Öğretmen :

Okul:

Semt:

Kalem: Biyoloji

Sınıf: 10

Ders türü: Ders, BİT kullanımı ile bir rol oyunudur.

Dersin amacı:

Öğrencilerin hücresel olmayan yaşam formları hakkındaki bilgilerini derinleştirmek;

ve AIDS virüsü ile enfeksiyon.

Dersin Hedefleri:

Öğrencilerin ilgi alanlarına göre bir araya gelmeleri için fırsatlar sağlamak, çeşitli rol tabanlı etkinlikler sağlamak; ek literatür ve İnternet materyalleriyle çalışma yeteneğini genişletmek; kolektivizm duygusunu teşvik etmek; aşırı özne yeterliliğinin oluşumu.

Süre: 1 saat

Telefon: 72-1-16

Teçhizat: bilgisayar, projektör, perde, didaktik materyaller.

Hazırlık aşaması:

Dersten bir hafta önce, sınıf öğrencileri "biyologlar", "tarihçiler", "bulaşıcı hastalık uzmanları" rol grupları oluşturur ve grupların rapor etmeleri için hücresel olmayan yaşam formları hakkında uygun materyal bulmayı önerir. Öğretmen onlara gerekli literatürü ve internet araçlarını sunar.

Dersler sırasında:

zaman düzenleme(1 dakika)

d / z - çok seviyeli test edilmiş çalışmayı kontrol etme

1 numaralı test

1) Glikoliz bir bölünme işlemidirNS :

A) amino asitler için proteinler;

B) daha yüksek karboksilik asitler ve gliserin için lipidler;

2) Fermantasyon bir süreçtir:

A) Bölme organik madde anaerobik koşullarda;

B) Glikozun oksidasyonu;

C) Mitokondride ATP sentezi;

D) Glikozun glikojene dönüştürülmesi

3) Asimilasyon:

A) Enerji kullanan maddelerin oluşumu;

B) Enerji salınımı ile maddelerin bozunması.

4) Karbonhidratların enerji metabolizmasının aşamalarını şu sırayla düzenleyin:

A - hücresel solunum;

B - glikoliz;

B-hazırlık.

5) Fosforilasyon nedir ?

A) ATP oluşumu;

B) Laktik asit moleküllerinin oluşumu;

C) Laktik asit moleküllerinin parçalanması.

2 numaralı test

1) Yüksek moleküler bileşiklerin parçalanmasının birinci ve ikinci aşamaları nerede gerçekleşir: A) sitoplazma; B) mitokondri: C) lizozomlar D) Golgi kompleksi.

2) Organizmaların alkolik fermantasyonunun gerçekleştiği hücrelerde:

A) hayvanlar ve bitkiler; B) bitkiler ve mantarlar.

3) Glikolizin enerjik etkisi oluşumudur.

2 molekül:

A) laktik asit; B) piruvik asit; C) ATP;

D) etil alkol.

4) Farklılaştırma neden enerji değişimi olarak adlandırılır?

A) enerji emilir; B) Enerji açığa çıkar.

5) Ribozomlara neler dahildir?

A) DNA; B) lipidler C) RNA; D) proteinler.

3 numaralı test

1) Aerobların ve anaerobların enerji metabolizması arasındaki fark nedir?

A) - yokluk hazırlık aşaması; B) anoksik bölünmenin olmaması; c) bir hücresel aşamanın olmaması.

2) Mitokondride enerji metabolizmasının hangi evreleri gerçekleşir?

A - hazırlayıcı B - glikoliz; B-hücre solunumu

3) hücrede enerji elde etmek için nadiren hangi organik maddeler tüketilir:

bir protein; B-yağlar;

4) Hücrenin hangi organellerinde organik maddelerin çürümesi meydana gelir:

A-ribozomlar B-lizozomlar; B-çekirdeği.

5) ADP'den ATP sentezi için gereken enerji nereden geliyor?

A) - asimilasyon sürecinde; B) - disimilasyon sürecinde.

İrade. 2 numaralı slayt

Bilgi güncellemesi.

Dünyadaki yaşam formları hakkında ne biliyoruz?

Hücresel olmayan yaşam formları hakkında ne biliyoruz?

Neden bu bilgiye ihtiyacımız var?

4. İşin plan ve hedeflerinin sunumu.

Kaymak # 3,4

5. Operasyonel ve yönetici.

Tohum Gruplarının Çalışmaları

a) gr ile konuşma. Keşif hakkında bilgi veren "Tarihçiler"

virüsler. 5 numaralı slayt

b) Viral partikülün yapısı, virüslerin RNA ve DNA içerenlere bölünmesi, bakteriyofajın yapısı hakkında bilgi içeren gr, "biyologlar" tarafından yapılan konuşma.

c) Virüslerin nasıl çoğaldığını öğretmenin açıklaması, öğrenciler defterle çalışıyor. 11 numaralı slayt

d) gr ile konuşma. Virüslerin neden olduğu insan, hayvan ve bitkilerin bulaşıcı hastalıkları hakkında bir rapor ile "bulaşıcı hastalık uzmanları". 8,9,10 numaralı slaytlar

e) AIDS virüsü kapma tehlikesiyle ilgili öğretmenin hikayesi. 12.14 numaralı slayt

İkincil grup çalışması

Çocuklar yeni bir kompozisyonun grupları oluşturuyorlar. ve her grup

kendisine önerilen bir soru veya soruna cevap arıyor. Örneğin: Virüsler ve cansız maddeler arasındaki farkı bulun? Virüsler ve canlı madde arasındaki farkı bulun?

Viral bir hastalık sırasında antibiyotikler hangi amaçla reçete edilir?

6. Yansımalı-değerlendirici.

Grupların çalışmalarını kontrol etme; 15 numaralı slayt

Test uygulaması;

Kendini kontrol et

1 Bakteri virüsleri ____________

2 Revertaz enzimi ________ virüsünde bulunur.

3 Virüs zarfı ______________

4 Virüsün serbest yaşayan formu _____________

5 Virüs hücrelerindeki nükleik asit miktarı _

6 Organizmaları tanımlanmayan virüsler __________

7 Viral hastalıklar ______________

Karşılıklı kontrol.

