生物化学

即Edman降解法或苯异硫氰酸法，实际上是一种N-端分析法。它是将PTC与多肽链反应，使多肽链上的氨基酸从氨基末端逐个切下，以苯乙内酰硫脲的衍生物，即PTH-氨基酸的形式释放出来，生成的PTH-氨基酸很容易分离检测，此过程不断重复循环，就可以将肽链N-端氨基酸残基逐一进行标记、解离和检测，直至完成全部氨基酸的检测。 2．阐明凝胶过滤色谱分离蛋白质的原理

凝胶过滤色谱又称为分子筛色谱，一般是在层析柱中装入凝胶颗粒，这种凝胶中具有大量微孔，这些微孔只允许较小的分子进入胶粒，而大于胶粒微孔的分子则不能进入胶粒而被排阻。当用洗脱液洗脱时，被排阻的分子，分子量大的先被洗脱下来，相对分子质量小的后下来，即可实现根据蛋白质分子大小进行分离。

3．说明电子从NADH传递到O2过程中，有关的酶和电子载体的作用 NADH→复合物I→辅酶Q→复合物III →细胞色素C→复合物IV→O2 琥珀酸→复合物II→辅酶Q→复合物III →细胞色素C→复合物IV→O2

NADH：还原型辅酶电子供体； NADH-泛醌还原酶，I：催化NADH的氧化脱氢和Q的还原；辅酶Q：唯一的非蛋白电子载体；泛醌-细胞色素C还原酶，Ⅲ：催化还原型QH2的氧化和细胞色素ｃ的还原；细胞色素C：独立的电子传递中间体细胞；色素C氧化酶，Ⅳ将细胞色素C携带的电子传递给O2；琥珀酸-Q还原酶，Ⅱ：催化琥珀酸的脱氢氧化和Q的还原 4．生物氧化特点

1在生物细胞内进行的酶促氧化过程，反应条件温和2氧化进行过程中，必然伴随生物还原反应的发生3水是许多生物氧化反应的氧供体。通过加水脱氢作用直接参予了氧化反应4生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同步进行的5，生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都由特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离出来，有利于在温和的条件下释放能量，提高能量利用率6生物氧化释放的能量，通过与ATP合成相偶联，转换成生物体能够直接利用的生物能ATP。 5．PCR技术

其原理是应用与带扩增的目的DNA片段两侧互补的引物，在DNA聚合酶的作用下，引发目的DNA片段反复复制，从而使目的DNA片段拷贝迅速增加的过程。首先合成出与A和B两端互补的寡聚核苷酸引物；然后将起始反应液中的模板DNA加热变性解链，在降温复性时与A、B链两端的互补序列配对结合；最后在DNA聚合酶的催化下，分别以A和B链为模板进行复制。如此反复进行即可实现DNA迅速扩增 6．说明尿素的生成机制该过程又称为鸟氨酸循环：

（1）肝细胞胞浆中的氨基酸经转氨作用与α-酮戊二酸形成的谷氨酸，透过线粒体膜进入线粒体基质，在谷氨酸脱氢酶作用下脱氨形成游离氨。形成的氨与三羧酸循环产生的二氧化碳、2分子ATP，在氨基甲酰合成酶I的催化下生成氨基甲酰磷酸。氨基甲酰磷酸在线粒体的鸟氨酸转氨基甲酰酶的催化下，将氨基甲酰基转移给鸟氨酸生成瓜氨酸。（2）瓜氨酸形成后即离开线粒体进入胞浆，在ATP的存在下，由精氨酸代琥珀酸合成酶的催化，与天冬氨酸缩合成精氨酸代琥珀酸。天冬氨酸在反应中作为氨基的供体。精氨酸代琥珀酸通过裂解酶的催化生成精氨酸和延胡索酸。（3）精氨酸在胞浆精氨酸酶的催化下水解产生尿素和鸟氨酸。鸟氨酸可重新进入上述循环。尿素的形成需消耗能量，形成1分子尿素需消耗4分子ATP。

7．阐明SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白质的原理

SDS是一种阴离子表面活性剂，能够和蛋白质多肽链中的氨基酸残基按大约1：2的比例结合而中和蛋白质原有电荷，使蛋白质带上大量的负电荷，从而使蛋白质在电泳中的移动速率V只与摩擦系数f有关，而f与蛋白质分子大小息息相关，因此与SDS结合的不同分子大小的蛋白质在外加

