в.17 молочнокислое брожение

Молочнокислое брожение — процесс анаэробного окисления углеводов, конечным продуктом при котором выступает молочная кислота. Название получило по характерному продукту — молочной кислоте. Для молочнокислых бактерий является основным путем катаболизма углеводов и основным источником энергии в виде АТФ. Также молочнокислое брожение происходит в тканях животных в отсутствие кислорода при больших нагрузках.

Виды молочнокислого брожения

Различают т. н. гомоферментативное и гетероферментативное молочнокислое брожение, в зависимости от выделяющихся продуктов помимо молочной кислоты и их процентного соотношения. Отличие также заключается и в разных путях получения пирувата при деградации углеводов гомо- и гетероферментативными молочнокислыми бактериями.

Гомоферментативное молочнокислое брожение

При гомоферментативном молочнокислом брожении углевод сначала окисляется до пирувата по гликолитическому пути, затем пируват восстанавливается до молочной кислоты НАДН+Н (образовавшегося на стадии гликолиза при дегидрировании глицеральдегид-3-фосфата) при помощи лактатдегидрогеназы. От стереоспецифичности лактатдегидрогеназы и наличия лактатрацемазы зависит, какой энантиомер молочной кислоты будет превалировать в продуктах- L-, D- молочная кислота или же DL-рацемат. Продуктом гомоферментативного молочнокислого брожения является молочная кислота, которая составляет не менее 90 % всех продуктов брожения. Примеры гомоферментативных молочнокислых бактерий: Lactobacillus casei , L. acidophilus , Streptococcus lactis.

Гетероферментативное молочнокислое брожение

В отличие от гомоферментативного брожения, деградация глюкозы идет по пентозофосфатному пути, образующийся из ксилулозо-5-фосфата глицеральдегид-3-фосфат окисляется до молочной кислоты, а ацетилфосфат восстанавливается до этанола (некоторые гетероферментативные молочнокислые бактерии окисляют полученный этанол частично или полностью до ацетата). Таким образом, при гетероферментативном молочнокислом брожении образуется больше продуктов: молочная кислота, уксусная кислота, этанол, двуокись углерода. примеры гетероферментативных молочнокислых бактерий: L. fermentum, L. brevis, Leuconostoc mesenteroides, Oenococcus oeni .

Значение молочнокислого брожения для человека

Молочнокислое брожение используется для консервации продуктов питания (за счет ингибирования роста микроорганизмов молочной кислотой и понижения рН) с целью длительного сохранения (пример- квашение овощей, сырокопчение), приготовлении кисломолочных продуктов (кефира, ряженки, йогурта, сметаны), силосовании растительной массы, а также биотехнологического способа производства молочной кислоты.

в.18 влияние факторов на развитие микроорганизмов

Условия внешней среды оказывают существенное влияние на развитие и жизнедеятельность микроорганизмов. При благоприятном их воздействии микроорганизмы активно растут и размножаются, вызывают нужные биохимические процессы, поглощают из среды различные вещества и синтезируют определенные целевые продукты. Неблагоприятные факторы окружающей среды изменяют свойства микроорганизмов, подавляют их жизнедеятельность или вызывают гибель [1]. К физическим факторам, влияющим на развитие микроорганизмов, относятся температура, влажность среды, концентрация растворенных в ней веществ и осмотическое давление, лучистая энергия, ультразвук, токи высокой (ВЧ) и сверхвысокой (СВЧ) частоты, давление. Каждая физиологическая группа микроорганизмов развивается в определенных температурных границах. Для одних микроорганизмов эти границы сравнительно узки, для других, наоборот, широки. Жизнедеятельность микроорганизмов возможна только при наличии в среде или продукте определенного количества свободной и доступной для них воды. Развитие бактерий возможно при влажности 25—30%. Колебания с частотой более 20 кГц обладают большой механической энергией и быстро разрушают клетки микроорганизмов [2]. К химическим факторам, оказывающим влияние на жизнедеятельность микроорганизмов, относятся реакция среды (рН), окислительно-восстановительные условия среды и присутствие в среде ядовитых химических веществ. От степени кислотности или щелочности среды (концентрации в ней водородных и гидроксильных ионов) существенно зависит развитие микроорганизмов. Значительные колебания рН могут влиять на заряд поверхности клетки, изменять проницаемость клеточной стенки и цитоплазматической мембраны для различных молекул питательного субстрата, что, в свою очередь, вызывает нарушения питания и обмена веществ. Многие неорганические и органические вещества замедляют и даже подавляют развитие микроорганизмов. Такие вещества называют антисептиками. В зависимости от химического состава, концентрации, температуры, рН, продолжительности контакта антисептики по-разному влияют на микробные клетки. В малых дозах они могут действовать на микроорганизмы как стимуляторы. При повышении концентрации антисептики проявляют задерживающее (микробостатическое) действие или вызывают их гибель (микробоцидное действие). Антисептики оказывают губительное действие на микроорганизмы только при непосредственном контакте с ними [3].

в.19 теория мечникова

Учение И. И. Мечникова об иммунитете. Великий русский биолог И. И. Мечников установил, что лейкоциты играют решающую роль в защите организма от заразных, инфекционных болезней, уничтожая путем фагоцитоза их возбудителей — болезнетворных микробов.

