Опис презентації Лекція 4 Тема: «Подих. Аеробний і анаеробний по слайдах
Лекція 4 Тема: «Подих. Аеробний і анаеробний типи дихання у мікроорганізмів. Бродіння. Типи бродіння у мікроорганізмів ».
Питання: 1. Визначення та природа дихання, його типи 2. Механізм дихального процесу. Внутрішньоклітинна локалізація, будова і фізіологічна функція електротранспорту ланцюгів 3. Визначення та природа бродіння. 4. зброжує і несбражіваемих з'єднання, їх роль в природному балансі. 5. Типи бродіння у мікроорганізмів. 5. 1 гомоферментативного молочнокисле бродіння. 5. 2 Нетипова (гетероферментативних) молочнокисле бродіння. 5. 3 Спиртове бродіння.
Ферментативне поглинання молекулярного кисню - дихання - підрозділяється на: 1. Не пов'язане з запасанием енергії для клітини - вільне окислення; 2. Окислення, поєднане з запасанием енергії.
Дихання бактерій є метаболічний процес ферментативного окислення різних органічних сполук і деяких мінеральних речовин, що йде як без, так і з утворенням АТФ, в ході якого органічні або неорганічні сполуки служать донорами електронів (окислюються), а акцепторами електронів обов'язково служать неорганічні сполуки (відновлюються) .
Розподіл мікроорганізмів за типом дихання: 1. Аероби 2. Анаероби 3. Факультативні анаероби
Розщеплення глюкози в аеробних умовах: З 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6 CO 2 +6 H 2 O (G = -2872 к. ДЖ / моль)
Дихальна ланцюг це система дихальних ферментів, які знаходяться в мембранах мікробних клітин
Аеробне окислення етилового спирту ОЦТОВОКИСЛОГО бактеріями. 1. CH 3 CH 2 OH + O 2 CH 3 COOH + H 2 O (G = -494 к. ДЖ / моль) 2. CH 3 CH 2 OH + 3 O 2 2 CO 2 +3 H 2 O (G = -1366 к. ДЖ / моль)
Нітратне дихання - відновлення нітратів до молекулярного азоту: 5 C 6 H 12 O 6 +24 KNO 3 24 KHCO 3 +18 H 2 O + 12 N 2 +6 CO 2 (G = -1760 к. ДЖ / моль) сульфатно дихання - відновлення сульфатів до сірководню: C 6 H 12 O 6 +3 K 2 SO 4 3 K 2 CO 3 +3 CO 2 +3 H 2 O + 3 H 2 S (G = -1760 к. ДЖ / моль) 14 Схема різних видів анаеробного дихання прокаріотів:
Три складових механізму дихання мікроорганізмів 1. Клітинна локалізація і компонентний склад переносників електронів і протонів у дихальному ланцюзі. 2. Взаиморасположение і функції компонентів в мембрані. 3. Значення окисно-відновних потенціалів компонентів дихального ланцюга
Компоненти електротранспортної ланцюга, які беруть участь в окисленні водню • флавопротеїнів - ферменти, що містять в якості простетичної груп флавинмононуклеотид (ФМН) або флавінаденіндінуклеотід (ФАД) • Железосерние білки - окислювально-відновні системи переносять електрони. Містять атоми заліза, пов'язані, з одного боку, з сіркою амінокислоти цистеїну, а з іншого-з сульфідної сіркою • Хінони - група окислювально-відновних систем в дихальної ланцюга. У грам (+) бактерій-нафтохінони, у грам (-) - убіхінон, в хлоропластах- пластохинон. • Цитохроми - переносять тільки електрони; водень вони не транспортують. Як простетичної групи цитохроми містять гем.
Таблиця 3 - Окислювально-відновні потенціали компонентів дихального ланцюга Компоненти дихального ланцюга Е 0 '. У Різниця величин Е 0 '. В - G o 'к. ДЖ / моль Водень -0, 42 0, 10 19, 3 NAD -0, 32 0, 24 46, 4 флавопротеїнів -0, 08 0, 04 7, 7 Цитохром b -0, 04 0 , 31 59, 8 Цитохром з +0, 27 0, 02 3, 8 Цитохром а +0, 29 0, 52 100, 4 Кисень +0,
Бродіння - це процеси, за допомогою яких організми отримують хімічну енергію з глюкози і інших субстратів за відсутності молекулярного кисню, а кінцевим акцептором електронів є яка-небудь органічна молекула. Бродіння - це анаеробний окислювально-відновний процес, здійснюваний як живими клітинами мікроорганізмів, так і виділяються ними ферментами.