电场中移动快慢不同，这样就可以实现蛋白质按分子量大小分离。电泳完成后，不同相对分子质量的蛋白质分布在凝胶的不同区域，用已知相对分子质量的蛋白质为标准可估算出未知蛋白的相对分子质量 8．说明脂肪酸β-氧化的过

1脂肪酸活化为脂酰CoA 2脂酰CoA在肉碱的帮助下转运进入线粒体基质3 β氧化时其碳链的断裂发生在脂肪酸的β位，每进行一次β-氧化，需要经过脱氢、水化、在脱氢和硫解四步反应：4少了两个碳原子的脂酰辅酶A，可以重复上述反应过程，直到完全分解成乙酰辅酶A。 9．化学渗透假说的要点是：

a 线粒体内膜的电子传递链是一个质子泵；b 在电子传递链中，电子由高能状态传递到低能状态时释放出来的能量，用于驱动膜内侧的H+迁移到膜外侧。这样，在膜的内侧与外侧就产生了跨膜质子梯度 (pH) 和电位梯度（）； c. 在膜内外势能差（pH 和）的驱动下，膜外高能质子沿着一个特殊通道（ATP酶的组成部分），跨膜回到膜内侧。质子跨膜过程中释放的能量，直接驱动ADP和磷酸合成ATP。 1．说明多肽氨基酸自动分析仪的工作原理

即Edman降解法或苯异硫氰酸法，实际上是一种N-端分析法。它是将PTC与多肽链反应，使多肽链上的氨基酸从氨基末端逐个切下，以苯乙内酰硫脲的衍生物，即PTH-氨基酸的形式释放出来，生成的PTH-氨基酸很容易分离检测，此过程不断重复循环，就可以将肽链N-端氨基酸残基逐一进行标记、解离和检测，直至完成全部氨基酸的检测。 2．阐明凝胶过滤色谱分离蛋白质的原理

凝胶过滤色谱又称为分子筛色谱，一般是在层析柱中装入凝胶颗粒，这种凝胶中具有大量微孔，这些微孔只允许较小的分子进入胶粒，而大于胶粒微孔的分子则不能进入胶粒而被排阻。当用洗脱液洗脱时，被排阻的分子，分子量大的先被洗脱下来，相对分子质量小的后下来，即可实现根据蛋白质分子大小进行分离。

3．说明电子从NADH传递到O2过程中，有关的酶和电子载体的作用 NADH→复合物I→辅酶Q→复合物III →细胞色素C→复合物IV→O2 琥珀酸→复合物II→辅酶Q→复合物III →细胞色素C→复合物IV→O2

NADH：还原型辅酶电子供体； NADH-泛醌还原酶，I：催化NADH的氧化脱氢和Q的还原；辅酶Q：唯一的非蛋白电子载体；泛醌-细胞色素C还原酶，Ⅲ：催化还原型QH2的氧化和细胞色素ｃ的还原；细胞色素C：独立的电子传递中间体细胞；色素C氧化酶，Ⅳ将细胞色素C携带的电子传递给O2；琥珀酸-Q还原酶，Ⅱ：催化琥珀酸的脱氢氧化和Q的还原 4．生物氧化特点

1在生物细胞内进行的酶促氧化过程，反应条件温和2氧化进行过程中，必然伴随生物还原反应的发生3水是许多生物氧化反应的氧供体。通过加水脱氢作用直接参予了氧化反应4生物氧化中，碳的氧化和氢的氧化是非同步进行的5，生物氧化是一个分步进行的过程。每一步都由特殊的酶催化，每一步反应的产物都可以分离出来，有利于在温和的条件下释放能量，提高能量利用率6生物氧化释放的能量，通过与ATP合成相偶联，转换成生物体能够直接利用的生物能ATP。 5．PCR技术