7. Ders özeti

8. Yaratıcı ödev

- bir bulmaca hazırlamak;

Bu konuyla ilgili bir kümenin derlenmesi.

Bilgi kaynakları

N.V. Chebyshev Biology son başvuru kitabı, M-2007.

http // okullar .keldysh .ru / scyooll 11413 / bio / viltgzh / str 2.htm

Alkollü fermantasyon, herhangi bir alkollü içeceğin hazırlanmasının temelidir. Bu, etil alkol elde etmenin en kolay ve en uygun yoludur. İkinci yöntem olan etilen hidrasyonu sentetiktir, nadiren kullanılır ve sadece votka üretiminde kullanılır. Şekerin nasıl alkole dönüştüğünü daha iyi anlamak için fermantasyonun özelliklerine ve koşullarına bakacağız. Pratik bir bakış açısından, bu bilgi maya için en uygun ortamı yaratmaya yardımcı olacaktır - püre, şarap veya birayı doğru şekilde yerleştirmek için.

alkollü fermantasyon Anaerobik (oksijensiz) bir ortamda maya yoluyla glikozun etil alkol ve karbondioksite dönüştürülmesi işlemidir. Denklem aşağıdaki gibidir:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2.

Sonuç olarak, bir glikoz molekülü 2 molekül etil alkole ve 2 molekül moleküle dönüştürülür. karbon dioksit... Bu durumda, ortamın sıcaklığında hafif bir artışa yol açan enerji açığa çıkar. Ayrıca fermantasyon sırasında fuzel yağları oluşur: amino asit metabolizmasının yan ürünleri olan butil, amil, izoamil, izobütil ve diğer alkoller. Fuzel yağları birçok yönden içeceğin aromasını ve tadını oluşturur, ancak çoğu insan sağlığına zararlıdır. insan vücudu, bu nedenle üreticiler alkolü zararlı füzel yağlarından temizlemeye çalışıyorlar, ancak faydalı olanları bırakıyorlar.

Maya- Bunlar, şekerler açısından zengin sıvı veya yarı sıvı bir ortamda aktif olarak gelişen tek hücreli küresel mantarlardır (yaklaşık 1500 tür): meyvelerin ve yaprakların yüzeyinde, çiçeklerin nektarında, ölü bitki kütlesinde ve hatta toprakta.

Bu, insan tarafından "evcilleştirilen" ilk organizmalardan biridir, esas olarak maya ekmek pişirmek ve alkollü içecekler yapmak için kullanılır. Arkeologlar, eski Mısırlıların MÖ 6000 yıllarında olduğunu tespit ettiler. NS. bira yapmayı öğrendi ve MÖ 1200'e kadar. NS. mayalı ekmek pişirmede ustalaştı.

Fermantasyonun doğasına ilişkin bilimsel araştırmalar 19. yüzyılda başladı. kimyasal formül J. Gay-Lussac ve A. Lavoisier tarafından önerildi, ancak sürecin özü belirsiz kaldı, iki teori ortaya çıktı. Alman bilim adamı Justus von Liebig, fermantasyonun mekanik bir yapıya sahip olduğunu varsayıyordu - canlı organizmaların moleküllerinin titreşimleri, alkol ve karbondioksite ayrılan şekere aktarılıyor. Buna karşılık Louis Pasteur, fermantasyon sürecinin temelinin biyolojik doğa olduğuna inanıyordu - belirli koşullara ulaşıldığında maya, şekeri alkole dönüştürmeye başlar. Pasteur hipotezini ampirik olarak kanıtlayabildi, daha sonra fermantasyonun biyolojik doğası diğer bilim adamları tarafından doğrulandı.

Rusça "maya" kelimesi, "ezmek" veya "yoğurmak" anlamına gelen Eski Slav fiili "drozgati" den gelir, ekmek pişirme ile açık bir bağlantı vardır. Sırayla, ingilizce isim maya, damıtmaya daha yakın olan köpük, gaz ve kaynama anlamına gelen Eski İngilizce kelimelerinden öz ve gyst türetilmiştir.

Şeker, şeker içeren ürünler (çoğunlukla meyveler ve meyveler) ve nişasta içeren hammaddeler: alkol için hammadde olarak tahıl ve patates kullanılır. Sorun, mayanın nişastayı fermente edememesidir, bu nedenle önce onu basit şekerlere ayırmanız gerekir, bu bir enzim - amilaz tarafından yapılır. Amilaz, filizlenmiş bir tahıl olan maltta bulunur ve yüksek sıcaklıklarda (tipik olarak 60-72 °C) aktive edilir ve nişastayı basit şekerlere dönüştürme işlemine sakarifikasyon denir. Malt sakarifikasyonu ("sıcak"), maltın ısıtılmasını gerektirmeyen sentetik enzimlerin eklenmesi ile değiştirilebilir, bu nedenle yönteme "soğuk" sakarifikasyon denir.

Fermantasyon koşulları

Aşağıdaki faktörler mayanın gelişimini ve fermantasyonun seyrini etkiler: şeker konsantrasyonu, sıcaklık ve ışık, ortamın asitliği ve eser elementlerin varlığı, alkol içeriği, oksijen erişimi.

1. Şeker konsantrasyonu.Çoğu maya ırkı için optimal şıra şekeri içeriği %10-15'tir. %20'nin üzerindeki bir konsantrasyonda, fermantasyon zayıflar ve şeker mayanın çalışmasını engelleyen bir koruyucu haline geldiğinden, %30-35'te neredeyse durması garanti edilir.

İlginç bir şekilde, ortamın şeker içeriği %10'un altında olduğunda, fermantasyon da zayıf ilerler, ancak mayayı tatlandırmadan önce, fermantasyon sırasında elde edilen maksimum alkol konsantrasyonunu (4. nokta) hatırlamanız gerekir.

