U stanicama od kojih biljke postoji alkoholna fermentacija. Fermentacija u stanicama

Fermentacija alkohola ovisi o pripremi bilo kojeg alkoholnog pića. Ovo je najlakši i pristupačniji način da se dobije etil alkohol. Druga metoda je hidratacija etilena, je sintetička, rijetko se primjenjuje i samo u proizvodnji votke. Pogledat ćemo značajke i uvjete fermentacije kako bismo bolje razumjeli kako šećer pretvara alkohol. Iz praktične točke, to će znanje pomoći u stvaranju optimalne srijede za kvasac - ispravno staviti bragu, vino ili pivo.

Fermentacija alkohola - To je proces pretvaranja gnojica glukoze u etil alkohol i ugljični dioksid u anaerobnom (kisik-free) mediju. Jednadžba je sljedeća:

C6H12o6 → 2C2H5OH + 2CO2.

Kao rezultat toga, jedna molekula glukoze pretvara se u 2 molekule etilnih alkohola i 2 molekule ugljičnih dioksida. U tom slučaju, energija se oslobađa, što dovodi do manjeg povećanja temperature medija. Također u procesu fermentacije se formiraju sevalna ulja: butil, amil, izoamil, izobutil i drugi alkoholi, koji su nusproizvodi od aminokiselinske izmjene proizvoda. Na mnogo načina, morskih ulja tvore aromu i okus pića, ali većina ih je štetna za ljudsko tijelo, tako da proizvođači pokušavaju očistiti alkohol od štetnih ulja za vozila, ali ostaviti korisno.

Kvasac - Ovo je unicelularna gljiva u obliku šagova (oko 1500 vrsta), aktivno se razvija u tekućem ili polu-tekućem mediju bogatu šećerima: na površini voća i lišća, u nektaru cvijeća, mrtvom fitomasu, pa čak i tlo.

Ovo je jedan od prvih organizama, "ukroćeno" od strane osobe, uglavnom kvasac se koristi za pečenje kruha i kuhanje alkoholnih pića. Arheolozi su utvrdili da drevni Egipćani za 6.000 godina prije Krista. e. Naučili smo da napravimo pivo i do 1200. godine prije Krista. e. Pire pečenje kvasca kruha.

Znanstvena istraživanja prirode fermentacije započelo je u XIX stoljeću, prva kemijska formula ponuđena je J. Gay-Loussak i A. Lavauzier, ali je postojala nejasna bit procesa, nastale su dvije teorije. Njemački znanstvenik Yustus von Lubih predložio je da fermentacija ima mehaničku prirodu - fluktuacije u molekulama živih organizama se prenose na šećer, koji se dijeli na alkohol i ugljični dioksid. S druge strane, Louis Shuaster je vjerovao da je u srcu procesa fermentacije biološke prirode - kada je određeno, kvasac je povučen šećerom u alkoholu. Pauzier je iskusio eksperimentalno kako bi dokazao njegovu hipotezu, kasnije je biološka priroda fermentacije potvrđena od strane drugih znanstvenika.

Ruska riječ "kvasac" dolazi od staroslavenskog glagola "Drozgati", što znači "drobljenje" ili "gnječenje", prati se jasna veza s pečenjem kruhom. S druge strane, engleski naziv kvasca "kvasac" datira iz starih engleskih riječi "Gist" i "Gyst", što znači "pjena", "istaknuti plin" i "kuhati", što je bliže destilaciji.

Šećer, proizvodi koji sadrže šećer (uglavnom voće i bobice), kao i sirovine za proizvodnju škroba koriste se kao sirovina za alkohol (uglavnom voće i bobice): žita i krumpir. Problem je u tome što kvasac ne može ispustiti škrob, tako da ga prvo trebate podijeliti na jednostavne šećere, to se radi enzimsko-amilaze. Amilaza je sadržana u sladnima - klijavljenom zrnu i aktivira se na visokoj temperaturi (obično 60-72 ° C), a proces transformiranja škroba na jednostavne šećere naziva se "precipitat". Precipitacija slada ("vruće") može se zamijeniti uvođenjem sintetičkih enzima, u kojima nije potrebno zagrijati hrpu, tako da se metoda naziva "hladno" taloženje.

Uvjeti fermentacije

Na sljedeći faktori utječu na razvoj poteza kvasca i fermentacije: koncentraciju šećera, temperature i svjetla, kiselosti medija i prisutnost elemenata u tragovima, sadržaj alkohola, pristupa kisiku.

1. Koncentracija šećera. Za većinu pukotina, optimalna sugaritost u žlice je 10-15%. U koncentraciji iznad 20% fermentacija slabi, a na 30-35% je gotovo zajamčena, jer šećer postaje konzervans, koji sprječava kvasac.

Zanimljivo, u šećernim tvarima medij ispod 10%, fermentacija također teče slabo, ali prije nego što zasladiti žlijeb, morate zapamtiti maksimalnu koncentraciju alkohola (4. stavka) dobivene tijekom fermentacije.

2. Temperatura i svjetlo. Za većinu sojeva kvasca, optimalna temperatura fermentacije je 20-26 ° C (pivo kvasac donje fermentacije potrebno je 5-10 ° C). Važeći raspon - 18-30 ° C. Na nižim temperaturama, fermentacija se značajno usporava i s vrijednostima ispod nule, proces se zaustavlja i kvasac "zaspi" - u anabiozi. Da biste nastavili fermentaciju, dovoljno je podići temperaturu.

Previsoka temperatura uništava kvasac. Prag izdržljivosti ovisi o naprezanju. Općenito, opasno je biti vrijednosti iznad 30-32 ° C (posebno za vino i pivo), međutim, postoje odvojene utrke alkoholnog kvasca koje mogu izdržati temperaturu mase na 60 ° C. Ako je kvasac "zavaren", za nastavak fermentacije će morati dodati novu seriju na hrpu.

