Отримання енергії хемогетеротрофамі. - розділ Біологія, Мікробіологія є порівняно молодою наукою Способи Одержання Енергії Хемогетеротрофамі Лежать В Основі Важливих біохімічн.
Способи отримання енергії хемогетеротрофамі лежать в основі найважливіших біохімічних процесів, які використовуються в харчових про-виробництвах або лежать в основі псування сировини, напівфабрикатів і го-тової продукції харчових виробництв з допомогою мікроорганізмів.
Як джерела енергії вони можуть використовувати широке коло органічних речовин, частіше вуглеводи, а також спирти (одноатомний - етиловий спирт, трьохатомний - гліцерин; Шестиатомні спирти - сорбіт, маніт та ін.), Амінокислоти, пуринів, піримідинів, жири, органічні кислоти і ін.
Більшість хемогетеротрофов отримують енергію і синтезують вуглецевий скелет клітин з одного і того ж органічної сполуки.
Хемогетеротрофи отримують енергію чотирма способами.
1. Аеробне дихання. Донорами водню (електронів) при нку-ванні служать органічні речовини. кінцевим акцептором водню є молекулярний кисень. В результаті дихання відбувається повне окислення органічних речовин до СО2 і Н2 О і виділяється велика кількість теплової енергії:
Така кількість енергії відповідає всьому запасу вільної енергії, укладеним в I грам-молекулі глюкози. Цим шляхом по-лучают енергію багато аеробні бактерії і деякі дріжджі, ис-пользуемие для отримання хлібопекарських і кормових дріжджів.
При аеробному диханні приблизно 50% енергії втрачається у вигляді тепла. Цим пояснюється явище термогенеза - самосогревание біль-ших пухких, добре аерованих скупчень рослинних мас (сіна, зерна, силосу, гною, торфу та ін.), Це призводить іноді до самовозго-Ранію сіна, торфу і т.п.
2.Неполное окислення органічних речовин. В аеробних усло-віях окислення органічних речовин може йти не до СО2 і Н2 О, a до утворення проміжних недоокислених продуктів і Н2 О. Донорами водню служать органічні речовини, а акцептором - молекулярний кисень. При цьому енергії звільняється значною але менше. Такий спосіб отримання енергії називається неповним окисленням, наприклад окислення етилового спирту до оцтової кисло-ти ОЦТОВОКИСЛОГО бактеріями:
Багатьом міцеліальних грибів властиво неповне окис-лення вуглеводів. Гриби окислюють їх з утворенням лимонної, глюконової, щавлевої та інших органічних кислот.
3. Бродіння. Процес бродіння - це неповне окислення органіч-ських речовин в анаеробних умовах. Донорами водню при блукаю-ванні є органічні речовини, акцепторами водню - також органічні речовини. Це проміжні продукти бродіння, ко-торие при цьому відновлюються. При бродінні енергії виділяється значно менше, ніж при окисленні 1 грам-молекули глюкози в аеробних умовах, наприклад, при спиртовому бродінні дріжджами, - всього 118 кДж
Глюкоза Етиловий спирт
Інші види бродіння (молочнокисле, маслянокислое і т.д.) протікають також з неповним виділенням енергії глюкози, так як частина вільної енергії переходить в утворюються відновлені продукти бродіння, які накопичуються в середовищі.
4. Анаеробне дихання. Невелике число бактерій (денітріфі-цірующіе, десульфатірующім) в анаеробних умовах окислюють органічні речовини - донори водню не за допомогою мо-лекулярного кисню, а з використанням пов'язаного кисню, на-ходячи в молекулі натратов і сульфатів. Ці неорганічні ве-щества багаті на кисень і є акцепторами водню.
Анаеробне дихання буває двох типів: нітратне та сульфатне. Окислення органічних сполук киснем нітратів називається нітратних диханням:
Окислення органічних речовин киснем сульфатів називаються ється сульфатних диханням:
Процеси анаеробного дихання супроводжуються значним виділенням енергії.
Всі теми даного розділу:
Бактеріальної (прокариотной) клітини.
