19. Важнейшие биохимические процессы, вызываемые микроорганизмами. Превращение безазотистых органических веществ: аэробные и анаэробные процессы брожения. Превращение азотсодержащих веществ.

В процессе обмена веществ м/организмамы осуществляют разнообразные химические реакции, в результате которых образуются ценные вещества: спирты, кислоты, эфиры и др.Эти продукты жизнедеятельности широко используются в промышленности. К анаэробным процесам брожения относится спиртовое брожение.

Спиртовым брожением называется процесс расщепления сахара микроорганизмами с образованием этилового спирта и углекислого газа.

С₆Н₁₂О₆ - 2СН₃СН₂ОН+2СО₂

Возбудителями спиртового брожения являются дрожи сахаромицеты, некоторые мицеальные грибы. Даже растения и грибы в анаэробных условиях способны накапливать этиловый спирт.

Процесс проходит 2 стадии

1. Окислительная - превращение глюкозы до пировиноградной кислоты (пируват) и отнятие двух пар водорода.

С₆Н₁₂О₆--2СН₃СОСООН= “НАД (кофермент) Н₂О

2. Далее пируват декарбоксилируется пируваткарбоксилазой при участии ферментаа до ацетальдегида, а затем ацетальдегид восстанавливается в этанол при участии кофермента НАД.

Характерной физиологической особенностью большинства дрожжей является их способность переключать обмен с одного типа (анаэробный) на другой (аэробный). Недостаточность выделяющейся при брожении энергии дрожжи возмещают переработкой большого количества сахара, чем при дыхании. Наряду с главными продуктами брожения в небольшом количестве образуются и побочные продукты: глицерин, уксусный альдегид, сивушные масла. Наибольшая скорость брожения при температуре 30 С. При температуре 45-50^оС брожение прекращается в результате гибели клеток дрожжей. Нормальное брожение протекает в кислой среде, при рН 4-5. В щелочной среде в результате брожения образуется глицерин.

К анаэробным процессам брожения можно отнести: молочнокислое брожение, пропионовокислое, маслянокислое и др.

К окислительным (аэробным) относятся вызываемые микро­организмами биохимические процессы, протекающие с участием кислорода воздуха.

Большинство аэробных микроорганизмов окисляют органи­ческие вещества в процессе дыхания до С0₂ и Н₂О. Однако некоторые окисляют их лишь частично. Конечными продуктами такого неполного окисления чаще являются кислоты.

Уксуснокислое брожение — это окисление бактериями эти­лового спирта в уксусную кислоту:

СН₃СН₂ОН + О₂'=СН₃СООН + Н₂О.

При уксуснокислом бро­жении реакция окисления этилового спирта протекает в две стадии: сначала образуется уксусный альдегид, который затем окисляется в уксусную кислоту:

2СН₈СН₂ОН + О₂ -> 2СН₃СНО + 2Н₂О; 2СН₈СНО + 0₂ -* 2СН₈СООН.

Возбудителем уксуснокислого брожения является уксусный гриб

Уксуснокислые бак­терии представляют собой грамотрицательные, палочковидные, бесспоровые, строго аэробные организмы. Среди них есть под­вижные и неподвижные бактерии. Оyи кислотоустойчивы, и не­которые могут развиваться при рН среды до 3,2.

Уксуснокислым бактериям свойственна изменчивость формы клеток. В неблагоприятных условиях развития бактерии приоб­ретают необычную форму — толстые длинные нити, иногда раз­дутые, уродливые клетки/

Уксуснокислые бактерии широко распространены в природе, они встречаются на зрелых плодах, ягодах, в квашеных овощах, вине, пиве, квасе.

К аэробным процессам брожения можно отнести лимонокислое брожение, разложеие жиров и жирных кислот и др.

В метаболизме м/организмов азотсодержащие вещества подвергаются разнообразным превращениям. Способность разрушать белковые вещества способны многие м/организмы. Этот процесс также называют процессом гниения. Некоторые м/организмы разлагают непосредственно белки, другие могут могут воздействовать на более простые продукты распада, например на аминокислоты. Разложение белков м/организмами связано с использованием их для синтеза веществ тела, а также в качестве энергетического материала. Белковые вещества не могут непосредственно поступать в клетки м/организмов, поэтому использовать белки могут только те м/организмы котрые обладают специфическими ферментами экзопртеазами. Процесс распада начинается с гидролиза. Превичными прродуктами гидролиза являются пептицы и пептоны. Они расщепляются до аминокислот, котрые являются конечными продуктами. Образующеся в процессе распада белков различные аминокислоты используются самими м/организмами или подвергаются ими дальнейшим изменениям, например дезаминированию , в результате чего образуется аммиак и разнообразные органические соединения.