Зброджування глюкози дріжджовим соком (рівняння Гардена- Йонга): 2 C 6 H 12 O 6 +2 P i 2 CO 2 +2 C 2 H 5 OH + 2 H 2 O + фруктозо-1, 6 -біфосфат
Дві фази процесу бродіння: 1. Початкова (загальна) фаза проходить в анаеробних умовах, при цьому цукор розщеплюється до піровиноградної кислоти; 2. Кінцева фаза її метаболічна природа залежить від особливостей мікроорганізмів і умов їх культивування.
Типи катаболічних реакцій субстратного фосфорилювання, що призводять до синтезу АТФ при бродінні: 1. Редокс в процесі бродіння на етапах анаеробного окислення (виникають багаті енергією з'єднання) 2. Реакції розщеплення субстратів або проміжних продуктів, що утворюються з субстратів (катализируются ці реакції ферментами класу ЛіАЗ)
Схема ферментативного синтезу ацілфосфатов (попередників АТФ) з ангідридів фосфорної кислоти: ацил-Ко. А + Фн ацілфосфат + Ко. А-SH
Типи реакцій, що призводять до синтезу АТФ при бродінні: 1. 1, 3 -фосфогліцерат + АДФ 3 -фосфогліцерат + АТФ (каталізатор- фосфогліцераткинази) 2. фосфоенолпіруват + АДФ піруват + АТФ (каталізатор- піруваткіназа) 3. ацетілфосфат + АДФ ацетат + АТФ (каталізатор- ацетаткіназа) Ацетілфосфат утворюється з ацетил-Со. А та неорганічного фосфату за допомогою фосфотрансацетілази (P i): ацетил-Со. А + P i ацетілфосфат + З. А
Хімічна речовина може бути піддано зброджування, якщо воно містить не повністю окислені (або відновлені) вуглецеві атоми. Процес бродіння пов'язаний з такими перебудовами органічних молекул субстратів, в результаті яких на окислювальних етапах процесу вивільняється частина вільної енергії, укладеної в молекулі субстрату, і відбувається її запасання в молекулі АТФ.
З'єднання, зброджувані мікроорганізмами: полісахариди, гексози, пентози, тетрози, багатоатомні спирти, органічні кислоти, амінокислоти (за винятком ароматичний), пуринів і піримідинів. З'єднання, не здатні зброджувати мікроорганізмами: насичені аліфатичні і ароматичні вуглеводні, стероїди, каротиноїди, терпени, порфірини, ароматичні амінокислоти.
Причини неможливості зброджування деяких органічних сполук: 1. З'єднання містять тільки атоми вуглецю і водню; при розщепленні таких речовин енергія не виділяється. 2. Насичені вуглеводні і поліізопреноіди можуть окислюватися тільки киснем в присутності ферменту оксигенази.
Типи бродіння: • Молочнокисле • Спиртове • Маслянокислое • муравьінокіслий • Пропіоновокисле • Оцтовокисле і ін.
Послідовність біохімічних реакцій, що лежать в основі гомоферментативного молочнокислого бродіння отримала назву гликолитического шляху (гліколізу), фруктозодіфосфатного шляху. Типи хімічних перетворень при гомоферментативного молочнокислом бродінні: 1. Перебудова вуглецевого скилет вихідного субстрату. 2. Окіслетельно- відновні перетворення. 3. Освіта АТФ.
Схема фосфоролітіческого відщеплення глюкозних залишку при гліколізі полісахаридів (глюкоза) n + HPO 4 2 - (глюкоза) n-1 + глюкозо-1 -фосфат
Схема процесу гомоферментативного молочнокислого бродіння: Глюкоза + 2 Ф н +2 АДФ 2 молочна кислота + 2 АТФ + 2 Н 2 О
Для гетероферментативних молочнокислого бродіння характерна відсутність ключового ферменту гликолитического шляху- фруктозодіфосфатальдолази. а також тріозофосфатізомірази
Рівняння процесу спиртового бродіння: З 6 Н 12 О 6 +2 Ф н +2 АДФ 2 СН 3 СН 2 ОН + 2 СО 2 +2 АТФ + 2 Н 2 О
Схожі статті