До обов'язкових структурам клітини відносяться: клітинна стінка, цитоплазматична мембрана, рибосоми, нуклеоїд (рис.3). Клітинна стінка надає форму клітці, оберігає її від неблагопрі-
конструктивний обмін
Конструктивний обмін речовин полягає в біосинтезі основних клітинних компонентів з надійшли в клітку речовин живильного середовища. Конструктивний обмін спрямований на синтез подружжя
Хімічний склад клітин мікроорганізмів
У клітинах мікроорганізмів міститься 75-85% води, решта 15-25% становить суху речовину. Вода в клітці знаходиться в свобод-ном і зв'язаному стані. Пов'язана вода входить в сос
Потреби мікроорганізмів у поживних речовинах. типи харчування
Обмін речовин нерозривно пов'язаний з процесом харчування мікроорганізмів. Потреби мікроорганізмів у поживних речовинах надзвичайно різноманітні, але незалежно від їх потреб в
Механізм надходження поживних речовин в клітини мікроорганізмів
Живильні речовини, щоб вони могли бути використані кліткою для процесів метаболізму, повинні з зовнішнього середовища потрапити, всередину клітини. Всі перетворення речовин відбуваються в клітинах
енергетичний обмін
Для перенесення поживних речовин через ЦПМ і синтезу з них основних компонентів клітини, розмноження, руху, мікроорга-нізм необхідна енергія, тому окремі хімічні реакції, обумовлені
Джерела енергії та особливості енергетичних процесів у мікроорганізмів
Мікроорганізми можуть використовувати енергію видимого світла (фототрофи) і хімічну енергію, що вивільняється при окисленні різних відновлення
Мікроорганізмів.
Для культивування мікроорганізмів застосовують живильні середовища, які повинні містити всі речовини, необхідні для їх росту. Запропоновано сотні різних середовищ для культивування
Основні типи поживних середовищ
За складом прийнято виділяти природні або натуральні середовища невизначеного складу і синтетичні середовища. Природними (натуральними) назив
Способи культивування мікроорганізмів.
Культивування мікроорганізмів можна поводити поверхневим або глибинним, періодичним або безперервним методами, в аеробних або анаеробних умовах. Велике значення при виборі з
Температура.
Найважливішим фактором зовнішнього середовища є температура. Вона визначає швидкість розмноження мікроорганізмів, а також інтенсивність протікання хімічних реакцій в процесах обміну речовин в клітинах.
Вологість
На життєдіяльність мікроорганізмів великий вплив робить вологість середовища. Вода входить до складу їх клітин (до 85%) і підтримує тургорное тиск в них. Поживні речовини
Осмотичний тиск.
Для життєдіяльності мікроорганізмів велике значення має осмотичний тиск середовища, яке визначається концентрацією розчинених в ній речовин. У природних середовищі живе
Концентрація водневих іонів
Концентрація водневих іонів (рН) в середовищі існування є важливим фактором, що визначає можливість зростання і розмноження мікроорганізмів. Водневий показник реакції середовища рН показує ступінь
Окислювально-відновні умови середовища.
Молекулярний кисень є одним з найважливіших факторів зовнішнього середовища, що визначає напрямок біохімічних реакцій, здійснюваних мікроорганізмами в енергетичному обміні. ставлення мікроорга
Енергія електромагнітних випромінювань
Вплив на мікроорганізми різних форм променевої енергії, що представляють собою електромагнітні коливання з різною довжиною хвилі, проявляється по-різному. Біологічна дія випромінювань зав
Іонізуючі випромінювання.
До них відносяться космічні, рентгенівські промені і радіоактивні випромінювання (a-, b-. G # 61485; промені), що виникають при розпаді радіоактивних елементів. Вони мають найбільш коротку дли
Ультрафіолетові промені.
Дія УФ-променів на мікроорганізми схоже з іонізуючим випромінюванням: вони викликають або загибель, або мутації мікроорганізмів в залежності від виду мікроорганізмів, дози і тривалості опромінювання
Лазерне випромінювання.