2. Sıcaklık ve ışık.Çoğu maya suşu için optimum fermantasyon sıcaklığı 20-26 °C'dir (altta fermente edilmiş bira mayası 5-10 °C gerektirir). İzin verilen aralık 18-30 ° C'dir. Daha düşük sıcaklıklarda, fermantasyon önemli ölçüde yavaşlar ve sıfırın altındaki değerlerde süreç durur ve maya "uykuya dalar" - askıya alınmış animasyona düşer. Fermantasyonu sürdürmek için sıcaklığı yükseltmek yeterlidir.

Çok yüksek sıcaklık mayayı yok eder. Dayanıklılık eşiği zorlanmaya bağlıdır. Genel olarak, 30-32 ° C'nin üzerindeki değerler tehlikeli kabul edilir (özellikle şarap ve bira için), ancak 60 ° C'ye kadar şıra sıcaklıklarına dayanabilen ayrı alkollü maya ırkları vardır. Maya "kaynatılırsa", fermantasyonu sürdürmek için şıraya yeni bir parti eklemeniz gerekecektir.

Fermantasyon işleminin kendisi birkaç derecelik bir sıcaklık artışına neden olur - şıra hacmi ne kadar büyük ve maya ne kadar aktif olursa, ısıtma o kadar güçlü olur. Uygulamada, hacim 20 litreden fazla ise sıcaklık düzeltmesi yapılır - sıcaklığı üst sınırdan 3-4 derecenin altında tutmak yeterlidir.

Kap karanlık bir yerde bırakılır veya kalın bir bezle örtülür. Doğrudan güneş ışığının olmaması aşırı ısınmayı önler ve mayanın çalışması üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir - mantarlar güneş ışığını sevmez.

3. Çevrenin asitliği ve eser elementlerin varlığı. 4.0-4.5 pH asiditesine sahip bir ortam, alkollü fermantasyonu teşvik eder ve üçüncü taraf mikroorganizmaların gelişimini engeller. Alkali bir ortamda gliserin ve asetik asit açığa çıkar. Nötr şırada fermantasyon normal şekilde ilerler, ancak patojenik bakteriler aktif olarak gelişir. Maya eklenmeden önce mayşenin asitliği ayarlanır. Çoğu zaman, amatör damıtıcılar asitliği sitrik asit veya herhangi bir asidik meyve suyu ile arttırır ve tebeşirle söndürmeleri veya suyla seyreltme şartlarını azaltmak için.

Şeker ve suya ek olarak, maya, başta azot, fosfor ve vitaminler olmak üzere başka maddeler gerektirir. Bu mikro elementler, maya tarafından proteinlerini oluşturan amino asitlerin sentezi için ve ayrıca üreme için kullanılır. İlk aşama fermantasyon. Sorun, evde maddelerin konsantrasyonunu doğru bir şekilde belirlemenin imkansız olmasıdır ve izin verilen değerlerin aşılması, içeceğin tadını olumsuz yönde etkileyebilir (özellikle şarap için). Bu nedenle nişastalı ve meyveli hammaddelerin başlangıçta gerekli miktarda vitamin, azot ve fosfor içerdiği varsayılmaktadır. Genellikle sadece saf şeker püresi beslenir.

4. Alkol içeriği. Etil alkol bir yandan mayanın atık ürünüdür, diğer yandan maya mantarları için güçlü bir toksindir. % 3-4'lük bir alkol konsantrasyonunda, fermantasyon yavaşlar, etanol maya gelişimini engellemeye başlar,% 7-8'de maya artık çoğalmaz ve% 10-14'te şekerin işlenmesini durdurur - fermantasyon durur . Sadece laboratuvar koşullarında yetiştirilen bazı kültürlenmiş maya türleri, %14'ün üzerindeki alkol konsantrasyonlarına toleranslıdır (bazıları %18 ve üzerinde bile fermente olmaya devam eder). Şıradaki %1 şekerden yaklaşık %0.6 alkol elde edilir. Bu, %12 alkol elde etmek için %20 şeker içeriğine sahip bir çözeltinin gerekli olduğu anlamına gelir (20 × 0.6 = 12).

5. Oksijen erişimi. Anaerobik bir ortamda (oksijensiz), maya üremeyi değil hayatta kalmayı amaçlar. Bu durumda maksimum alkol salınır, bu nedenle çoğu durumda, wort'u hava erişiminden korumak ve aynı zamanda artan basıncı önlemek için kaptan karbondioksitin çıkarılmasını organize etmek gerekir. Bu görev, bir su contası takılarak çözülür.

Wort'un hava ile sürekli teması ile ekşime tehlikesi vardır. En başta, fermantasyon aktifken, yayılan karbondioksit havayı şıra yüzeyinden uzaklaştırır. Ancak sonunda, fermantasyon zayıfladığında ve giderek daha az karbondioksit göründüğünde, hava şıra içeren açık bir kaba girer. Oksijenin etkisi altında, etil alkolü asetik asit ve suya işlemeye başlayan asetik asit bakterileri aktive edilir, bu da şarabın bozulmasına, ayın veriminde bir azalmaya ve içeceklerde ekşi bir tat görünümüne yol açar. Bu nedenle, kabı bir su contası ile kapatmak çok önemlidir.

Bununla birlikte, mayanın çoğalması için (optimum miktarları elde etmek için) oksijen gereklidir. Sudaki olağan konsantrasyon yeterlidir, ancak mayayı ekledikten sonra pürenin daha hızlı çoğalması için, birkaç saat (hava erişimi ile) açık bırakın ve birkaç kez karıştırın.