Sam proces fermentacije uzrokuje povećanje temperature za nekoliko stupnjeva - što je veći volumen mane i aktivnije djelovanje kvasca, jačeg grijanja. U praksi se učini ispravak temperature ako je volumen veći od 20 litara - dovoljno je zadržati temperaturu ispod 3-4 stupnjeva od gornje granice.

Kapacitet je ostavljen na tamnom mjestu ili prekriven gustom krpom. Nedostatak izravne sunčeve svjetlosti omogućuje izbjegavanje pregrijavanja i pozitivno utječe na rad kvasca - gljivice ne vole sunčevu svjetlost.

3. Kiselina medija i prisutnost elemenata u tragovima. Medij s kiselošću 4.0-4.5 pH doprinosi fermentaciji alkohola i potiskuje razvoj mikroorganizama trećih strana. U alkalnom mediju se oslobađa glicerin i octena kiselina. U neutralnoj vatri, fermentacija tokova normalno, ali patogene bakterije aktivno se razvijaju. Kisy at tort se prilagođava prije stvaranja kvasca. Često, ljubavnici često povećavaju kiselost s limunskom kiselinom ili bilo kojim kiselim sokom, i kako bi se smanjilo sakupljeno kredom ili razrijeđena vodom.

Osim šećera i vode, kvasac zahtijeva druge tvari - prije svega je dušik, fosfor i vitamini. Ovi elementi u tragovima koriste se za sintezu aminokiselina koje su dio njihovog proteina, kao i za reprodukciju u početnoj fazi fermentacije. Problem je u tome što kod kuće točno određuje koncentracija tvari neće raditi, a prelazi važeće vrijednosti može negativno utjecati na okus pića (posebno za vino). Stoga se pretpostavlja da su sirovina koja sadrži škrob i voće u početku sadrži potrebnu količinu vitamina, dušika i fosfora. Obično se hrani samo braga od čistog šećera.

4. Sadržaj alkohola. S jedne strane, etil alkohol je proizvod života kvasca, s druge strane, to je jak toksin za gljive kvasca. U koncentraciji alkohola u žlijeb, 3-4% fermentacija usporava, etanol počinje usporavati razvoj kvasca, na 7-8% kvasac više ne umnožava, a na 10-14% prestaje obraditi stanice za fermentaciju šećera , Samo pojedinačni sojevi kulturnog kvasca izvedenog u laboratorijskim uvjetima tolerantan je za koncentraciju alkohola iznad 14% (neki nastavljaju fermentaciju čak i na 18% i više). 1% šećera u sousse, dobije se oko 0,6% alkohola. To znači da je dobilo 12% alkohola, potrebna je otopina s sadržajem šećera od 20% (20 × 0,6 \u003d 12).

5. Pristup kisik. U anaerobnom mediju (bez pristupa kisika), kvasac je usmjeren na opstanak, a ne reprodukciju. U tom je stanju dodijeljena maksimalno alkohol, tako da u većini slučajeva trebate zaštititi tužbu iz zraka i istovremeno organizirati uklanjanje ugljičnog dioksida sa spremnikom kako bi se izbjeglo povećani tlak. Ovaj zadatak se rješava ugradnjom hidrauličkog sklopa.

Uz stalnu kontaktnu masu s zrakom, postoji opasnost od Sinusije. Na samom početku, kada je fermentacija aktivna, ugledni ugljični dioksid gura zrak s površine vatre. No, na kraju, kada fermentacija slabi i ugljični dioksid pojavljuje se manje, zrak spada u nenamjerno spremnik s wort. Pod utjecajem kisika aktiviraju se bakterije octene kiseline, koje počinju obrađivati \u200b\u200betil alkohol o octenoj kiselini i vodi, što dovodi do oštećenja vina, smanjenje izlazeći iz mogona i pojavu izvora izvora. Stoga je tako važno zatvoriti spremnik s hidroterapijom.

Međutim, za reprodukciju kvasca (postizanje njihove optimalne količine) zahtijeva kisik. Uobičajeno je dovoljno koncentracije koja je u vodi, ali za ubrzano uzgoj, nakon što je kvasac, ostavite nekoliko sati otvorenih (s zračnim pristupom) i miješa se nekoliko puta.

