Вопрос 5

Спиртовое брожение

Выход спиртового брожения – 2 моль АТФ

Возбудители – дрожжевые грибы

Молочнокислое брожение

Возбудители – микроорганизмы вида стрептококки, эти бактерии подавляют рост других бактерий.

Масленнокислое брожение

Возбудители – микроорганизмы рода клостридиум – это облигатные анаэробы, они играют важную роль на земле.

Вопрос 6

Основные этапы круговорота азота:

1) растения и животные содержат азот в составе аминокислот и нуклеиновых кислот;

2) продукты жизнедеятельности организмов (аммиак, мочевина и пр.) и мертвые тела разлагаются с помощью бактерий, при этом азот аминокислот (NH2-) окисляется до нитритов (NO2-), а затем до нитратов (NO3-);

3) нитраты захватываются растениями и встраиваются в аминокислоты

Первая стадия реакций идет легко и активно. При внесении удобрений растения тратят на эту стадию все энергетические ресурсы. Вторая стадия реакции – перевод нитритов в аммиак, задерживается в силу её энергоемкости (надо разорвать тройную связь). Нитриты накапливаются в растениях, а в желудке человека образуют нитрозамины – активные канцерогены и мутагены;

4) мертвая органика разлагается с выделением аммиака (аммонификация). Часть его прочно связывается с гумусом, а избыток (например, при внесении в почву органических удобрений) усваивается растениями;

5) в океане бактерии группы Псевдомонас восстанавливают нитраты, смываемые с полей до газообразного азота, часть которого возвращается в атмосферу, где его очень много;

6) происходит биологическая фиксация газообразного азота из атмосферы прокариотами. Для этого безъядерные организмы имеют белок-нитрогеназу, переводящий N2 в NH3. Это очень энергоемкий процесс, все способные на азотфиксацию организмы связывают примерно 15 кг/га в год. Клубеньковые бактерии – симбионты бобовых растений связывают до 300 кг/га в год. В лесу такие клубеньки имеет ольха. Внесение азотных удобрений выключает биологическую фиксацию азота;

7) связанный азот восстанавливается до газообразного в анаэробных условиях с помощью бактерий (денитрификация, «нитратное дыхание»):

C6H12O6 + 24XNO3 = 30CO2 + 18H2O + 24XOH + 12N2 + Q (570 ккал/г-моль).

Иногда реакция идет не до конца, с выделением опасных парниковых газов NO и NO2. Так разлагается часть избытка удобрений.

Вопрос 7

Аммонификация— процесс разложения азотсодержащих органических соединений (белков, аминокислот), вызываемый гнилостными бактериями и сапротрофными грибами с образованием дурнопахнущих конечных продуктов — аммиака и первичных аминов. Гниение белков сопровождается образованием и других остро неприятно пахнущих и токсичных для организма человека веществ — так называемых трупных ядов (например путресцин и кадаверин) и ароматических соединений (например скатол, индол- образуются в результате дезаминирования и декарбоксилирования аминокислоты триптофана), гниение серусодержащих аминокислот (цистеина, цистина и метионина) приводит к выделению сероводорода и меркаптанов. Происходит в природе с мёртвыми телами и останками людей, животных и растений. Является необходимым условием круговорота органических веществ в природе, поскольку в процессе гниения органические вещества превращаются в неорганические, пригодные к повторному усвоению растениями.

Типичными аммонификаторами являются представители рода Bacillus (например Bacillus subtilis, Bacillus cereus и Bacillus mycoides), Pseudomonas (например Pseudomonas fluorescens) и Clostridium.

Умеренное, контролируемое иммунитетом организма бактериальное гниение белков также является необходимой частью пищеварения и происходит в толстом кишечнике человека и животных под влиянием «полезных» бактерий — симбиотиков. Чрезмерно интенсивное гниение в толстом кишечнике является причиной гнилостной диспепсии, диареи и дисбактериоза толстого кишечника.

Первой стадией разложения белков является их гидролиз как микробными протеазами, так и протеазами клеток погибшего организма, высвобождаемыми из лизосом в результате смерти клеток (аутолиз). Протеолиз происходит в несколько стадий- в начале белки расщепляются до всё ещё крупных полипептидов, затем образовавшиеся полипептиды расщепляются до олигопептидов, которые в свою очередь расщепляются до дипептидов и свободных аминокислот.[1] Образовавшиеся свободные аминокислоты затем подвергаются ряду превращений, приводящих к выделению характерных для гниения продуктов. Первыми стадиями является дезаминирование аминокислот, в результате которого аминогруппа аминокислоты отщепляется и высвобождается свободный ион аммония и декарбоксилирование, в результате которого карбоксильная группа отщепляется с высвобождением двуокиси углерода (реакция декарбоксилирования чаще всего происходит в условиях пониженного pH). В результате декарбоксилирования высвобождаются также первичные амины:

H2N-(CH2)4-CHNH2-COOH (лизин) → H2N-(CH2)4-CH2NH2 (кадаверин) + CO2

Выделяют так называемое окислительное дезаминирование (наиболее распространённый вид дезаминирования, в результате которого NAD(P) восстанавливается до NAD(P)H2) и гидролитическое дезаминирование, при котором аминогруппа аминокислоты заменяется на гидроксильную.

Также некоторые аминокислоты трансаминируются путём перемещения аминогруппы аминокислоты на 2-оксикислоту (в результате этого процесса также происходит дезаминирование аминокислот, кроме этого синтезируются те аминокислоты, которые бактерии не могут синтезировать путём аминирования ионами аммония).

Образовавшиеся в результате дезаминирования и декарбоксилирования продукты могут как окисляться микроорганизмами с целью получения энергии в виде АТФ, так и участвовать в реакциях промежуточного обмена.