Fermantasyon, karbonhidratların glikolitik parçalanmasına dayanır. Ayırt: homofermentatif laktik asit (GFM), alkol, propiyonik, butirik asit, aseton butil.
Fermantasyon, bir bakteri hücresi tarafından enerji elde etmenin evrimsel olarak en eski ve en ilkel yoludur. ATP, substrat fosforilasyon mekanizması ile organik bir substratın oksidasyonunun bir sonucu olarak oluşur. Fermantasyon anaerobik koşullar altında gerçekleşir. Fermantasyonun ilkelliği, fermantasyon sırasında substratın tamamen ayrışmaması ve fermantasyon sırasında oluşan maddelerin (alkoller, organik asitler vb.) İç enerji rezervleri içermesi ile açıklanır.
Fermantasyon sırasında açığa çıkan enerji miktarı önemsizdir.1 g/mol glikoz 2 - 4 ATP molekülüne eşdeğerdir. Fermente edici tipteki mikroorganizmalar, kendilerine enerji sağlamak için substratı daha yoğun bir şekilde fermente etmeye zorlanır. Fermantasyonun temel sorunu, donör-alıcı bağlarının çözümüdür. Elektron donörleri organik substratlardır ve fermantasyonun kaderini belirleyen elektron alıcısı ana görevdir. Fermantasyonun son ürünü, bu işlemin türüne adını verir.

fermantasyon kimyası

Anaerobiyoz koşulları altında fermantasyon sürecinde, karbonhidratların parçalanması sırasında enerji üretimi sorunu merkezdedir. Ana mekanizma glikolitik bozunma yoludur (Embden-Meyerhoff-Parnassus, heksoz-difosfat yolu). Bu yol en yaygın olanıdır, daha az yaygın olan 2 glikolitik yol vardır: oksidatif pentoz-fosfat yolu (Warburg-Dickens-Horeker), Entner-Dudarov yolu (CDPG yolu).
Unutulmamalıdır ki tüm bu mekanizmalar solunumun temelini oluşturdukları için fermantasyon olarak değerlendirilemez. Fermantasyon, substrattan ayrılan proton veya elektron kullanıldığında ve alıcıya bağlandığında başlar.
GLİKOLİZ
Hekzaminazın etkisi altındaki glikoz, 6. pozisyonda fosforile edilir - glikoz-6-fosfata dönüştürülür - metabolik olarak daha fazla aktif form glikoz. Fosfat donörü ATP molekülüdür.Glikoz-6-fosfat, fruktoz-6-fosfata izomerize edilir. Reaksiyon geri dönüşümlüdür, reaksiyon bölgesinde 2 maddenin bulunma seviyesi aynıdır Fruktoz-6-fosfat, ilk C atomuna bir fosfat grubu bağlar ve fruktoz-1,6-difosfata dönüşür. Tepkiler bir maliyetle gelir enerji ATP'si ve fruktoz-1,6-difosfat aldolaz (glikolizin ana düzenleyici enzimi) tarafından katalize edilir.
Fruktoz-1,6-difosfat, trioz fosfat izomeraz tarafından 2 fosfotrioza bölünür. Sonuç olarak, 2 trioz oluşur: fosfodioksiaseton ve 3-fosgliseraldehit (3-PHA). Bu 2 trioz birbirine izomerize olabilir ve aynı mekanizma ile pirüvata dönüşüme uğrayabilir. Bu geri kazanım aşamasıdır (enerji üretimi ile birlikte gelir).

Glikoliz
heksokinaz
Glikoz-6-fosfat izomeraz
6-fosfofruktokinaz
aldolaz
trioz fosfat izomeraz
Gliseraldehit fosfat dehidrojenaz
fosfogliserat kinaz
fosfogliseromutaz
enolaz
piruvat kinaz
3-FGK oluşumu gerçekleşti. Şimdi bazı sonuçları özetleyebiliriz. Bu aşamada hücre enerji harcamalarını "geri verdi": 1 glikoz molekülü başına 2 ATP molekülü harcandı ve 2 ATP molekülü sentezlendi. Aynı aşamada, 3-PHA'nın 1,3-PHA'ya oksidasyonu ve ATP oluşumu reaksiyonunda birinci substrat fosforilasyonu gerçekleşir. Fermente olabilen substratın enzimlerin katılımıyla yeniden yapılandırılması sırasında ATP'nin yüksek enerjili fosfat bağlarında enerji açığa çıkar ve depolanır. İlk substrat fosforilasyonu, 3-PHA seviyesinde fosforilasyon olarak da adlandırılır. 3-FHA'nın oluşumundan sonra, fosfat grubu üçüncü konumdan ikinciye aktarılır. Ayrıca, 2-FHA'nın ikinci ve üçüncü karbon atomlarından bir su molekülünün bölünmesi, enzim enolaz tarafından katalize edilir ve fosfoenolpiruvik asit oluşur. 2-FHA molekülünün dehidrasyonunun bir sonucu olarak, ikinci karbon atomunun oksidasyon durumu artar ve üçüncüsü azalır. PEP oluşumuna yol açan 2-FHA molekülünün dehidrasyonuna, 2-FHA'daki düşük enerjili bir bağdan ikinci karbon atomundaki fosfat bağının bir sonucu olarak, molekül içinde enerjinin yeniden dağılımı eşlik eder. molekülü, PEP molekülünde yüksek enerjili bir bağa dönüştürülür. PEP molekülü, enzim piruvat kinaz tarafından ADP'ye aktarılan, enerji açısından zengin bir fosfat grubunun donörü haline gelir. Böylece 2-FHA'nın piruvik aside dönüştürülmesi sürecinde enerji açığa çıkar ve ATP molekülünde depolanır. Bu ikinci substrat fosforilasyonudur. Molekül içi redoks işleminin bir sonucu olarak, bir molekül elektronları bağışlar ve kabul eder. İkinci substrat fosforilasyonu sürecinde başka bir ATP molekülü oluşur; Sonuç olarak, işlemin toplam enerji kazancı, 1 glikoz molekülü başına 2 ATP molekülüdür. Bu, homofermentatif laktik asit fermantasyon sürecinin enerjik tarafıdır. Sürecin enerji dengesi: C6 + 2ATP = 2C3 + 4 ATP + 2NADP ∙ H2

