环境生物化学(高等学校十一五规划教材)

本书基于环境科学和工程专业的特点，系统地阐明了环境污染及其工 程处理中的生物化学原理，旨在培养学生对环境污染工程技术的理解与认 识，充实环境科学和工程应用的生化基础理论，促进环境污染治理和整个 环境科学的发展。全书广泛参考国内外有关书籍及该领域的最新进展，注 重理论基础与应用技术相结合。 本书内容由生物化学基础和环境污染物净化的生物化学两部分组成。 全书囊括了生物分子化学、酶化学、新陈代谢、现代环境生物技术原理、 环境污染控制与治理中的生物化学、微生物修复及环境毒理生物化学等内 容。 本书适合作为高等院校师生的教材及教学参考书，并可供从事环境保 护、环境科学、环境工程、环境微生物学、环境化学以及生命科学的研究 人员、工程设计人员阅读和参考。

1 绪论1 1.1 生物化学概述1 1.1.1 生物化学的涵义1 1.1.2 生物化学研究的主要内容1 1.1.3 生物化学与其他科学的关系2 1.1.4 生物化学的应用和发展前景3 1.2 环境生物化学概述3 1.2.1 环境生物化学定义3 1.2.2 环境生物化学的研究对象与任务4 1.2.3 环境生物化学的由来4 1.2.4 环境生物化学的学习方法4 复习题4 参考文献5 2 细胞内的生物分子化学6 2.1 生物分子概论6 2.1.1 概述6 2.1.2 生物元素7 2.1.3 生物分子中的作用力9 2.1.4 生物分子低层次结构的同一性11 2.1.5 生物分子高层次结构的同一性14 2.2 糖类化学15 2.2.1 糖的概述15 2.2.2 单糖 16 2.2.3 寡糖26 2.2.4 多糖28 2.3 脂类化学31 2.3.1 脂类概述31 2.3.2 单脂32 2.3.3 复合脂36 2.3.4 非皂化脂40 2.4 蛋白质化学43 2.4.1 蛋白质概述43 2.4.2 氨基酸化学45 2.4.3 蛋白质的分子结构52 2.4.4 蛋白质的重要性质56 2.4.5 蛋白质的分离提纯59 2.5 核酸化学60 2.5.1 核酸概述60 2.5.2 核苷与核苷酸63 2.5.3 核酸的结构66 2.5.4 核酸的性质70 复习题72 参考文献73 3 新陈代谢催化剂--酶化学74 3.1 酶的概述74 3.1.1 酶的概念74 3.1.2 酶催化作用的特点74 3.1.3 酶的组成76 3.1.4 酶的分类77 3.1.5 酶的命名79 3.2 酶的化学本质及结构功能特点80 3.2.1 酶的一级结构与催化功能的关系80 3.2.2 酶的活性与其高级结构的关系82 3.3 酶作用的机制84 3.3.1 酶的催化作用实质84 3.3.2 酶的工作方式--中间产物学说84 3.3.3 酶作用专一性的机制--诱导契合 学说85 3.3.4 酶作用高效性的机制86 3.4 酶促反应的动力学88 3.4.1 酶促反应的速度88 3.4.2 影响酶促反应速度的因素88 3.5 酶的分离纯化与酶活力测定96 3.5.1 酶的分离纯化96 3.5.2 酶活力的测定97 复习题99 参考文献99 4 细胞内生物分子的新陈代谢100 4.1 新陈代谢概论100 4.1.1 同化作用和异化作用100 4.1.2 中间代谢101 4.1.3 自由能与高能化合物102 4.2 糖分解代谢104 4.2.1 糖代谢概述104 4.2.2 多糖和双糖的分解104 4.2.3 葡萄糖的分解107 4.3 脂肪分解代谢121 4.3.1 脂肪的酶促水解121 4.3.2 脂肪的分解代谢122 4.4 蛋白质代谢125 4.4.1 概述125 4.4.2 蛋白质的酶解125 4.4.3 氨基酸分解的共同途径127 4.4.4 氨基酸分解产物的代谢途径130 4.5 核酸分解代谢132 4.5.1 核酸的分解132 4.5.2 核苷酸的降解132 4.5.3 嘌呤的分解133 4.5.4 嘧啶的分解135 4.6 生物氧化与能量代谢135 4.6.1 生物氧化概述135 4.6.2 生物氧化体系和酶类137 4.6.3 生物氧化过程中能量的转移和利用143 复习题146 参考文献147 5 现代环境生物技术原理148 5.1 现代生物技术概述148 5.1.1 现代生物技术定义148 5.1.2 