вопросы в пдф / вопрос 54

Вопрос№54

Брожение как основной способ получения энергии у бактерий

Брожение - это метаболический процесс, в результате корого образуется АТФ, а доноры и акцепторы электронов, это продукты образующиеся в ходе самого брожения.

Брожение, процесс ферментативного расщепления органических веществ, преимущественно углеводов, протекающий без использования кислорода. Служит источником энергии для жизнедеятельности организма и играет большую роль в круговороте веществ и в природе. Некоторые виды брожения, вызываемые микроорганизмами (спиртовое, молочнокислое, маслянокислое, уксуснокислое), используются в производстве этилового спирта, глицерина и других технических и пищевых продуктов. Спиртовое брожение – это процесс, при котором чаще всего субстратом явл. 6 – ти углерод , сахара – глюкоза, гексоза, пентоза. Конечный продукт : спирт + СО2 . Энерг . выход 4 молекулы АТФ. Расщепление с помощью гликолиза.

Глюкоза->4 АТФ->пировиноградная кислота: а) пируват декарбоксилаза СО2 (декарбоксилирование) б) ацетальдегид->алкогольдегидрогеназа- >этанол РН=4 –5. Возбудитель: прокариоты – Сарцина, вентриколи, Zymomonas mobilis эукариоты: р. Saccharomyces (дрожжи). Окраски по граму – нет, т.к. это эукариоты. р. Saccharomyces – дрожжи эукариот, есть ядро, вакуоли и т. д..Являются осмофилами (на высоких концентрациях сахаров до 20 – 30 %). Одноклеточные овальной формы или сферической , м.б. цилиндрическими, лимонновидными. Способ размножения почкования. Образование матер. и дочер. клеток – псевдомицелий. У дрожжей есть способность откладывать запасные питательные вещества, различной хим. природы и витамин В.

Являются ценными кормовыми добавками. Биомасса более питательна, чем у водорослей (липаза, гликоген, полифосфаты – пит. вещества).

По отношению к О2 дрожжи факультативные анаэробы.

Эффект Пастера это процесс торможения брожения у дрожжей и переключение на дыхание в присутствии О2Глюкоза->пировиноградная кислота :а) СО2 + этанол (выделяется 4 АТФ) , б) СО2 + вода ( 38 АТФ). Процесс широко применим в пивоварении, хлебопечении, виноделии, производство спирта.

Молочнокислое брожение. Субстраты моно – или дисахара., усвоение лактата некоторыми микроорганизмами (симбионты – энтеробактерии, кишечная палочка).

Существует 2 типа молочно – кислого брожения:

1. гомоферментативное (накапливается лактат, более 90 %)

2.гетероферментативное (конечный продукт – лактат, этанол, уксусная кислота, СО2, ацетоин, диацетил в следовых количествах)

Эти процессы ведут разные возбудители. При гомоферментативном – схема расщепления – это гликолиз (4 АТФ). При гетероферментативном – пентозо

– фосфатный путь (2 АТФ).

Существуют палочки и кокки, являются Грам «+», неподвижные, спор не образуют. Исключение 1 вид явл. факультативными анаэробами, но они аэротолерантны – не погибают в присутствии воздуха, на не могут переключаться на процесс дыхания в присутствии О2. Энергию получают только за счет процесса брожения, нет полностью цепи переноса электронов, есть отдельные участки. Эти бактерии – ацедофилы, живут в кислой среде (РН = 3). Сложные пищевые потребности по источнику азота, азот используют в виде сложных органических соединений. М. к. бактерии

– метаболические «инвалиды», т.к. утратили способность к синтезу ряда соединений. Растут на сложных средах с добавлением витаминов и аминокислот. Среда обитания молоко и молочные продукты, в кишечнике млегопитающих, реже на зеленых листьях. Систематика М. – к. бактерий:

Сем. Lactbacteriaceae 1 подсем. Streptoccaceae (кокки):а) род Streptococcus (самый многочисленный, гомоферментативные), б) род Leuconostok ( гетеробактерии), в) род Pediococcus (гомобактерии) 2 подсем. 2.1. род