HOMO-ENZİMATİF LAKTİK ASİT FERMENTASYONU

Laktik asit bakterileri tarafından gerçekleştirilir. Piruvattan son laktik asit oluşumu ile glikolitik yol boyunca karbonhidratları parçalayan. HPMC bakterilerinde donör-alıcı bağı sorunu en basit şekilde çözülür - bu tür fermantasyon evrimsel olarak en eski mekanizma olarak kabul edilir.
Fermantasyon sırasında, pirüvik asit, glikozdan ayrılan H + tarafından indirgenir. NADP'li H2 ∙ H2 piruvat üzerine boşaltılır. Sonuç olarak, laktik asit oluşur. Enerji verimi 2 ATP molekülüdür.
Laktik asit fermantasyonu, cinsin bakterileri tarafından gerçekleştirilir: Streptococcus, Lactobacillus, Leuconostoc.Hepsi G + (çubuklar veya koklardır) spor oluşturmayan (Sporolaktobasilus sporları oluşturur). Oksijenle ilgili olarak, laktik asit bakterileri aerotoleranttır, katı anaeroblardır, ancak oksijen atmosferinde var olabilirler. Oksijenin toksik etkilerini nötralize eden bir dizi enzime sahiptirler (flavin enzimleri, heme olmayan katalaz, süperoksit dismutaz). ICD solunum zinciri olmadığı için solunum yapamaz. LAB'nin doğasının büyüme faktörleri açısından zengin olması nedeniyle, evrim sürecinde metabolik geçersiz hale geldiler ve büyüme faktörlerini yeterli miktarlarda sentezleme yeteneklerini kaybettiler, bu nedenle yetiştirme sürecinde,

Homofenzimatik laktik asit fermantasyonu: F1 - heksokinaz; F2 - glukoz fosfat izomeraz; F3 - fosfofruktokinaz; F4 - fruktoz-1,6-difosfataldolaz; F5 - trioz fosfat izomeraz; F6 - 3-PHA-dehidrojenaz fosfat-fosfat; Fehidrojenaz 9 - fosfojenaz - enolaz; F10 - piruvat kinaz; F11 - laktat dehidrojenaz (Dagley, Nicholson, 1973'e göre)

vitaminlerin, amino asitlerin (sebze, bitki özleri) eklenmesi gerekir.
LAB, su moleküllerinin varlığında β-galaktosidazın etkisi altında D-glukoz ve D-galaktoza bölünen laktozu kullanabilir. Daha sonra, D-galaktoz fosforile edilir ve glukoz-6-fosfata dönüştürülür.
MCB - 37 - 40 ° C optimum yetiştirme sıcaklığına sahip mezofiller. Çoğu 15 °C'de büyümez.
Antagonizma yeteneği, metabolizma sürecinde, diğer mikroorganizmaların büyümesini engelleyen laktik asit ve diğer ürünlerin birikmesinden kaynaklanmaktadır. Ek olarak, kültür sıvısında laktik asit birikmesi, pH'ta keskin bir düşüşe yol açar, bu da paslandırıcı mikroorganizmaların büyümesini engeller ve LAB'lerin kendileri 2'ye kadar pH'a dayanabilir.
KSD birçok antibiyotiğe karşı duyarsızdır. Bu, onları antibiyotik tedavisine eşlik eden ilaçlar olarak kullanılabilecek probiyotik ilaç üreticileri olarak kullanmalarını mümkün kıldı (antibiyotikler tarafından ezilen bağırsak mikroflorasının yenilenmesine yardımcı oluyorlar).
ICD'nin ekolojisi. Doğada karbonhidratların bol olduğu yerlerde bulunurlar: süt, bitkilerin yüzeyi, insan ve hayvanların besin yolları. Patojenik form yoktur.

ALKOL FERMANTASYONU

Glikolitik yola dayanır. Alkollü fermantasyonda, donör-alıcı bağının çözümü daha karmaşık hale gelir. İlk olarak, piruvat, alkollü fermentasyonda anahtar bir enzim olan piruvat dekarboksilaz kullanılarak asetaldehit ve CO2'ye dekarboksilatlanır:
CH3-CO-COOH® CH3-COH + CO2.
Reaksiyonun özelliği, tamamen geri döndürülemezliğinde yatmaktadır. Elde edilen asetaldehit, NAD + bağımlı alkol dehidrojenazın katılımıyla etanole indirgenir:
CH3-COH + AŞIRI-H2 ® CH3-CH2OH + AŞIRI +
Hidrojen donörü 3-PHA'dır (laktik asit fermantasyonu durumunda olduğu gibi).
Alkollü fermantasyon süreci aşağıdaki denklemle özetlenebilir:
C6H12O6 + 2FH + 2ADP® 2CH3-CH2OH + 2CO2 + 2ATP + 2H2O.
Alkollü fermantasyon, hem Pro hem de Ökaryotlarda enerji elde etmenin yaygın bir sürecidir. Prokaryotlarda hem G+'da hem de G-'de bulunur. Zymomonas mobilies (agave suyu pulku) mikroorganizması endüstriyel öneme sahiptir, ancak fermantasyonun temeli glikoliz değil, Entner-Dudorov yolu veya CDPG yoludur.
Ana alkol üreticileri mayadır (bira yapımı, şarap yapımı, enzim preparatları, B vitaminleri, nükleik asitler, protein-vitamin konsantreleri, probiyotik preparatlar).

PROPİYONİK FERMENTASYON

Propiyonik asit fermentasyonunda, piruvatın dönüşümünün üçüncü olasılığının - karboksilasyonunun yeni bir hidrojen alıcısının - AAC'nin ortaya çıkmasına yol açmasıyla ilgileniyoruz. Propiyonik asit bakterilerinde piruvik asidin propiyonik aside indirgenmesi aşağıdaki gibi ilerler. Piruvik asit, biyotine bağlı bir enzim tarafından katalize edilen ve biyotinin bir CO2 taşıyıcısı olarak hareket ettiği bir reaksiyonda karboksilatlanır. CO2 grubunun vericisi metilmalonil-CoA'dır. Transkarboksilasyon reaksiyonu sonucunda ANA ve propiyonil-CoA oluşur. Üç enzimatik adımın bir sonucu olarak PAK (üçüncü döngünün 6, 7, 8 reaksiyonlarına benzer karboksilik asitler, süksinik aside dönüşür.
Bir sonraki reaksiyon, CoA grubunun propionil-CoA'dan süksinik aside (süksinat) transferinden oluşur, bunun sonucunda süksinil-CoA ve propiyonik asit oluşur.
Ortaya çıkan propiyonik asit, işlemden çıkarılır ve hücrenin dışında birikir. Süksinil-CoA, metilmalonil-CoA'ya dönüştürülür.
Koenzim metilmalonil-CoA mutaz, B12 vitamini içerir.

