环境介质中聚集 的过程。
降解
化学物质在环境中被微生物或光解等作用分 解为更小的、无害的物质的过程。
持久性
生态修复与重建
01
总结词
运用环境生物化学技术，恢复受损生态系统，提高生态服务功能。
02 03
详细描述
针对土壤污染、水体富营养化等问题，采取相应措施改善生态环境质量 。例如，通过植物修复技术净化土壤、水体，通过生态工程重建湿地生 态系统等。
实例
利用植物吸收重金属，恢复矿区土壤生态等。
环境污染的预防与预警
处理方法
沉淀法、化学还原法、离子交 换法等。
放射性物质
定义
放射性物质是指能够自 发地放出射线的天然或 人工核素，如铀、钚、
铯等。
来源
主要来源于核燃料生产 、核反应堆运行和核废
料处理等。
影响
对环境和生物体产生辐 射危害，如遗传突变、
癌症等。
处理方法
储存、固化、深埋等。
04
环境生物对化学物质的响应
生物对化学物质的吸收和代谢
吸收
生物通过皮肤、呼吸和食物等途径吸收化学物质 。
代谢
生物体内的酶和代谢途径将化学物质转化为其他 物质，以适应生理需求或排除体外。
影响因素
生物种类、化学物质性质、暴露时间和浓度等。
化学物质对生物的毒性作用
急性毒性
短时间内大量接触化学物质导致的生物死亡 或异常行为。
致癌性
某些化学物质可能导致生物发生癌症。
环境生物化学第五章
环境生物化学
现代环境生物技术
现代生物技术的发展，给环境生物技术的纵深发 展增添了强大的动力，生物技术无论是在生态环 境保护方面，还是在污染预防和治理方面以及环 境监测方面，都显示出独特的功能和优越性。
环境生物技术也面临许多难题，而这些难题的解 决，依赖于现代生物技术的发展去开辟道路。人 们有理由、有信心相信，最终环境问题解决的希 望寄托在现代环境生物技术的进展和突破上。
环境生物化学
酶固定化概念
图5-3 酶固定化方法示意图 (1)离子结合，(2)共价结合；(3)交联；(4)聚合物包埋； (5)疏水作用i(6)脂质体包埋；(7)微胶囊
环境生物化学
酶固定化概念
上述几种方法也可并用，称为混合法。例如：交 联和包埋并用，离子结合和包埋并用，共价结合 和包埋并用等。现将各种方法的原理及优缺点简 要介绍如下：
酶是生物体为维持自身的生命活动而产生的，它适于在生 物体内进行化学反应。但是，作为人类用于生产所需要的 催化剂还不够理想。例如，酶在一般情况下，对热、强酸、 强碱和有机溶剂等均不够稳定，即使给予合适的条件也会 随着反应时间的延续，反应速度逐渐下降最后导致失括。 同时，酶也不能反复利用且酶只能在水溶液中使用，不能 在有机溶剂中使用。而固定化酶能克服上述的缺点，它像 有机化学反应中所使用的固体催化剂一样，同时仍具有生 物体内酶一样强的催化活性。
环境生物化学
现代环境生物技术
低层次是指利用天然处理系统进行废物处理的技 术，如氧化塘、人工湿地系统等。
环境生物化学
现代环境生物技术
环境生物技术的三个层次均是污染治理不可缺少的生物技 术手段。高层次的环境生物技术需要以现代生物技术知识 为背景，为寻求快速有效的污染治理与预防新途径提供了 可能，是解决目前出现的日益严重且复杂的环境问题的强 有力手段。中层次的环境生物技术是当今废物生物处理中 应用最广泛的技术，中层次的技术本身也在不断改进，高 技术也不断渗入，因此，它仍然是目前环境污染治理中的 主力军。低层次的环境生物技术，其最大特点是充分发挥 自然界生物净化环境的功能，投资运行费用低，易于管理， 是一种省力、省费用、省能耗的技术。