Par.22 U stanicama onoga što organizmi odvija alkohol fermentacija? U većini biljnih stanica, kao iu stanicama nekih gljiva (na primjer, kvasac), umjesto glikolize, nastaje alkoholna fermentacija, molekula glukoze u anaerobnim uvjetima pretvara se u etil alkohol i CO2. Odakle dolazi energija za ATF sintezu iz ADP-a? Dodijeljeno je u procesu rasipanja, tj. U reakcijama cijepanja organskih tvari u ćeliji. Ovisno o specifičnostima tijela i uvjetima za njegovo stanište, dismia se može odvijati u dvije ili tri faze. Koje faze se dodjeljuju u razmjeni energije? 1-pritom; uzrok. U raspadanju velikih organskih molekula na jednostavnije: polisters.-monosa., Lipide-grijeh. I masti. Kiseline, proteine-ak. Razdvajanje se događa u ps. Energija se izdvaja od malih, dok se rasprši u obliku topline. Formirane spojeve (monaze., Masnoća. Cilindri, A.K. i sur.) Može se koristiti stanicom u reakcijama reakcije. Plaćanje, kao i za daljnje uništenje kako bi se dobila energija. 2 - Osolice \u003d glikoliz (enzimski proces sekvencijskog cijepanja glukoze u stanicama, praćena ATP sintezom; u aerobnim uvjetima dovodi do slike. C6H12o6 + 2N3R04 + 2Adf - 2C3N6O3 + 2AF + 2N20. Nalazi se u enzimskom govoru-II org.v.v., koji su dobiveni tijekom pripreme. OAEAP. O2 u reakcijama ove faze ne sudjeluje. Reakcije glikolize katalizirane su mnogim enzimima i javljaju se u citoplazmi stanica. 40% energije traje u ATP molekulama, 60% se raspršilo kao toplina. Glukoza ne razgrađuje ne do konačnih proizvoda (CO2 i H20), a spojevima koji su još uvijek bogati energijom i, dalje oksidiraju, mogu ga dati u velikim količinama (mliječna kiselina, etilni alkohol, itd.). 3-kisik (stanice); Organske tvari, slika. Tijekom 2 faze i sadrže velike zalihe kemijske energije, oksidiraju se do konačnih proizvoda CO2 i H20. Taj se proces pojavljuje u mitohondriji. Kao rezultat staničnog disanja tijekom propadanja dvije molekule mliječne kiseline, 36 ATP molekula su sintetizirane: 2C3N603 + 6O2 + 36adf + 36NH3RO4 - 6CO2 + 42N20 + Z6ATF. Razlikuje se veliki broj energije, 55% zaliha. U obliku ATP-a, 45% se rasprši kao toplina. Koja je razlika između energetskog. Ispit i Anaerobov? Veća živa sofisticiranost na Zemlji pripada aerobamima, tj. Koristi se u procesima O2 iz okoliša. ENERBTES imaju energetsku razmjenu nastaje u 3 faze: pripravci, kisik i kisik. Kao rezultat toga, tijelo. Mi ćemo se raspasti na najjednostavnije nonores. U organizmi koji žive u Besaloru. Asimulacija, kao i aerobome, s nedostatkom kisika, asimilacija se događa u dvije faze: pripremni i kisikolirani. U dvostupanjskoj verziji energetske razmjene energije, mnogo je manja nego u tri koraka. Uvjeti: Fosforilacija - Pričvršćivanje 1 Ostatak fosfa. Cilindri na ADP molekulu. Glyicoliz je enzimski proces dosljednog cijepanja glukoze u stanicama, uz sintezu ATP-a; U aerobnim uvjetima dovodi do slike. Pirogradična kiselina, u anaerobu. Uvjeti dovode do formiranja mliječne kiseline. Fermentacija alkohola - kemikalija. Reakcija fermentacije kao rezultat kojih je molekula glukoze u anaerobima. Uvjeti se okreće. U etilnom alkoholu i CO2 par.23 Koji organizmi su heterotrofi? Heterotrofi - organizmi koji nisu u stanju sintetizirati organske tvari od anorganskih (živih, gljiva, mnbakterija, rash stanica, a ne metoda. Za fotosintezu) Koji su organizmi na Zemlji praktički neovisni o energiji sunčeve svjetlosti? Kemotrof se koristi za sintezu organskih tvari energije koja se oslobađa tijekom kemijskih transformacija anorganskih spojeva. Uvjeti: Prehrana - skup procesa, uključujući ulazak u tijelo, probavu, apsorpciju i asimilaciju prehrambenih tvari. U tijeku prehrane, organizmi se dobivaju kemijskim spojevima koji koriste za sve procese vitalne aktivnosti. Avtotrofi - organizmi sintetiziraju organske spojeve s anorganske, dobivanje ugljika iz okoline u obliku CO2, vode i min. Soli. Heterotrofi - organizmi koji nisu u stanju sintetizirati organske tvari od anorganskih (živih, gljiva, mnbakterija, rash stanica, a ne metoda. Za fotosintezu)

Primarni izvor organizama je sunce. Svjetlo Quanti se apsorbira klorofilom sadržanom u kloro-biljkama zelenih biljaka stanica i akumuliraju se u obliku energetskih kemijskih veza organskih tvari - fotosinteza proizvoda. Heterotrofne biljke i životinjske stanice primaju energiju iz različitih organskih tvari (ugljikohidrata, masti i proteina) sintetizirane autotrofnim stanicama. Pozvani su živa bića koja mogu koristiti svjetlosnu energiju fototrobe I energiju kemijskih odnosa - hemotrofami.

Pozivan je proces potrošnje energije i tvari vlast.Poznati su dva načina: golozoy - hvatanjem čestica hrane unutar tijela i horofit - Bez napadaja, kroz usisavanje otopljenih namirnica kroz površinske strukture tijela. Namirnice koje su pale u tijelo uključene su u metaboličke procese. Disanje Možete nazvati proces u kojem oksidacija organskih tvari dovodi do oslobađanja energije. Unutarnje, tkivo ili unutarstanično disanje javlja se u stanicama. Većina organizama je karakterizirana aerobna disanje Za koji je potreban kisik (sl. 8.4). W. anaerobov živjeti u srednjem lišenom kisika (bakterija) ili airbones Sa svojim nedostatkom, raspadanje se odvija prema vrsti vrenje (anaerobnim disanjem). Glavne tvari koje se dijele u procesu disanja su ugljikohidrati - rezerva prvog reda. Lipidi predstavljaju pričuvu drugog reda, a samo kada su pričuve ugljikohidrata i lipida iscrpljene, proteini se koriste za disanje - rezerva za treće narudžbe. U procesu disanja, elektroni se prenose sustavom međusobno povezanih molekula nosača: gubitak elektrona naziva se molekula oksidacija Priključak elektrona na molekulu (akceptor) - obnova Oslobađanje energije u makroazičnim vezama ATP molekule je rezervirano. Jedan od najčešćih akceptora u biosustavima je kisik. Energija se oslobađa malim dijelovima, uglavnom u lancu elektronskog transportnog lanca.