Lactobacterium а) подрод Thermobacterii (термофилы,

гомоферментативные), б) подрод Streptobacterium (гетероферментативные),

в) подрод Betabacterrium (гетероферментативные) 2.2. род Bifidobacterium (гетероферментативные), живут только в кишечнике, им. вид раздвоенных палочек. М.к. бактерии используются для получения молочных продуктов, в сыроделии, для получения молочной кислоты, в кожевном производстве, кондитерском, фармацевтическом. М. к. бактерии РН = 3 – 3,5 Маслянокислое брожение. Набор конечных продуктов м. б. различен. Основной возбудитель р. Clostridium - это палочки, Грам «+», спорообразующие, тип спорообразования клостридиальный, реже плектридиольные, облигатные анаэробы. Способны откладывать запас. польсахарид. р. Clostridium делятся: 1) протеолитические (обладают высокой протеазной активностью, расщепляют белки, аминокислоты), 2) сахоролитические (активно расщепляют углероды), 3) пуринолитические (расщесляют пурины и перемидины).

Субстраты очень разнообразны.

р. Clostridium : 1) патогенные – возбудитель столбняка, газовой гангрены, 2) истинное маслянокислое брожение – масляная кислота, 3) ацетонобутиновое,4) пектиновое брожение,5) брожение целлюлозы, 6) гомоацетатное (ацетат), 7) азотфиксаторы (Clostpaterianum)

1.Истинное маслянокислое брожение: идет по схеме – сахар – является

субстратом, конечный продукт – масляная кислотя + СО2 + Н2. Cl. Butyricum - возбудитель

2. Ацетоно – бутиновое брожение. S – сахара->конечный продукт: масляная кислота, ацетон. Возбудитель: . Clostridium auto butylicum. Этот способ используется в производстве ацетона, бутатиола – растворителе. 3.Пектиновое брожение. Субстрат – полисахарид->пектины

4. Брожение целлюлозы (клетчатки) S – целлюлоза или клетчатка Пектиновое брожение. Пектины – это вещества межклетников, которые находятся в растительный тканях, они склеивают целлюлозные волокна. 3 типа пектиновых веществ:

1.Протолектин – это растворимый полимер. Действует фермент протопектиназа.

2.Пектин – водорастворимый полимер, содержит метил эфирные связи и отделяет метиловый спирт, превращая его в пектиновую кислоту. На пектиновую кислоту действует пектиназа, в результате образуется галактуроновая кислота, а т. ж. арабиназа, галактоза, ксилоза, которая в свою очередь расщепляется.

Кислота->масляная кислота, уксусный спирт, СО2, Н2. Процесс идет по схеме гликолиза , образуется 4 АТФ. Возбудители: Cl. Pectinovorum (не кислоустойчивые, начинают процесс) и Cl.felsineum (заканчивают процесс, т.к. являются кислоутойчивыми) Процесс большое значение имеет, в природе. Для разрушения деревьев, а т.ж. в производстве – мочке льна, бывает 2 типов: а) росяная (аэробная) р. Bacillus , некоторые энтеробактерии, плесневые грибы, Penicillum, б) водяная (анаэробный), без кислородный Clostridium.

Брожение целлюлозы. Целлюлоза – вещество, с большой молекулярной массой, мономер – глюкоза, образуется полимерные цепи, очень длинные (14 тысяч остатков), которые сверху покрыты воском.

Целлюлоза → (Е – целлюлоза)→ целлюлоза, до пути дисахариоз →(целлобиаза) →глюкоза → (гликолиза) → ПВК → масляная кислота, уксусная кислота, этанол, СО2, Н2. В целлюлозный комплекс ферментов, входят эндо – и экзоглюконазы, бета – гликозидазы, Сх фермент. Возбудители этого брожения: Амелянский создал элективные пит.среды (по методу Виноградского), для изучения бактерий разрушающих целлюлозу. Cl. cellobioparum - обитатели кишечника жвачных животных, относятся к мезофиллам). Люди не расщепляют целлюлозу. 1875 г. Попов , впервые заявил о брожении. В производстве: глюкоза → ПВК → ацетил – ко А: а) ацетата (уксусная кислота) б) ацетальдегид → этанол , в) ацетоацетил ко А →ацетоацетат ( - СО2) → ацетон →пропанол Бутирил ко А: а) бутират (масляная кислота), б) бутирил альдегид → бутанол.