饱和碳氢化合物、醇、醛、酮的分解

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1、NAD + + 2H + + 2e - T NADH + H +AG 0 二 62kJNADP + + 2H + + 2e - T NADPH + H +AG 0 二 62kJADP+H PO TATP+H O3 4 2AG o = 32kJAG o = -62kJAG o = 157 kJAG o = -219kJNADH + H + TNAD+ +2H+2e-1 O + 2H + + 2e - T H O2 2 2NADH + 1 O + H + T NAD + + H O2 2 2NO - : NADH + 2 NO - + H + T NAD + + 1 N + H OAG o = -

2、206kJ3 5355 25 2SO 2- : NADH + - SO 2- +11H + T NAD + + - H S + - HS - + H OAG o = -2kJ4 4 4 8 8 2 8 2CO : NADH + - CO + H + T NAD + + - CH + - H OAG o = -15kJ2 4 2 4 4 2 2饱和碳氢化合物、醇、醛、酮的分解由于C-H和C-C键的强度高，因此，碳氢化合物很难破坏，首先在加氧酶作用下，以NADH 为共基质，通过加氧反应，形成醇。在脱氢与羟化过程中，通过去除两个氢离子以及两个电子，将醇氧化为醛，加入水分子，将 醛氧化为羧酸。脂肪酸通

3、过B -氧化过程氧化，第一步加入辅酶A,形成酰基CoA,活化脂肪酸。第二步，从活 化的酸中去除两个电子和两个质子，并加入水分子，再去除两个电子和两个质子，导致B - 碳原子被氧化为酮基。所后将辅酶A加到分子上，将其分裂成乙酰辅酶A以及比原始脂肪 酸少两个碳原子的酰基辅酶化合物。碳水化合物 碳水化合物即多糖，如纤维素、淀粉以及复杂的糖类。碳水化合物一般通过水解作用转化为戊糖和己糖氨基酸氨基酸的氧化过程是通过电子去除和水加成完成。第一步，去氨基作用使a碳原子氧化形成 酮基，释放氨，形成的有机酸然后转化为乙酰辅酶A.光养性生物的能量传递叶绿素捕捉光能乙酸的有氧氧化AG 0/kJ1 3 1 1供体:C

4、HCOO-+ HO TCO + HCO - + H+ e - 27.408 3 8 2 8 2 83受体O + H + + e- T 1 H O- 78.724222净反应：CH COO- + - O T - CO + - HCO- + - H O-106.12834 282 83 8 2乙酸的产甲烷化AG o/kJ1 3 1 1供体：CH COO - + H O TCO + HCO - + H + + e - 27.4083 8 2 8 2 83受体:CO + H + + e- T -CH + - H O23.53824442净反应：CH COO- + -H O T -CH + -HCO-

5、3.8783828483葡萄糖的产甲烷化AG0/kJ供体:丄 C H O +1H O T1 CO + H + + e- 41.3524 6 12 64242受体CO + H + + e- T 1 CH + 1 H O23.53824442净反应:丄C H O T 1CH +1 CO-17.8224 6 12 68482生物氧化还原反应中，每转移一个当量的电子，所释放的能量与电子供体与受体的性质有关 同样的供体在厌氧环境比在好氧释放的能量少 复杂的有机物比简单的有机物含有的能量多，在代谢过程中释放的能量也多；下图表示了微生物可利用的氧化/还原电对可以提供的自由能，其中供体的半反应写在受体 的半反

6、应上面。从图中我们可以看出: 电子受体氧和硝酸盐能量差别很小 发酵过程中（以小分子的有机物为电子受体），释放的能量很少葡萄糖发酵产生乙醇，两个半反应的能量差为-10kJ/e- eq.AGsAGpAG p cAsAGrAGr在稳定条件下：AeAGr + AGs = 0AGp * AGpc nAsAGr从这个等式可以看出，随着从给定碳源进行合成反应所需要的能量增加，供体氧化释放的能量的减少，用于形成1 个当量细胞的能量所需的供体当量增加。因为A的计算结果中没有包含细胞维持需要的能量，用此值计算的fs是最大值。f 0 = 1s1* Af 0 = Ae 1* A例题假设在能量传递效率为0.6, pH=

7、7.0,所有的反应物和产物都处于单位活度状态，氨为 氮源，估算乙酸好氧氧化的f 0和Ys从表中可以查出乙酸和氧的半反应的自由能分别为：AG0 二78.72J /e-eq,AG0 二 27.40kJ /e-eqadAGr = AG0 - AG0 =-78.72 - 27.40 = -106.12kJ / e-eq adAGp = 35.09 - 27.40 = 7.69kJ /e-eqAGpc = 3.33J / g 细胞 x 113/20 g / e - eq = 18.8kJ / e - eq1 f 0 = 0.59s1*A此时写出其总反应式为0.125CH COO- + 0.10250 +

8、 0.0295NH + t 0.0295C HON32457 2+ 0.007CO + 0.0955HCO- + 0.0955H O2320.0295 x 1130.125=27 g / mol 乙酸0.0295 x 1130.125 x 59=0.45 g / g 乙酸0.0295 x 1138= 0.42g / gCOD能量传递效率的影响 能量传递效率越低，生长状况不好，细胞的产率降低 表电子受体和电子供体对异养微生物的影响 氧作为电子受体产率最大，二氧化碳最小；复杂的电子供体比简单的电子供体，生物产率高。表如果氮源为氧化态，则情况会发生什么变化？ 微生物利用氧化态的氮源时，必须首先将其还原为三价的氮，这是一个需要电子和能量的过 程，因此降低了合成的能力。