其原理是应用与带扩增的目的DNA片段两侧互补的引物，在DNA聚合酶的作用下，引发目的DNA片段反复复制，从而使目的DNA片段拷贝迅速增加的过程。首先合成出与A和B两端互补的寡聚核苷酸引物；然后将起始反应液中的模板DNA加热变性解链，在降温复性时与A、B链两端的互补序列配对结合；最后在DNA聚合酶的催化下，分别以A和B链为模板进行复制。如此反复进行即可实现DNA迅速扩增 6．说明尿素的生成机制该过程又称为鸟氨酸循环：

（1）肝细胞胞浆中的氨基酸经转氨作用与α-酮戊二酸形成的谷氨酸，透过线粒体膜进入线粒体基质，在谷氨酸脱氢酶作用下脱氨形成游离氨。形成的氨与三羧酸循环产生的二氧化碳、2分子ATP，在氨基甲酰合成酶I的催化下生成氨基甲酰磷酸。氨基甲酰磷酸在线粒体的鸟氨酸转氨基甲酰酶的催化下，将氨基甲酰基转移给鸟氨酸生成瓜氨酸。（2）瓜氨酸形成后即离开线粒体进入胞浆，在ATP的存在下，由精氨酸代琥珀酸合成酶的催化，与天冬氨酸缩合成精氨酸代琥珀酸。天冬氨酸在反应中作为氨基的供体。精氨酸代琥珀酸通过裂解酶的催化生成精氨酸和延胡索酸。（3）精氨酸在胞浆精氨酸酶的催化下水解产生尿素和鸟氨酸。鸟氨酸可重新进入上述循环。尿素的形成需消耗能量，形成1分子尿素需消耗4分子ATP。

7．阐明SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白质的原理

SDS是一种阴离子表面活性剂，能够和蛋白质多肽链中的氨基酸残基按大约1：2的比例结合而中和蛋白质原有电荷，使蛋白质带上大量的负电荷，从而使蛋白质在电泳中的移动速率V只与摩擦系数f有关，而f与蛋白质分子大小息息相关，因此与SDS结合的不同分子大小的蛋白质在外加电场中移动快慢不同，这样就可以实现蛋白质按分子量大小分离。电泳完成后，不同相对分子质量的蛋白质分布在凝胶的不同区域，用已知相对分子质量的蛋白质为标准可估算出未知蛋白的相对分子质量 8．说明脂肪酸β-氧化的过

1脂肪酸活化为脂酰CoA 2脂酰CoA在肉碱的帮助下转运进入线粒体基质3 β氧化时其碳链的断裂发生在脂肪酸的β位，每进行一次β-氧化，需要经过脱氢、水化、在脱氢和硫解四步反应：4少了两个碳原子的脂酰辅酶A，可以重复上述反应过程，直到完全分解成乙酰辅酶A。 9．化学渗透假说的要点是：

a 线粒体内膜的电子传递链是一个质子泵；b 在电子传递链中，电子由高能状态传递到低能状态时释放出来的能量，用于驱动膜内侧的H+迁移到膜外侧。这样，在膜的内侧与外侧就产生了跨膜质子梯度 (pH) 和电位梯度（）； c. 在膜内外势能差（pH 和）的驱动下，膜外高能质子沿着一个特殊通道（ATP酶的组成部分），跨膜回到膜内侧。质子跨膜过程中释放的能量，直接驱动ADP和磷酸合成ATP。

绪论

微生物的命名采用二名法,这个中的名称由一个属名和一个种名组成

微生物的特点:个体小比表面积大、分布广种类繁多、生长旺繁殖快、适应性强易变异、吸收快转化多；微微生物降解的潜力生物个体小，比表面积大，代谢速率快；微生物种类，分布广，代谢类型多；微生物繁殖快，易变异，适应强；降解性质粒；分泌降解酶，具有共代谢作用构建工程菌株，增强分解力

原核微生物:没有完整的细胞核,包括古菌、真细菌、放线菌、蓝细菌、粘细菌、立克次氏体、支原体、衣原体和螺旋体真核微生物：具有发育完好的细胞核；除蓝藻以外的藻类、酵母菌、霉菌、原生动物、微型后生动物等