现代生物技术及应用148 5.1.3 现代环境生物技术148 5.2 酶工程基本原理150 5.2.1 酶固定化概念151 5.2.2 固定化酶反应动力学154 5.2.3 酶在污染治理中的应用158 5.3 基因工程基本原理162 5.3.1 基因工程概述162 5.3.2 目的基因的获得164 5.3.3 基因工程载体167 5.3.4 基因工程工具酶168 5.3.5 重组体的构建170 5.3.6 重组体DNA导入受体细胞171 5.3.7 重组体的筛选172 5.3.8 外源基因在宿主中的表达173 5.3.9 基因工程在环境污染治理中的应用174 5.4 微生物细胞工程177 5.4.1 细胞工程概述177 5.4.2 细胞融合构建环境工程菌178 5.5 发酵工程180 5.5.1 发酵概述180 5.5.2 发酵工程在环境污染治理中的应用181 复习题182 参考文献182 6 水环境污染控制与治理中的生物化学183 6.1 污水、废水生物控制与治理生物化学183 6.1.1 水的生物化学处理概念183 6.1.2 好氧生物处理生物化学183 6.1.3 厌氧生物处理生物化学188 6.2 污水、废水深度处理生物化学192 6.2.1 生物脱氮生物化学192 6.2.2 生物除磷生物化学200 复习题204 参考文献204 7 有害有机物微生物降解中的生物化学205 7.1 微生物降解概述205 7.1.1 微生物降解的基本概念205 7.1.2 微生物降解有机污染物的作用206 7.1.3 污染物生物降解的动力学209 7.2 典型有害有机污染物微生物降解的生物 化学211 7.2.1 卤代烃类微生物降解的生物化学211 7.2.2 农药微生物降解的生物化学216 7.2.3 洗涤剂微生物降解的生物化学218 7.2.4 石油污染物微生物降解的生物化学219 复习题225 参考文献225 8 工业污染物微生物治理中的生物化学226 8.1 造纸废水微生物治理中的生物化学226 8.1.1 造纸废水概述226 8.1.2 造纸废水微生物处理中的生物化学法 原理226 8.2 染料废水微生物治理中的生物化学230 8.2.1 染料废水概述230 8.2.2 染料废水微生物处理中的生物化学 原理231 8.3 冶金废水微生物治理中的生物化学233 8.3.1 冶金废水概述233 8.3.2 冶金废水的微生物治理中的生物化学 原理234 8.4 燃料微生物脱硫预防治理中的生物 化学239 8.4.1 燃料中的硫概述239 8.4.2 燃料微生物脱硫的生物化学机理240 8.5 化石燃料微生物脱氮预防治理中的生物 化学243 8.5.1 化石燃料中的芳香氮化合物244 8.5.2 含氮污染物的微生物脱氮的生物化学 机理244 复习题246 参考文献246 9 污染环境微生物修复的生物化学原理247 9.1 污染环境微生物修复概念247 9.2 污染环境微生物修复的机理247 9.2.1 用于生物修复的微生物247 9.2.2 微生物对有机污染物的修复机理249 9.3 污染环境微生物修复中的生物化学 原理255 9.3.1 土壤污染微生物修复中的生物化学 原理255 9.3.2 地下水污染修复中的生物化学原理258 9.3.3 大气污染的微生物修复原理261 9.3.4 固体废弃物生物处理中的生物化学 原理264 复习题267 参考文献268 10 环境毒理生物化学269 10.1 环境毒理学概述269 10.1.1 环境毒理学概念269 10.1.2 环境有毒化学物质269 10.2 环境有毒物质在生物体内的转运和 代谢270 10.2.1 有毒化学物质进入人体途径270 10.2.2 有毒化学物质在体内的分布270 10.2.3 环境有毒物质代谢271 10.2.4 环境有毒物干扰酶功能的机制272 10.3 环境有毒物化学274 10.3.1 有毒物剂量和相对毒性274 10.3.2 有毒物联合作用275 10.3.3 严重毒作用机制275 10.4 环境有毒物质的生物化学效应279 10.4.1 金属有毒物质的生物化学效应279 10.4.2 有毒无机化合物的生物化学效应281 10.4.3 农药的生物化学效应282 复习题284 参考文献284