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芳香化合物的降解途径

2022.5.13
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zhaoqisun

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单环芳香烃

苯的降解

苯的降解在 30 年前的研究已经非常成功 。苯降解时有二个分支途径,途径如图1中a。苯环最初被苯双加氧酶攻击而形成邻苯二酚,邻苯二酚进一步通过间位或邻位双加氧酶的作用而产生粘康酸半醛或粘康酸。

取代苯的降解

取代基团的存在使苯环的降解出现两种可能:先降解苯环或先降解侧链 。含 2 ~ 7 个碳原子的单烃基取代苯的一般途径如图1中b)。当 C >7 时,先通过 β,ω氧化降解取代烃基链,最后再降解苯环。长的烃基侧链氧化后足够给微生物提供生长的能量,这样微生物就不会降解苯环 。

联苯的降解

生物降解联苯途径如图1中c,加氧联苯降解有两条途径:1,2 位加氧和 3, 4 位加氧,以前者居多,联苯经过两步双加氧酶作用后形成 2—经基—6 —酮基—6 —苯基 —2,3 —己二烯酸(HOPDA),再进一步被降解成苯甲酸(BA)。联苯和低度取代联苯还可以进行微生物降解, 降解的产物为单经基和二经基化合物。

多环芳烃

多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAH)是有机物不彻底燃烧产生的一类含有两个或两个以上融合芳香环的化合物 。微生物降解蔡的途径如图1中d。与其它芳香化合物的降解相同,第一步中双加氧菌进攻环形成 1,2 —经基蔡, 随后在第 1 和第 9 个碳原子间断裂 。 [4] 

加氧酶

苯环化合物因其具有苯环结构而较难分解,若要在常温常压下将其分解,就必须依赖酶的参与。参与苯环化合物代谢的氧化酶可分为两类:一类为苯环羟基化加氧酶;另一类为苯环切割化加氧酶¨3'Hj。苯环羟基化加氧酶是通过氧分子及NADH或NADPH提供电子在苯环上加上两个羟基,如甲苯经过甲苯双加氧酶催化与氧分子形成顺

甲苯二氢二醇。苯环切割化加氧酶是由氧分子将苯环氧化并进行开环,如邻苯二酚在氧分子与酶的作用下,形成粘康酸或粘康酸半醛。最早的苯环羟基化加氧酶是由Gibson等从恶臭假单胞菌Fl中分离出来的,所有的酶都属于复合酶体系,并由2至3种蛋白质组成,但是在亚基的组成上却有相当大的差别。Batie等将其分为3大类:ClassI、ClassⅡ及ClassUl。Clam是由2种成分组成的,而ClasslI及ClassHI都是由3种成分组成的。苯环切割化加氧酶在进行开环反应时可分为两种形式:一种为在双氢氧基内切割,亦可称为邻位切割;另一种为在双氢氧基外切割,亦可称为间位切割。


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