Energija razmjena, ili disimilacija, To je kombinacija reakcija cijepanja organskih tvari popraćenih izlučivanjem energije. Ovisno o okruženju staništa, jedan proces razmjene energije može se podijeliti u nekoliko uzastopnih koraka. U većini živih organizama - aerobone koji žive u mediju za kisik, tijekom rasipanja, provodi se tri faze: pripremni, kisik i kisik, u procesu čije organske tvari se raspadaju s anorganskim spojevima.

Sl. 8.4.

Prva razina. Uprobavni sustav višestanične organske hrane pod djelovanjem odgovarajućih enzima podijeljen je u jednostavne molekule: proteine \u200b\u200b- za aminokiseline, polisaharide (škrob, glikogen) - na monosaharidima (glukoze), masti - za glicerin i masne kiseline, nukleinske kiseline - na nukleotidi itd. Na jednocistalnom intracelularnom cijepanju nastaje pod djelovanjem hidrolitičkih enzima s lizosomima. Uprobava tijekom probave se odlikuje malom količinom energije, koja se rasprši kao toplina i formirana male organske molekule mogu biti podvrgnute daljnjem cijepanju (disimulaciji) ili korištene od strane stanice kao "građevinskog materijala" za sintezu vlastitog Organski spojevi (asimilacija).

Druga faza- bez kisika, ili fermentacija, provodi se u citoplazmi stanice. Formirana u pripremnoj fazi tvari - glukoze, aminokiseline, itd. - podvrgavaju se daljnjem enzimskom propadanju bez upotrebe kisika. Glavni izvor energije u stanici je glukoza. Guzavanje, nepotpuno cijepanje glukoze (glikoliza) - višestupanjski proces razdvajanja glukoze na piroografsku kiselinu (P u K), a zatim u mliječne, octene, uljeve kiseline ili etil alkohol, koji se pojavljuju u stanici citoplazme. Tijekom reakcija glikolize razlikuje se veliku količinu energije - 200 KJ / mol. Dio te energije (60%) se rasprši u obliku topline, ostatak (40%) koristi se na sintezi ATP-a. Proizvodi glikolize su peerogradična kiselina, vodik u obliku H (nikotinomyndendinleotide) i energije u obliku ATP.

Ukupna reakcija glikolize ima sljedeći oblik:

S različitim vrstama fermentacije, sudbina glikolize proizvoda je različita. U životinjskim stanicama koje doživljavaju privremeni nedostatak kisika, na primjer, u mišićnim stanicama osobe s prekomjernim fizičkim naporom, i neke bakterije, fermentacija mliječne kiseline nastaje, na kojoj je PVC obnovljen u mliječnu kiselinu:

Poznato je svim fermentaciji mliječne kiseline (tijekom skijanja mlijeka, formiranje kiselog vrhnja, kefira, itd.) Uzrokovan je gljivicama i bakterijama mliječne kiseline. Uz alkoholnu fermentaciju (biljke, neke gljive, pivo kvasac) glikoliznim proizvodima su etil alkohol i CO2. U drugim organizmima, fermentacijski proizvodi mogu biti butik alkohol, aceton, octena kiselina, itd.

Treća fazaenergetska razmjena - potpuna oksidacija ili aerobna disanja javlja se u mitohondriji. Tijekom ciklusa tri-karboksilnih kiselina (CREX ciklusa), PVC se cijepa C02, a ostatak ugljikovog ostatka je spojen na koenzimsku molekulu s formiranjem acetilkoenzyme a, u molekuli čiji je energija pojačana

(Acetil-CoA također se formira kada se oksidiraju masne kiseline i neke aminokiseline). U sljedećem cikličkom procesu (sl. 8.4), postoje međusobna otopina organskih kiselina, kao rezultat jednog molekule acetilkoenzme A, formiraju se dvije molekule CO2, četiri para atoma vodika koji nose Nasurn 2 i FADN 2 (Flufacinidinukleotid), i dvije ATP molekule. U daljnjim oksidacijskim postupcima, proteini igraju važnu ulogu - prijevoznici elektrona. Oni prenose atome vodika na unutarnju membranu mitohondrije, gdje ih prenose u lanac proteina ugrađenih u membranu. Prijevoz čestica u skladu s prijenosnim krugom se provodi na takav način da protoni ostaju na vanjskoj strani membrane i akumuliraju se u intermogramskom prostoru, okrećući ga u H + -Revoire, a elektroni se prenose na unutarnji Površina unutarnje mitohondrijske membrane, gdje su u konačnici povezani s kisikom:

Kao rezultat toga, unutarnja membranska mitohondrija iznutra se negativno napuni i izvan - pozitivno. Kada razlika u potencijalima na membrani dosegne kritičnu razinu (200 mV), pozitivno nabijene čestice N + snage električnog polja počinju gurnuti kroz ATPase kanal (enzim ugrađen u internu membranu u mitohondriji) i, a Unutarnja površina membrane, interakciju s kisikom, tvoreći vodu. Proces u ovoj fazi je povezan s oksidativne fosforilacije - Dodatak ADP anorganskih fosfata i formiranje ATP-a. Približno 55% energije se pojačava u kemijske veze ATP, a 45% se rasprši u obliku topline.

Ukupni stanični respiracijski reakcije:

Energija koja se oslobađa tijekom raspadanja organskih tvari odmah ne koristi, te je inhibirana u obliku visokoenergetskih spojeva, u pravilu, u obliku adenozinskog trifosfata (ATP). Kemijskom prirodom, ATP se odnosi na mononukleotide i sastoji se od dušične baze adenin, ugljikohidrata riboze i tri ostatka fosforne kiseline, međusobno kombinirane od strane makroeričnih veza (30,6 KJ).

