51. Сходства и различия энергетических процессов микробной клетки (брожения и дыхания).

Сходство:

- Относятся к процессам энергетического обмена: расщепляются сложные органические вещества, высвобождается заключенная в них энергия и происходит синтез АТФ.

- Представляют собой многостадийные ферментативные процессы.

- Это окислительно-восстановительные процессы (сопровождаются окислением ПВК, восстановлением и окислением НАД и т. д.)

- До момента образования ПВК процессы брожения и клеточного дыхания протекают одинаково.

Различия:

- Разный энергетический выход. Из расчета на 1 моль глюкозы: 2 моль АТФ в результате брожения и 38 моль АТФ в результате полного расщепления глюкозы при клеточном дыхании.

- Конечные продукты брожения – различные органические вещества (за исключением СО2), в которых заключен значительный запас энергии. Продукты аэробного расщепления глюкозы – Н2О и СО2.

- Для клеточного дыхания (аэробного) необходим О2, а для брожения – нет.

- У эукариот заключительный (кислородный) этап клеточного дыхания протекает в митохондриях. Брожение осуществляется в цитоплазме клеток.

52. Окисление углеводов до лимонной и других органических кислот.

Углеводы могут окисляться до лимонной кислоты и других органических кислот. При рассмотрении процессов дыхания и брожения было отмечено, что некоторые микроорганизмы не полностью окисляют те или иные органические соединения. В этом случае происходит накопление продуктов неполного окисления — оксалата, цитрата, сукцината, фумарата, малата, аконитата, глюконата и других кислот. Подобные процессы часто вызывают грибы. Так, виды родов Rhizopus и Мисог вызывают окисление углеводов главным образом до малата, в небольших количествах до сукцината, фумарата, малата, ацетата и муравьиной кислоты, а также этанола; родов Aspergillus и Penicillium — до глюконата, оксалата и цитрата.

Микробиологический синтез цитрата, глюконата, а-кетоглутарата, сукцината, фумарата, малата и ряда других органических кислот обычно осуществляется при интенсивной аэрации. Перечисленные кислоты служат промежуточными продуктами метаболизма соединений углерода, в том числе цикла трикарбоновых кислот.

Большое практическое значение имеет микробиологическое получение цитрата из углеводов с использованием гриба Aspergillus niger, превращающего почти 60 % глюкозы в лимонную кислоту. Возможность такого процесса была установлена С. П. Костычевым и В. С. Буткевичем. Сейчас разработан и промышленный способ микробиологического получения лимонной кислоты, необходимой в медицине, фармацевтической, пищевой и химической промышленности, а также при дублении кож, в печатном деле и т. д.

В процессе окисления глюкозы наряду с цитратом всегда образуется глюконат, причем выход последнего зависит от штамма гриба и от pH среды. Попутно выделяются оксалат и сукцинат.

В России, США и Японии налажено производство итаконовой кислоты на основе деятельности Aspergillus terreus. Итаконовая кислота — продукт превращения углеводов при участии и другого гриба рода Aspergillus — A. itaconicus. Итаконовую кислоту применяют в производстве синтетических смол, синтетических волокон, инсектицидов, красителей и других веществ.

В последнее время разработан способ получения цитрата из углеводородов (н-парафинов) с помощью дрожжей рода Candida. Указанные дрожжи используют также для получения изоцитрата, а-кетоглутарата, фумарата, малата и сукцината.