1 molekül glikoz, 2 molekül propiyonik asit ve 4 molekül ATP başına enerji dengesi oluşur.
Propionibacterium cinsinin bakterileri G + çubuklarıdır, spor oluşturmayan, hareketsiz, ikili fisyonla çoğalan, aerotolerant mikroorganizmalardır. Oksijenin toksik etkilerine karşı savunma mekanizmaları vardır, bazıları nefes alabilir.
Ekoloji: Sütte, geviş getiren hayvanların bağırsaklarında bulunur. Endüstriyel ilgi: B12 ve propiyonik asit üreticileri.

YAĞ FERMENTASYONU

Butirik fermantasyon sırasında piruvat dekarboksilatlanır ve CoA'ya bağlanır - asetil-CoA oluşur. Daha fazla yoğunlaşma meydana gelir: 2 asetil-CoA molekülü, H2 üretiminin bir alıcısı olarak işlev gören C4-bileşik aseto-asetil-CoA'yı oluşturmak üzere yoğunlaşır.

Clostridium butyricum tarafından gerçekleştirilen butirik asit fermantasyonunda piruvatı dönüştürme yolları: F1 - piruvat: ferredoksin oksidoredüktaz; F2 - asetil-CoA-transferaz (tiolaz); F3 - (3-hidroksibutiril-CoA-dehidrojenaz; F4 - kroton F5 CoA dehidrojenaz; F6 - CoA transferaz; F7 - fosfotransasetilaz; F8 - asetat kinaz; F9 - hidrojenaz; Fdoc - oksitlenmiş; Fd-H2 - indirgenmiş ferredoksin; FN - inorganik fosfat

Ayrıca, C4 bileşiği bir dizi ardışık dönüşümden geçerek bütirik asit oluşturur. Bu geri kazanım yolu, enerji üretimi ile ilişkili değildir ve yalnızca indirgeyici maddenin atılması için tasarlanmıştır. Paralel olarak, piruvattan asetik asit oluşumuna yol açan ikinci bir oksidatif dal vardır ve bu alanda substrat fosforilasyonu gerçekleşir ve bu da ATP sentezine neden olur.
Enerji dengesini hesaplamak zordur, çünkü reaksiyonların yönü, besin ortamının yanı sıra dış faktörler tarafından da belirlenir:
1 mol. glikoz → ≈3.3 ATP
Butirik asit fermantasyonu Clostridium cinsinin bakterileri tarafından gerçekleştirilir - bunlar G + çubuklarıdır, hareketli, spor oluşturan (endosporlar d> dcl), yalnızca anaerobik kültürlerdir. Hareket, perichial olarak yerleştirilmiş flagella nedeniyle gerçekleştirilir. Hücreler yaşlandıkça kamçılarını kaybederler ve granüloz (nişasta benzeri bir madde) biriktirirler. Substratı fermente etme kabiliyetine göre 2 tipe ayrılırlar:
sakarolitik (şekerleri, polisakkaritleri, nişastayı, kitini parçalayın);
proteolitik (güçlü bir proteolitik enzim kompleksine sahip, proteinleri parçalayan).
Clostridia, sadece bütirik asit fermantasyonunu değil, aynı zamanda aseton bütilini de gerçekleştirir. Butirik asit ve asetat ile birlikte bu tür fermantasyonun ürünleri şunlar olabilir: etanol, aseton, bütil alkol, izopropil alkol.

ASETON BÜTİL FERMENTASYONU

Aseton-bütil fermantasyonu ile üreticiler genç yaşta (logaritmik büyüme fazı) bütirik asit gibi fermantasyonu gerçekleştirirler. pH düştükçe ve asidik ürünler biriktikçe, enzim sentezi indüklenir ve nötr ürünlerin (aseton, izopropil, butil, etil alkol). Aseton-bütil fermantasyonu sürecini inceleyen Rus bilim adamı Shaposhnikov, bunun 2 aşamadan geçtiğini ve yapıcı ve enerji metabolizması arasındaki bağlantının 2 aşamalı sürecin merkezinde olduğunu gösterdi. İlk aşama, kültürün aktif büyümesi ve yoğun yapıcı metabolizma ile karakterize edilir; bu nedenle, bu süre zarfında biyosentetik ihtiyaçlar için indirgeyici NAD ∙ H2'nin bir çıkışı vardır. Kültürün büyümesinin zayıflaması ve ikinci aşamaya geçişi ile yapıcı süreçlere olan ihtiyaç azalır, bu da daha indirgenebilir formların - alkollerin oluşumuna yol açar.
Clostridium'un pratik uygulaması:
bütirik asit üretimi;
aseton üretimi;
bütanol üretimi.
Bakteriler doğada çok büyük bir rol oynarlar: selülozun ve kitinin (bazıları pektin liflerini parçalama) bozunmasını, anaerobik bozunmasını gerçekleştirirler. Clostridium arasında patojenler vardır (botulizme neden olan ajanlar - son derece tehlikeli bir ekzotoksin yayarlar; gazlı kangrene neden olan ajanlar; tetanoz).

enerji değişimi(katabolizma, disimilasyon) - enerji salınımının eşlik ettiği organik maddelerin ayrışma reaksiyonları. Organik maddelerin bozunması sırasında açığa çıkan enerji hücre tarafından hemen kullanılmaz, ATP ve diğer yüksek enerjili bileşikler şeklinde depolanır. ATP, hücre için evrensel bir enerji kaynağı kaynağıdır. ATP sentezi, fosforilasyon sürecinde tüm organizmaların hücrelerinde meydana gelir - ADP'ye inorganik fosfat eklenmesi.