Energija koja se oslobađa tijekom hidrolize ATP koristi stanica kako bi se napravile kemijske, osmotske, mehaničke i druge vrste rada. ATP je univerzalni izvor napajanja stanica. ATP zaliha u ćeliji je ograničen i nadopunjuje se zbog procesa fosforilacije koji se događa s različitim intenzitetom u disanju, fermentaciji i fotosintezi.

Podrška

• Metabolizam se sastoji od dva blisko povezana i suprotno usmjerene procese: asimilaciju i disimulaciju.
• Velika većina životnih procesa koji se pojavljuju u ćeliji zahtijevaju troškove energije kao ATP.
• Razdvajanje glukoze u aerobnim organizmima, u kojima se cijepanje kisika kisika treba cijepiti kisik, 18 puta učinkovitije od energetske točke gledišta od anaerobne glikolize.

Pitanja i zadaci za ponavljanje

• 1. Što je disimulacija? Opisati faze ovog procesa. Koja je uloga ATP-a u razmjeni tvari u ćeliji?
• 2. Recite nam o energetskom metabolizmu u ćeliji na primjeru razdvajanja glukoze.
• 3. Koji se organizmi nazivaju heterotrofičnim? Dati primjere.
• 4. Gdje, kao posljedica toga što se transformacije molekula i u kojoj količini ATP formira u živim organizmima?
• 5. Koji se organizmi nazivaju autotrofičnim? Koje su skupine autotrophov podijeljene?

Energija (Katabolizam, disimilacija) - skup reakcija za cijepanje organskih tvari popraćenih izlučivanjem energije. Energija koja se oslobađa tijekom raspadanja organskih tvari odmah ne koristi, te je inhibirana u obliku ATP i drugih visokoenergetskih spojeva. ATP je univerzalni izvor napajanja stanica. Sinteza ATP nastaje u stanicama svih organizama u procesu fosforilacije - dodavanje anorganskih fosfata do ADP-a.

W. aerobni Organizmi (koji žive u mediju za kisik) razlikuju se po tri faze energetske izmjene: pripremne, oksidacije i oksidacije bez oksidacije; W. anaerobni Organizmi (koji žive u mediju bez kisika) i aerobik s nedostatkom kisika - dvije faze: pripremna, oksidacija bez kisika.

Pripremna faza

Leži u enzimskom cijepu složenih organskih tvari na jednostavne: molekule proteina - na aminokiseline, masti - glicerol i karboksilne kiseline, ugljikohidrate - na glukozu, nukleinske kiseline na nukleotide. Propadanje organskih spojeva visoke molekularne težine provodi se ili enzimi gastrointestinalnog trakta ili enzimi lizosoma. Sva otpuštena energija se rasprši u obliku topline. Formirane male organske molekule mogu se koristiti kao "građevinski materijal" ili se može podvrgnuti daljnjem cijepanju.

Oksogena oksidacija ili glikoliz

Ova faza leži u daljnjem razdvajanju organskih tvari oblikovanih tijekom pripremne faze, nastaje u citoplazmi stanice i ne treba kisik u prisutnosti kisika. Glavni izvor energije u stanici je glukoza. Proces oksinonog nepotpunog cijepanja glukoze - glikoliz.

Gubitak elektrona naziva se oksidacija, stjecanje - restauracija, dok je donator elektrona oksidiran, acceptor je obnovljen.

Treba napomenuti da se biološka oksidacija u stanicama može pojaviti kao uz sudjelovanje kisika:

A + O 2 → AO 2,

dakle, bez njegovog sudjelovanja, zbog prijenosa atoma vodika iz jedne tvari u drugu. Na primjer, tvar "a" je oksidirana zbog tvari "B":

2 + V → A + VN 2

ili prebacivanjem elektrona, na primjer, bivalentni željezo oksidira se na trovalentni:

FE 2+ → FE 3+ + E -.

Glyicoliz je složen multistay proces koji uključuje deset reakcija. Tijekom tog procesa dolazi do glukoze dehidrogenacije, vodik koji služi kao koenzim preko + (nikotinydadenindinleotide). Glukoza kao posljedica lanca enzimatskih reakcija se pretvara u dvije molekule perirografijske kiseline (PVC), dok su ukupne ATP molekule i smanjeni oblik nosača vodikovog preko · h 2.

C6H12O6 + 2AADF + 2H 3 PO 4 + 2NV + → 2C 3N 4 O 3 + 2ATF + 2N20 + 2Nad · h 2.

Daljnja sudbina PVC-a ovisi o prisutnosti kisika u stanici. Ako ne postoji kisik, kvasac i biljke javljaju fermentaciju alkohola, u kojoj je formiranje octene aldehida prvi, a zatim etil alkohol:

1. C3N 4 O 3 → CO 2 + CH3 Spavanje,
2. CH3 Sleep + preko · H 2 → C2H5 preko +.

Kod životinja i neke bakterije, s nedostatkom kisika, fermentacija mliječne kiseline nastaje s formiranjem mliječne kiseline:

C3H4O3 + OUT · H2 → C3H6O3 + OME +.

Kao rezultat glikolize jedne molekule glukoze, oslobađa se 200 KJES, od čega se 120 kW rasprši u obliku topline, a 80% se odnosi na ATP priključke.

Oksidacija kisika ili disanja

To je dovršiti cijepanje kiseline vršnjaka, javlja se u mitohondriji i s obavezno prisustvo kisika.