病毒

病毒的特点：个体小、专性活细胞内寄生、以复制方式繁殖、没有细胞结构

病毒的化学组成：蛋白质和核酸，部分还有脂质和多糖；结构：没有包膜的核壳体结构，含有包膜的核壳体繁殖过程：复制、侵入、复制、装配和释放

病毒的溶原性：进入宿主细胞后引起宿主细胞裂解的噬菌体称为毒性噬菌体；进入宿主细胞后其核酸附着并整合在宿主染色体上，和宿主细同步复制不引起宿主细胞裂解的称为温和噬菌体；含有温和噬菌体核酸的宿主细胞称为溶原细胞；在溶原细胞内的温和噬菌体核酸称为原噬菌体

原核微生物

原核微生物：古菌域、细菌域、真核生物域形态：球状（直径）、杆状（长宽）、螺旋状（宽和弯曲长度）、丝状 细菌细胞结构：基本结构细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、细胞核物质；特殊结构芽孢、鞭毛、荚膜、菌毛

细胞壁：革兰氏阳性菌的细胞壁厚，约为20~80nm，结构简单含肽聚糖、磷壁酸、少量蛋白质和脂肪；阴性菌细胞壁较薄约为10nm，结构复杂分外壁层和内壁层，内壁层（最外层脂多糖中间是磷脂层内层为脂蛋白）内壁层含肽聚糖不含磷壁酸

荚膜是一些细菌在其表面分泌的一种粘性物质，把细胞壁完全包围封住，有助于肺炎链球菌侵入人体，保护致病菌免受吞噬细胞的吞噬保持水分，缺乏营养师可做为碳源，废水处理是荚膜有吸附作用，将废水中的有机无机物和胶体吸附在细菌表面

芽孢是某些细菌在生活史中某个阶段或在遇到外界不良环境时，在其细胞内形成的一个内生孢子，抗热抗干燥抗辐射抗化学药物等作用；鞭毛是由细胞质上的鞭毛基粒长出穿过细胞壁伸向体外的一条纤细的波浪状的丝状物，使细菌能够运动

革兰氏染色的机制：G-菌的细胞壁中含有较多易被乙醇溶解的类脂质，脱色时溶解了类脂质增加了细胞壁通透性，使初染的结晶紫和碘的复合物易于渗出被脱色，再复染后就成红色；G+菌细胞壁中类脂质含量少，经脱色剂处理后反而使肽聚糖层的孔径缩小通透性降低，因此细菌仍保留初染时的颜色，呈现蓝紫色。步骤：涂片固定、染色一分钟洗去浮色、媒染一分钟、脱色、复染

放线菌：在固体培养基上呈辐射状生长而得名，生活方式包括腐生共生寄生，菌丝体分为营养（基内）菌丝、气生菌丝、孢子丝；蓝细菌：含有叶绿素具有放氧性光合作用的原核微生物；菌落：由一个细菌繁殖起来的由无数细菌组成具有一定形态特征的细菌集团

原生动物：鞭毛纲、肉足纲、纤毛纲、孢子纲；胞囊当环境条件不适合原生动物生活，虫体会变成圆形，具有胞壳的休眠体即为胞囊，在污水处理时，一旦有胞囊的形成，可判断污水处理不正常；原生动物在污水处理过程中起指示生物的作用；后生动物：轮虫、线虫、寡毛虫、苔藓动物、浮游甲壳动物等真菌：酵母菌，可氧化9至18碳烷烃，监测重金属；霉菌，可处理含硝基化合物的废水，有效去除废水中的氰化物；伞菌，可处理废水和固体废弃物同时获得食用菌

微生物的生理

6种营养要素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水

微生物营养类型: 光能自养型:含有光合色素CO2为唯一碳源，利用光能通过光合作用合成生长所需的有机物；包括蓝细菌、硫细菌等光能异养型含有光合色素，利用光能还原二氧化碳合成有机物，但还原二氧化碳的供氢体为有机物质化能自养型微生物氧化特定的无机物以获取能量，同化CO2，合成有机碳水化合物，包括硫化细菌、硝化细菌等。化能异养型微生物:生长发育所需的碳源、能源均为有机物质的微生物。绝大多数细菌、全部放线菌、真菌。

培养基：根据各种微生物的营养要求，将水、碳源、氮源、无机盐及生长因子等物质按一定比例配制而成的，用以培养微生物的基质；制备过程：称量配料、加热熬制、调PH、分装、灭菌备用；鉴别培养基:指含有某种代谢产物指示剂的培养基，可使不同微生物经培养后出现显著差别