Sahip olmak aerobik organizmalar (bir oksijen ortamında yaşayan) enerji metabolizmasının üç aşamasını ayırt eder: hazırlayıcı, oksijensiz oksidasyon ve oksijen oksidasyonu; NS anaerobik organizmalar (oksijensiz bir ortamda yaşayan) ve oksijen eksikliği olan aerobik organizmalar - iki aşama: hazırlayıcı, oksijensiz oksidasyon.

hazırlık aşaması

Karmaşık organik maddelerin basit olanlara enzimatik bölünmesinden oluşur: protein molekülleri - amino asitlere, yağlar - gliserol ve karboksilik asitlere, karbonhidratlar - glikoza, nükleik asitlere - nükleotitlere. Yüksek moleküler ağırlıklı organik bileşiklerin parçalanması enzimler tarafından gerçekleştirilir. gastrointestinal sistem veya lizozomal enzimler. Bu durumda açığa çıkan tüm enerji, ısı şeklinde dağılır. Ortaya çıkan küçük organik moleküller, bir "yapı malzemesi" olarak kullanılabilir veya daha fazla bozunmaya uğrayabilir.

Oksijensiz oksidasyon veya glikoliz

Bu aşama, hazırlık aşamasında oluşan organik maddelerin daha da bölünmesinden oluşur, hücrenin sitoplazmasında gerçekleşir ve oksijenin varlığına ihtiyaç duymaz. Hücredeki ana enerji kaynağı glikozdur. Glikozun anoksik eksik parçalanması süreci - glikoliz.

Elektron kaybına oksidasyon, edinime indirgeme, elektron donörü oksitlenir, alıcı indirgenir.

Hücrelerde biyolojik oksidasyonun oksijenin katılımıyla gerçekleşebileceğine dikkat edilmelidir:

A + O 2 → AO 2,

ve hidrojen atomlarının bir maddeden diğerine aktarılması nedeniyle katılımı olmadan. Örneğin, "A" maddesi "B" maddesi nedeniyle oksitlenir:

AH 2 + B → A + BH 2

veya elektronların transferinden dolayı, örneğin, demirli demir üç değerlikli hale oksitlenir:

Fe 2+ → Fe 3+ + e -.

Glikoliz, on reaksiyon içeren karmaşık, çok aşamalı bir süreçtir. Bu işlem sırasında glikoz hidrojenden arındırılır, koenzim NAD + (nikotinamid adenin dinükleotit) bir hidrojen alıcısı olarak görev yapar. Bir enzimatik reaksiyon zincirinin bir sonucu olarak, glikoz iki molekül piruvik asit (PVA)'ya dönüştürülürken, toplam 2 ATP molekülü ve hidrojen taşıyıcı NADH 2'nin indirgenmiş formu oluşur:

C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2H 3 PO 4 + 2NAD + → 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 2H 2 O + 2NAD · H 2.

PVC'nin diğer kaderi, hücredeki oksijenin varlığına bağlıdır. Oksijen yoksa, önce asetaldehit ve ardından etil alkolün oluştuğu maya ve bitkilerde alkolik fermantasyon meydana gelir:

1. С 3 Н 4 О 3 → СО 2 + СН 3 СОН,
2. CH 3 SON + NAD · H 2 → C 2 H 5OH + NAD +.

Hayvanlarda ve bazı bakterilerde, oksijen eksikliği ile laktik asit oluşumu ile laktik asit fermantasyonu meydana gelir:

С 3 Н 4 О 3 + NAD · Н 2 → С 3 Н 6 О 3 + NAD +.

Bir glikoz molekülünün glikolizinin bir sonucu olarak, 200 kJ açığa çıkar, bunun 120 kJ'si ısı şeklinde dağılır ve %80'i ATP bağlarında depolanır.

Oksijen oksidasyonu veya solunum

Piruvik asidin tamamen bölünmesinden oluşur, mitokondride ve zorunlu oksijen varlığında meydana gelir.

Piruvik asit mitokondriye taşınır (mitokondrinin yapısı ve işlevi - ders 7). Burada, PVC'nin dehidrojenasyonu (hidrojenin ortadan kaldırılması) ve dekarboksilasyonu (karbon dioksitin ortadan kaldırılması), Krebs döngüsünün reaksiyonları olarak adlandırılan bir reaksiyon döngüsüne giren iki karbonlu bir asetil grubunun oluşumu ile gerçekleşir. Dehidrojenasyon ve dekarboksilasyon ile ilişkili olarak daha fazla oksidasyon gerçekleşir. Sonuç olarak, yok edilen her PVC molekülü için mitokondriden üç C02 molekülü çıkarılır; taşıyıcılarla (4NAD · H 2, FAD · H 2) ilişkili beş çift hidrojen atomunun yanı sıra bir ATP molekülü oluşur.

Mitokondride PVC'nin hidrojen ve karbondioksite glikoliz ve yıkımının toplam reaksiyonu aşağıdaki gibidir:

C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O → 6CO 2 + 4ATF + 12H 2.

Glikoliz sonucunda iki ATP molekülü oluşur, iki - Krebs döngüsünde; Krebs döngüsünde glikoliz sonucu iki çift hidrojen atomu (2NADCHH2), on çift oluştu.

Son aşama, ADP'nin ATP'ye eşzamanlı fosforilasyonu ile oksijenin suya katılımıyla hidrojen atomu çiftlerinin oksidasyonudur. Hidrojen, iç mitokondriyal membranda bulunan solunum zincirinin üç büyük enzim kompleksine (flavoproteinler, koenzimler Q, sitokromlar) aktarılır. Elektronlar, sonuçta mitokondriyal matriste oksijenle birleşen hidrojenden alınır:

О 2 + e - → О 2 -.