Це випромінювання являє собою сфокусоване у вигляді пучка електромагнітне випромінювання в діапазоні від інфрачервоного до ультрафіолетового спектрів. Воно має дуже великою енергією і здатне ви
біотичні фактори
У природних умовах проживання, в тому числі і на харчових продуктах, спільно розвиваються різні мікроорганізми. В процесі еволюції виникли і сформувалися різні форми взаємовідносин м
Асоціативні форми симбіозу.
Асоціативні взаємини широко поширені в природі. Саме на них заснований круговорот речовин в природі. До асоціативним взаємини належать метабіозу, мутуалізмом
Антагоністичні форми симбіозу.
Це група симбіотичних взаємин, які виражаються в явищах антагонізму, антибиоза, паразитизму і хижацтва. Антагонізм - це такий тип взаємин,
Антропогенні фактори.
Цей вид екологічних факторів є наслідком господарської діяльності людини, в процесі якої відбувається забруднення навколишнього середовища. Основними джерелами забруднень
анаеробні процеси
До анаеробним процесам ставляться спиртове, молочнокисле, пропіоновокисле, маслянокислое бродіння і бродіння пектинових речовин. спиртове броженіе.Визив
Практичне використання спиртового бродіння
Етиловий спирт знаходить широке застосування в багатьох галу-лях народного господарства. Основними споживачами спирту є харчова, медична і хімічна промисловості. Ведущіес
молочнокисле бродіння
Воно викликається молочнокислими бактеріями і є для них єдиним джерелом енергії. Молочнокисле бродіння - це процес перетворення ними вуглеводів в молочну кислоту.
пропіоновокисле бродіння
Воно викликається пропіоновокислі бактеріями, що відносяться до роду Propionibacterium (рис.5.3 а). Єдиним джерелом енергії для них є процес зброджування раз
маслянокислое бродіння
Маслянокислое бродіння являє собою складний процес перетворення цукру маслянокислого бактеріями в анаеробних умовах з утворенням масляної кислоти, діоксиду вуглецю і водню по зрівняний
Практичні значення маслянокислого бродіння
У природі маслянокислим бактеріям належить важлива роль в круговороті вуглецю в природі. Масляна кислота - широко поширений продукт анаеробного розкладання різних орган
Ацетонобутилове бродіння.
Близьким до маслянокислому є Ацетонобутилове бродіння, в процесі якого утворюється значно більшу кількість бутилового спирту і ацетону, ніж при звичайному маслянокислом бродінні. при е
Бродіння пектинових речовин.
У рослинах, особливо в плодах, ягодах, коренеплодах міститься багато пектинових речовин. Вони входять до складу серединних пластинок і склеюють між собою рослинні клітини. пектини
Аеробні процеси.
Вони здійснюються хемогетеротрофамі в присутності молекулами-лярного кисню, але на відміну від аеробного дихання (повного окислення) є процесами неповного окислення. Часто їх називаються вають "
Окислення етилового спирту ОЦТОВОКИСЛОГО бактеріями
Цей процес був відомий людині в далекій давнині - в залишеному на повітрі вини або пиві через деякий час появля-лась легка муть, а на поверхні - більш-менш щільна плівка. пр
Окислення інших спиртів і цукру ОЦТОВОКИСЛОГО бактеріями
Оцтовокислі бактерії можуть окисляти і інші одноатомні спирти (наприклад, пропіловий спирт в пропионовую кислоту, бутиловий - в масляну). Метиловий спирт і одноатомні вищі спирти ці бактерії
Окислення вуглеводів міцеліальними грибами
Неповне окислення вуглеводів молекулярним киснем з про-разованием органічних кислот (лимонної, щавлевої і ін.) Можуть здійснювати міцеліальні гриби, які, як і оцтовокислі бак-терії, я
Окислення жирів і вищих жирних кислот
Жири являють собою складні ефіри гліцерину і вищих жирних кислот. Жири - високомолекулярні з'єднання і в неизмен-ном вигляді всередину клітини потрапити не можуть. Тому спочатку відбувається із-дит гідроля
Перетворення органічних речовин, що містять азот
Крім розглянутих вище мікробіологічних процесів перетворення органічних вуглецевмісних сполук, велика зна-чення мають перетворення органічних азотовмісних речовин.