Pirogradična kiselina se transportira u mitohondriji (struktura i funkcije mitohondrije - predavanja br. 7). Ovdje dehidrogenaciju (klorovodika) i dekarboksilacija (čistionica ugljičnog dioksida) PVC-a sa stvaranjem dvobojk acetilne skupine, koji ulazi u reakcijski ciklus reakcija Krebs ciklusa. Postoji daljnja oksidacija povezana s dehidrogenacijom i dekarboksilacijom. Kao rezultat toga, tri molekule CO2 se uklanjaju na svaku molekulu PVC-a iz mitohondrije; Nastali su pet parova vodikovih atoma povezanih s nosačima (4-ručni · H2, FAD · H2), kao i jedna ATP molekula.

Ukupna reakcija glikolize i uništavanja PVC-a u mitohondriji na vodik i ugljični dioksid je kako slijedi:

C6H12O6 + 6N20 → 6SO 2 + 4TF + 12n 2.

Dvije ATP molekule formiraju se kao posljedica glikolize, dva - u Krebs ciklusu; Kao rezultat glikolizirane su dva para atoma vodika (2Nden2) kao rezultat glikolize, deset parova u Krebs ciklusu.

Posljednji korak je oksidacija parova atoma vodika koji uključuju kisik u vodu s istovremenim fosforilacijom ADF u ATP. Vodik se prenosi s tri velike enzimske komplekse (flavoproteini, prenosi Q, citokroma) respiratornog lanca smještenog u unutarnjoj membrani mitohondrije. Elektroni su odabrani u vodiku, koji se u matrici mitohondrije u konačnici u kombinaciji s kisikom:

O2 + e - → o 2 -.

Protoni se pumpaju u interrebereni mitohondrijski prostor, na "protonsko sredstvo". Unutarnja membrana je neprobojna za ione vodika, s jedne strane koja se ne razlikuje negativno (zbog 2 -), na drugoj - pozitivno (zbog H +). Kada je potencijalna razlika na unutarnjoj membrani doseže 200 mV, protoni prolaze kroz kanal ATP-sintetaze enzima, formira se ATP, a citokromoksidaza katalizira smanjenje kisika u vodu. Kao rezultat oksidacije dvanaest parova vodikovih atoma, formiraju se 34 ATP molekula.

Prženje se temelji na glikolitnom putu raspada ugljikohidrata. Razlikovanje: homofermentativna mliječna kiselina (GFM), alkohol, propionska, masna kiselina, acetonobutil.
Prženje je evolucijski kao najstariji i primitivniji način da se dobije energija bakterijskom stanicom. ATP se formira kao rezultat oksidacije organske podloge na mehanizmu fosforilacije supstrata. Prženje se događa u anaerobnim uvjetima. Primitivna fermentacija objašnjava se činjenicom da se prema fermentaciji postoji cijepanje podloge koji nije u potpunosti, a tvari formirane tijekom fermentacije (alkoholi, organske kiseline, itd.) Sadrže unutarnje rezerve energije.
Količina izolirane energije tijekom fermentacije je neznatno 1 g / mol glukoza ekvivalena2 - 4 ATP molekula. Track Microorganizmi su prisiljeni intenzivniji supstrat da se osigura energiju. Glavni problem fermentacije je rješenje donatorskih veza. Elektronski donatori su organski supstrati, a elektronski akceptor, koji određuje sudbinu fermentacije predstavlja glavni zadatak. Konačni proizvod fermentacije daje naziv ovog procesa.

Kemijski proces fermentacije

U procesu fermentacije u uvjetima anaerobioze u centru postoji problem proizvodnje energije tijekom cijepanja ugljikohidrata. Glavni mehanizam je glikolitski put propadanja (ugrađeni - Meyergooff - Parnassa, heksoso-difosfat put). Ovaj put je najčešći, postoje 2 glikolitska staza koja se nalaze u manjoj mjeri: oksidativni pentoso fosfatni put (Vourbourg - Dickens - karakter), put Entran - Dudarova (CDFG-Way).
Trebali biste platiti viziju da se svi ti mehanizmi ne mogu smatrati fermentacijom, jer su u srcu disanja. Fermentacija počinje kada se proton ili elektron i vezanost na priključicu odlažu recikliranje.
Glikoliz
Glukoza pod djelovanjem heksamina je fosforilirana na položaju 6 - pretvara u glukozu-6-fosfat - metabolički aktivniji oblik glukoze. Donator fosfata je ATP molekula. Glukoza-6-fosfat se izomerizira u fruktozi-6-fosfatu. Reakcija je reverzibilna, razina prisutnosti 2 tvari u reakcijskoj zoni je ista. Fosfat-6-fosfat pričvršćuje fosfatnu skupinu na prvi atom C i pretvara u fruktozu-1,6-difosfat. Reakcija ide uz trošak ATP i katalizirane fruktoze-1,6-difosfat aldolaze (glavni regulatorni enzim glikolize).
Fruktoza-1,6-difosfat je podijeljen u 2 fosfotryoza tritofosfatizomeraze. Kao rezultat toga, formirana je 2 trioza: fosfodioksijaceton i 3-foglyceraldehid (3-FGA). Ova 2 trioza može se servisirati jedan na drugi i proći transformaciju na piruvat kroz isti mehanizam. Ovo je faza oporavka (dolazi s proizvodnjom energije).