物质吸收方式:单纯扩散不消耗代谢能，靠扩散力促进扩散不消耗能量有载体蛋白参与可有选择地吸收物质主动运输消耗能量有载体蛋白的参与逆浓度梯度吸收营养物质基团移位有载体蛋白参与吸收过程需要消耗能量，运输过程分子结构发生变化

发酵：在无氧条件下，微生物分解有机物产生的质子和电子直接交给代谢的中间产物，同时产生少量能量的生物氧化过程呼吸作用：分解有机物产生的质子和电子经电子传递系统交给无机氧化物或氧的生物氧化过程，电子受体是氧有氧呼吸电子受体非氧无氧呼吸

微生物的生长繁殖与生存因子

细菌生长曲线：停滞期、对数期、静止期、衰亡期微生物生长量的测定方法测定微生物总数，测定活菌数，生物量的测定 微生物的生存因子温度，pH，氧气，渗透压，氧化还原电位，水的活度，光与辐射，化学物质

低温：抑制微生物生长，严重冰晶形成高温：蛋白质不可逆变性。极端高温：灭菌、消毒，低温：冷藏食品、菌种保藏。污水生物处理的pH维持在6.5~8.5。

微生物与氧的关系:好氧微生物（专性好氧菌、兼性厌氧菌、微好氧菌）厌氧微生物（耐氧菌、专性厌氧菌） 水的活度：aw表示在温度下（25），某溶液或物质在与一定空间空气相平衡是的含水量与空气饱和度的比值 抗生素：许多微生物在代谢过程中产生能杀死其他微生物或抑制其他微生物生长的化学物质。 微生物与微生物之间的关系：竞争关系，互生，共生，偏害，捕食，寄生

微生物的生态

土壤自净：土壤对施入其中一定负荷的有机物具有吸附和生物降解的能力，通过物理和生化过程自动分解污染物，使土壤恢复到原有水平。土壤自净能力取决于：土壤微生物，土壤的物理状况。

土壤生物修复：指人为利用微生物和其他生物的代谢活动，现场将污染环境中的污染物转化成无害物质，使环境恢复到受污染前的状态的过程。 评价空气的清洁程度的一般指标1、测定的细菌总数2、测指示菌：绿色链球菌数。

水体自净:指受污染的水体由于物理、化学和生物等方面的作用，污染物浓度逐渐降低，经一段时间后恢复到受污染前的状态。 自净容量：自净作用有一定的限度，在水体自净作用限度内能够容纳的污染物的最大数量。

水体富营养化概念：水体受到污染，特别是N、P含量超标，造成藻类生物过量生长，引起“水化”和“赤潮” 危害: 藻类大量繁殖，覆盖水面，影响景观；消耗溶解氧，致使水生生物大量死亡；某些藻类含有毒素，引起食物链生物中；某些藻类产生气味化合物，使水体散发不良气味；影响给水处理和饮用水质量。

生物修复工艺：原位生物修复工艺、包括P/T法、渗滤法、生物通气法空气扩散法 P/H指数是水体中光合自养型微生物（P）与异养型微生物（H）密度的比值

污水处理

好氧活性污泥:以好氧性细菌为主体的多种多样的微生物与污（废）水中有机、无机污染物，混凝交织在一起形成的絮状绒粒；具有良好的沉降性能，有生物活性，有吸附、氧化有机物能力，具有ＰＨ缓冲能力；组成：细菌、真菌、原生动物后、生微型动物

菌胶团：狭义，指某种产荚膜的细菌形成多个细菌荚膜相融，并形成一定的形状这种结构称为菌胶团；广义，水处理工程领域，将所有具有荚膜、粘液层的絮凝性细菌相互絮凝聚集成的胶状体称为菌胶团。

污泥的丝状膨胀：由于丝状细菌过度生长，导致活性污泥性质发生变化，造成不易沉降，絮凝物随水漂流，致使出水BOD增高，这一现象称为活性污泥的丝状膨胀。导致产生丝状菌性膨胀的微生物：贝日阿托氏菌、浮游球衣菌、诺卡氏菌、硫发菌、微丝菌属