Переваривая или разрушая их, лейкоциты гибнут.

Открытия и идеи И. И. Мечникова лежат в основе современного учения об иммунитете (от лат. immunis — освобожденный) — невосприимчивости организма к действию проникших в него инфекционных и других чужеродных высокомолекулярных органических агентов. Эти открытия позволили достигнуть больших успехов в борьбе с инфекционными заболеваниями, которые на протяжении веков были ужасным бичом человечества. Велика роль в предупреждении заразных болезней предохранительных и лечебных прививок — иммунизации с помощью вакцин и сывороток, создающих в организме искусственный активный и пассивный иммунитет.

В 1999—2001 гг. в фундаментальной иммунологии стали просматриваться контуры новой общей теории иммунитета. К концу XX века людьми, работающими в науке, был достигнут методический предел исследования биологических объектов — секвенирование генома, клонирование генов, появление трансгенных организмов и с нокаутом генов. Дальнейшее разложение объекта исследования на составляющие — расщепление гена — есть потеря кода биологической индивидуальности, т.е. уже не биология, а химия, физика, возможно, что-то еще (например, биороботология). На новом уровне биологического мышления в постгенно-инженерно-клональный период развития человеческой культуры возвращаются к попыткам осознания организма как целого, и не только и не столько в пределах отдельной особи, сколько в понимании всей земной природы как целостной системы. Материальный маркер единства всех форм жизни на Земле — нуклеиновые кислоты — является единым кодом как у любого ничтожного вируса, так и у великих организмов мира сего. Функциональный маркер единства всех форм жизни на Земле — это поразительное постоянство биологических часов: у каждого вида живых организмов свой естественный срок жизни, и колебания от особи к особи в пределах вида незначительные. Поэтому, наверное, можно не слишком опасаться пагубных последствий работ по клонированию человека и животных. Природный "буфер" биологических часов скорее всего будет надежной ловушкой для продуктов искусственного клонирования, защищающей естественно развивающиеся организмы в конкуренции с искусственно созданными.

в.20 масляно кислое и ацетонобутиловое брожение

Масляно-кислое брожение — это сложный биохимический процесс превращения сахара масляно-кислыми бактериями в анаэробных условиях с образованием масляной кислоты, диоксида углерода и водорода. Субстратами данного типа брожения являются в основном углеводы. Полисахариды расщепляются до моносахаридов, которые изомеризуются в глюкозу и подвергаются гликолитическому расщеплению до пирувата. Окислительное декарбоксилирование пирувата приводит к образованию ацетил-СоА с последующим образованием масляной кислоты. Глюкоза→масляная кислота + СО2 + Н2 + 63 кДж/моль. Масляная кислота является летучей жидкостью с очень неприятным запахом. Возбудители маслянокислого брожения широко распространены в природе и относятся к роду Clostridium (в дальнейшем Cl.), семейству Bacillaceace. Клетки грамположительные, палочковидные, форма клетки может изменяться в зависимости от условий среды. В молодом возрасте подвижны, имеют перитрихиальное жгутикование. Образует споры, диаметр которых бывает больше толщины клетки. Маслянокислые бактерии являются облигатными анаэробами, однако существуют все переходные формы: от строгих анаэробов (Cl. pasterianum, Cl. kluyveri) до почти аэротолерантных (Cl. histolyticum, Cl. acetobutylicum). Оптимальная температура роста 30…40 °C, но есть термофильные виды с оптимальной температурой 60…75 °C (Cl. thermoaceticum, Cl. thermohydrosulfucicum). Клостридии растут при нейтральной или щелочной реакции среды, поэтому нежелательный рост маслянокислых бактерий, например, в квашеной капусте, силосе, фруктовых консервах, сырых колбасах, можно полностью подавить, если продукт подкислить. Клетки клостридий образуют специфическое запасное вещество — гранулезу (крахмалоподобный полисахарид, окрашиваемый йодом в синеватый или коричневато-фиолетовый цвет) в виде гранул. Прототипом брожения, осуществляемого клостридиями, можно считать сбраживание глюкозы Cl. butyricum и Cl. acetobutylicum c образованием масляной и уксусной кислот, бутанола, этанола, ацетона, СО2 и Н2. Выход продуктов варьируется в зависимости от условий брожения. Для получения масляной кислоты в промышленном масштабе используют крахмалосодержащее сырье: картофель, зерновые и др. Крахмал гидролизуется 0,4…0,5 %-ной серной кислотой. После нейтрализации среды известью и добавления азотсодержащих веществ в питательную среду вносят маслянокислые бактерии. Масляная кислота представляет собой бесцветную жидкость с неприятным запахом, слабые растворы этой кислоты обладают специфическим сырным запахом. Эфиры масляной кислоты обладают приятными ароматами: метиловый имеет яблочный аромат, этиловый — грушевый, амиловый — ананасовый. Эфиры масляной кислоты как ароматические вещества используют в кондитерской и парфюмерной промышленности, при изготовлении фруктовых напитков. В зависимости от химического состава пищевых продуктов бактерии рода клостридиум в процессе маслянокислого брожения способны приводить к их порче. Таблица 1. Спектр субстратов и продуктов маслянокислого брожения некоторых бактерий рода Clostridium.