Glikoliz
Hexokinas
Glukoza-6-fosfatizomeras
6 fosfofruktocinaza
Alglaza
Tritofosfatizomeraza
Gliceraldehidfosfatehidrogenaza
Fosfogliceracija
Fosfoglyceluata
Enalaza
Piruvatkinaza
Došlo je do obrazovanja 3-FGK. Sada možete sumirati neke rezultate. Stanica u ovoj fazi "vratila" svoje troškove energije: su potrošene 2 ATP molekula i 2 ATP molekule su sintetizirane na 1 molekuli glukoze. U istoj fazi, prva fosforilacija supstrata odvija se u oksidacijskoj reakciji 3-FGA do 1,3-FGK. Energija se oslobađa i zadržava se u makroedgijskim fosfatnim veza ATP u procesu restrukturiranja fermentirane podloge uz sudjelovanje enzima. Prva fosforilacija supstrata i dalje se zove fosforilacija na razini 3-FGA. Nakon formiranja 3-FGK, fosfatna skupina iz trećeg položaja se prenosi na drugu. Zatim se molekula vode očisti od drugog i trećeg ugljikovog atoma 2-FGK, katalizira se enzim enolaze i formira se fosfonokradična kiselina. Kao rezultat dehidracije 2-FGK molekule, povećava se stupanj oksidacije drugog atoma ugljika, a treći - smanjuje. Dehidracija molekule 2-FGC-a, što dovodi do stvaranja FPEP-a, popraćena je preraspodjelom energije unutar molekule, kao rezultat kojih se fosfatna veza u drugom atomu ugljika od niske energije u 2-FGC Molekula se pretvara u visoku energiju u molekulu FEP. FEP molekula postaje donator bogatom energijom fosfatne skupine, koja se prenosi na ADP uz pomoć enzimskog piruvatakenaze. Prema tome, u procesu transformacije 2-FGK u piroografsku kiselinu, odvija se oslobađanje energije i njezin intenzitet u ATP molekuli. Ovo je druga fosforilacija supstrata. Kao rezultat intramolekularne oksidacije i redukcije procesa, jedne molekule i disperzije i ubrzava elektrone. U procesu druge fosforilacije supstrata se formira druga ATP molekula; Kao rezultat toga, ukupni energetski dobitak procesa je 2 ATP molekule na jednoj molekuli glukoze. Takva je energetska strana procesa homohermentalne fermentacije. Energetska bilanca procesa: C6 + 2ATF \u003d 2C3 + 4 ATF + 2NADF ∙ H2

Homofermentativna fermentacija mlijeka-kisela

Bakterije mliječne kiseline. Koji split ugljikohidrate na glikolitičkom putu s najnovijim formiranjem iz piruvata mliječne kiseline. U GFMK bakterijama, problem prihvaćanja donatorskog prihvata rješava se najlakši način - ova vrsta fermentacije se smatra evolucijskim najstarijim mehanizmom.
U postupku fermentacije, peerogradična kiselina je obnovljena s H + ripped iz glukoze. Piruvat se resetira H2 s Napfom H2. Kao rezultat toga, formira se mliječna kiselina. Energy prinos je 2 ATP molekule.
Fermentacija mlijeka-kisela provodi se bakterijama roda: Streptococcus, Lactobacillus, leuconostoc. Sve što su G + (su štapići ili kokobs) nažalost (sporolaktacillus formiraju sporove). U odnosu na kisik, bakterije mliječne kiseline pripadaju aerotoru, strogi su anaerobe, ali su sposobni postojati u atmosferi kisika. Oni imaju brojne enzime koji neutraliziraju toksični učinak kisika (flavina enzimi, ne-himmalna katalaza, superoksiddismisutaza). ICD ne može disati, jer ne postoji respiratorni lanac. Zbog činjenice da je priroda ICD-a bogata čimbenicima rasta, u procesu evolucije postali su metabolički onesposobljeni i izgubili sposobnost sinteze u dovoljnom broju faktora rasta, tako da su u procesu uzgoja

Moramo dodati vitalies, aminokiseline (povrće, biljne ekstrakte).
ICD može koristiti laktozu, koja je pod djelovanjem β-galaktozidaze u prisutnosti molekula vode podijeljena u D-glukos i D-galaktozu. Nakon toga, D-galaktoza je fosforilirana i transformirana u glukozu-6 fosfat.
ICD - Mesophylls s optimalnom temperaturom uzgoja 37 - 40ºs. Na 15ºs, većina njih ne raste.
Sposobnost antagonizma povezana je s činjenicom da mliječna kiselina i drugi proizvodi koji ugnjetavaju rast drugih mikroorganizama u procesu metabolizma. Osim toga, akumulacija mliječne kiseline u tekućini kulture dovodi do oštrog smanjenja pH, koji inhibira rast rotacijskih mikroorganizama, a sami ICD mogu izdržati pH na 2.
ICD je neosjetljiv na mnoge antibiotike. To je omogućilo da ih je moguće koristiti kao proizvođači probiotičkih lijekova koji se mogu koristiti kao lijekovi koji prate antibiotik-terapiju (doprinose obnovi crijevne mikroflore, ugnjetavaju antibiotike).
Ekologija ICD-a. U prirodi postoje, gdje mnogi ugljikohidrati: mlijeko, površina biljaka, prehrambeni trakt čovjeka i životinja. Nema patogenih oblika.