Protonlar, mitokondrinin zarlar arası boşluğuna, "proton deposuna" pompalanır. İç zar hidrojen iyonlarına karşı geçirimsizdir, bir yandan negatif (O 2 - nedeniyle), diğer yandan - pozitif (H + nedeniyle) yüklenir. İç zardaki potansiyel fark 200 mV'a ulaştığında, protonlar ATP sentetaz enziminin kanalından geçer, ATP oluşur ve sitokrom oksidaz oksijenin suya indirgenmesini katalize eder. Böylece on iki çift hidrojen atomunun oksidasyonu sonucunda 34 ATP molekülü oluşur.

1 can foto ve kemosentetik organizmalar sayesinde enerji almak organik maddenin oksidasyonu? Tabii ki yapabilirler. Bitkiler ve kemosentetikler oksidasyon ile karakterize edilir, çünkü enerjiye ihtiyaçları vardır! Bununla birlikte, ototroflar, kendi sentezledikleri maddeleri oksitleyecektir.

2. Aerobik organizmaların neden oksijen? Biyolojik oksidasyonun rolü nedir? Oksijen son noktadır elektron alıcısı oksitlenebilir maddelerin daha yüksek enerji seviyelerinden gelenler. Bu süreçte elektronlar önemli miktarda enerji açığa çıkarır, ve oksidasyonun rolü tam olarak burada! Oksidasyon, elektronların veya bir hidrojen atomunun kaybıdır, indirgeme ise bunların bağlanmasıdır.

3. Yanma ve biyolojik oksidasyon arasındaki fark nedir? Yanma sonucunda tüm enerji tamamen formda açığa çıkar. sıcaklık... Ancak oksidasyon ile her şey daha karmaşıktır: enerjinin sadece yüzde 45'i ısı şeklinde salınır ve normal vücut sıcaklığını korumak için kullanılır. Ama yüzde 55 - ATP enerjisi şeklinde ve diğer biyolojik akümülatörler. Sonuç olarak, enerjinin çoğu hala yaratmaya gidiyor. yüksek enerji bağlantıları.

Enerji metabolizmasının aşamaları

1. hazırlık aşaması ile karakterize edilen polimerlerin monomerlere bölünmesi(polisakaritler glikoza, proteinler amino asitlere dönüştürülür), yağlar gliserol ve yağ asitlerine dönüştürülür. Açık bu aşama bir miktar enerji ısı şeklinde açığa çıkar. İşlem hücrede gerçekleşir. lizozomlar, organizma düzeyinde - içinde sindirim sistemi... Bu nedenle sindirim sürecinin başlamasından sonra vücut ısısı yükselir.

2. Glikoliz, veya oksijensiz aşama- glikozun eksik oksidasyonu meydana gelir.

3. oksijen aşaması- glikozun son parçalanması.

Glikoliz

1. Glikoliz sitoplazmaya gider. glikoz C 6 H 12 Ö 6 PVC'ye bölünmüş (piruvik asit) C 3 H 4 Ö 3 - iki üç karbonlu PVC molekülü için. 9 farklı enzim vardır.

1) Bu durumda, iki PVC molekülü glikozdan 4 hidrojen atomu daha azdır C6H12O6, C3H403 - PVC (2 molekül - C6H8O6).

2) 4 hidrojen atomu nerede harcanır? 2 atomdan dolayı 2 atom NAD +, iki NAD'ye geri yüklenirH... Diğer 2 hidrojen atomu sayesinde PVC, laktik asit C 3 H 6 Ö 3 .

3) Ve yüksek enerjili glikoz seviyelerinden daha düşük bir NAD + seviyesine aktarılan elektronların enerjisi nedeniyle sentezlenirler. 2 ATP molekülü ADP ve fosforik asitten.

4) Enerjinin bir kısmı formda boşa harcanır sıcaklık.

2. Hücrede oksijen yoksa veya çok az oksijen varsa, o zaman 2 PVC molekülü iki NADH ile indirgenir. laktik asit: 2C 3 H 4 O 3 + 2NADH + 2H + = 2C 3 H 6 O3 (laktik asit) + 2HAD +. Laktik asidin varlığı, efor ve oksijen eksikliği sırasında kas ağrısına neden olur. Aktif bir yükten sonra asit karaciğere gönderilir, burada hidrojen ondan ayrılır, yani tekrar PVC'ye dönüştürülür. Bu PVC, tam bölünme ve ATP oluşumu için mitokondriye girebilir. ATP'nin bir kısmı, PVCA'nın çoğunu glikoliz tersine çevirerek tekrar glikoza dönüştürmek için de kullanılır. Kan şekeri kaslara gidecek ve şu şekilde depolanacaktır. glikojen.

3. Sonuç olarak glikozun anoksik oksidasyonu herkes tarafından yaratıldı 2 ATP molekülü.

4. Kafeste zaten varsa veya girmeye başlarsa oksijen, PVA artık laktik aside indirgenemez, ancak tamamlandığı mitokondriye gönderilir. C'ye oksidasyonÖ 2 veH 2 Ö.

fermantasyon

1. fermantasyon glikoz gibi çeşitli besinlerin moleküllerinin anaerobik (oksijensiz) metabolik parçalanmasıdır.

2. Alkolik, laktik asit, bütirik asit, asidik fermentasyon sitoplazmada anaerobik koşullar altında gerçekleşir. Aslında, fermantasyon sürecinin nasıl glikolize karşılık geldiği.

3. Alkollü fermantasyon, anoksik koşullarda fermantasyona giden maya, bazı mantarlar, bitkiler, bakteriler için özeldir.

4. Sorunları çözmek için, her durumda fermantasyon sırasında glikozun serbest bırakıldığını bilmek önemlidir. 2 ATP, alkol veya asitler- yağ, sirke, süt. Alkolik (ve bütirik asit) fermantasyonu sırasında, glikozdan sadece alkol, ATP değil, aynı zamanda karbondioksit de salınır.

Enerji metabolizmasının oksijen aşaması iki aşamayı içerir.

1. Trikarboksilik asitlerin döngüsü (Krebs döngüsü).

2. Oksidatif fosforilasyon.