Fermentacija alkohola

Osnova je glikolitski put. U fermentaciji alkohola, postoji komplikacija rješenja donora-akceptorske komunikacije. Prvo, piruvat uz pomoć piruvatdekarboksilaze, ključni enzim alkoholne fermentacije, dekarboksiliran u acetaldehid i CO2:
CH3-Co-COOH ® CH3-COH + CO2.
Osobitost reakcije je njegova potpuna nepovratnost. Rezultirajući acetaldehid se obnavlja u etanol uz sudjelovanje na +--epedd alkohola dehidrogenaze:
CH3-COH + OU-H2 ® CH3-CH2OH + preko +
Donator vodika služi 3-FGA (kao u slučaju fermentacije mliječne kiseline).
Proces alkoholne fermentacije može se sažeti u sljedećoj jednadžbi:
C6H12O6 + 2FN + 2ADF ® 2CH3-CH2OH + 2CO2 + 2AF + 2H20.
Fermentacija alkohola je široko uobičajen proces dobivanja energije iz eukarotovih. Prokariotov se događa u G + i g-. Industrijska važnost je himomonas mobilies mikroorganizam (zavojnica iz soka od agave), ali fermentacija se temelji na ne glikoliz, a put upisa je Dududova ili CDFG put.
Glavni proizvođači alkohola - kvasac (piva, vinarstva, enzima, vitamini skupina B, nukleinske kiseline, koncentrata proteina-vitamina, probiotički lijekovi).

Propionska fermentacija

U fermentaciji propionske kiseline bavimo se ostvarenjem treće mogućnosti transformacije piruvata - njegove karboksilacije, što dovodi do pojave novog vodikovog akceptora - SHCHE. Restauracija perogradične kiseline u propioniku u bakterijama propionske kiseline se nastavlja kako slijedi. Karboksilaza pirogradične kiseline u reakciji kataliziranom biotin-ovisnim enzimom u kojem biotin izvodi funkciju nosača CO2. Donator grupe CO2 poslužuje metilmalonil-koa. Kao rezultat reakcije transkaboksilacije, formiraju se pakovi i propionil-koa. Schuk kao rezultat tri enzimske faze (slične reakcije 6, 7, 8 ciklusa trikarboksilnih kiselina, pretvara se u sukcinsku kiselinu.
Slijedeća reakcija leži u prijenosu skupine COA s propionil-CoA po sukcinskoj kiselini (sukcinat), kao rezultat kojim se formira sukcinil-cola i propionska kiselina.
Dobivena propionska kiselina je izvedena iz procesa i akumulira izvan stanice. Sukcinil-CoA se pretvara u metilmalonil-koa.
Koenzikment metilmalonil-ko-mutaze uključuje vitamin B12.

Energetski saldo na 1 molekule glukoze 2. molekule propionske kiseline i 4 ATP molekule.
Bakterije R.Propionibacterium je R + štapići, razbični, fiksni, pomnoženi po binarnom dijelu, su aerotornih mikroorganizama. Oni imaju mehanizam za zaštitu od toksičnog kisika, neki mogu disati.
Ekologija: U mlijeku, crijevima preživača. Industrijski interes: Proizvođači B12 i propionska kiselina.

Fermentacija masne kiseline

Uz masnu fermentaciju, piruvat je dekarboksiliran i spojen koa-acetil-koa se formira. Sljedeće se javlja kondenzacija: 2 acetil-Coa molekule se kondenziraju sa formiranjem C4-spoja aceto-acetil-koa, koji izvodi prihvatljivač H2 proizvoda.

Zatim, C4 spojevi koji prolaze kroz niz uzastopnih transformacija tvori uljnu kiselinu. Ovaj redukcijski put nije povezan s formiranjem energije i stvoren je isključivo za recikliranje. Paralelno s, postoji druga oksidativna grana, koja dovodi do formiranja piruvata octene kiseline, a fosforilacija supstrata se javlja u ovom području, što uzrokuje sintezu ATP-a.
Energetska bilanca je teško izračunati, budući da se smjer reakcija određuje vanjskim čimbenicima, kao i hranjivim medijem:
1 mol. glukoza → ≈3.3 ATP
Masna kiselina fermentacija provodi bakterije R. clontridium - to su R + štapići, mobilni, formiranje sporova (endospore d\u003e DCK), su isključivo anaerobne kulture. Pokret se provodi na štetu od prekomjerne osobe koja se nalazi. Kako stanice stare, flageliju i akumuliraju granulat (tvar poput škroba). Mogućnost presadanja supstrata podijeljena je na 2 vrste:
Šećerno-šećerno (podijeljeni šećer, polisaharidi, škrob, chitin);
Proteolitski (imaju snažan kompleks proteolitičkih enzima, škiljenje proteina).
Clostridia se provodi ne samo fermentacija nafte, nego i acetonobutil. Proizvodi ove vrste fermentacije na nizu s naflnom kiselinom i acetatom mogu biti: etanol, aceton, butil alkohol, izopropilni alkohol.

Acetonobutil fermentacija

S acetonobutil fermentacijom, proizvođači u mladoj dobi (logaritamska faza rasta) provodi se tipom masne kiseline. Kako se pH smanjuje i akumulacija kiselih proizvoda inducira sinteza enzima, dovodi do nakupljanja neutralnih produkata (aceton, izopropil, butil, etil alkohol). Proučavanje procesa acetoneobutil fermentacije, ruski znanstvenik Shosthnikov pokazao je da prolazi 2 faze i 2 faza postupka leži između konstruktivnog i energetskog metabolizma. Prva faza karakterizira aktivan rast kulture i intenzivan konstruktivan metabolizam, prema tome, u tom razdoblju, redukcijsko sredstvo se odlijeva preko ∙ H2 na biosintetskim potrebama. Kada se rast kulture i tranzicija u drugoj fazi, potreba za konstruktivnim procesima smanjuje u drugu fazu, što dovodi do stvaranja više obnovljenih oblika alkohola.
Praktična primjena Clotridium:
proizvodnja naflne kiseline;
Proizvodnja acetona;
Proizvodnja Butanola.
Bakterije igraju veliku ulogu u prirodi: provodite truljenje, anaerobne truljenje vlakana i chitin (neke podijeljene pektinske vlakane). Među Clostridijem postoje patogeni (patogeni botulizma - iznimno opasni egzotoksin; plinski naočale; tetanus).