Producția de energie prin chemoheterotrofe. - secțiunea Biologie, Microbiologia este o știință relativ tânără. Metodele de obținere a energiei prin hemoheterotrofuri se află la baza celor mai importante biochimice.
Metode pentru producerea de energie hemogeterotrofami stau la baza celor mai importante procese biochimice utilizate în produsele alimentare de producție sau deteriorare care stau la baza de materii prime, semifabricate și finite go-producția de alimente de către microorganisme.
Ca surse de energie pot utiliza o gamă largă de substanțe organice, mai mulți carbohidrați și alcooli (monohidroxilici - alcool etilic, trihidric - glicerol, alcooli hexahidrici - sorbitol, manitol, etc.), aminoacizi, purine, pirimidine, grăsimi, acizi organici, și și colab.
Cele mai multe chemoheterotrofe primesc energie și sintetizează scheletul de carbon al celulelor din același compus organic.
Chemoheterotrofii primesc energie în patru moduri.
1. Respirația aerobă. Donatorii de hidrogen (electroni) în respirație sunt substanțe organice. acceptorul final al hidrogenului este oxigenul molecular. Ca urmare a respirației, substanțele organice sunt complet oxidate în CO2 și H2O și se eliberează o cantitate mare de energie termică:
Această cantitate de energie corespunde întregului stoc de energie liberă, conținut în moleculă de glucoză I gram. În acest fel, multe bacterii aerobe și unele drojdii sunt folosite pentru a produce drojdie de coacere și furaje.
Cu respirația aerobă, aproximativ 50% din energie este pierdută ca căldură. Acest lucru explică fenomenul termogenezei - (. Hay, siloz de porumb, gunoi de grajd, turba, etc.) auto-încălzire durere Shih în vrac, acumulări de masă vegetală bine aerat, acest lucru duce uneori la samovozgo-Rania fân, turbă, etc.
2. Oxidarea incompletă a substanțelor organice. Sub aerobic condiție condiți oxidarea substanțelor organice nu pot merge la CO2 și H2O, un non-oxidat pentru a forma produși intermediari și donorii de hidrogen H2 O. sunt substanțe organice și acceptorul - oxigen molecular. În același timp, energia este eliberată mult mai puțin. Această metodă de obținere a energiei se numește oxidare incompletă, de exemplu, oxidarea alcoolului etilic în acid acetic cu bacterii de acid acetic:
Multe ciuperci miceliene sunt caracterizate de oxidarea incompletă a carbohidraților. Ciupercile le oxidează cu formarea de acizi de lămâie, gluconic, oxalic și alți organici.
3. Fermentarea. Procesul de fermentare este o oxidare incompletă a substanțelor organice în condiții anaerobe. Donatorii de hidrogen în fermentație sunt substanțe organice, acceptorii de hidrogen sunt și substanțe organice. Acestea sunt produse de fermentare intermediare, care sunt apoi restaurate. Atunci când energia este fermentată, se eliberează mult mai puțin decât atunci când 1 gram de glucoză este oxidat în condiții aerobe, de exemplu, cu fermentarea alcoolică de drojdie, doar 118 kJ
Glicoză Alcool etilic
Alte tipuri de fermentare (acid lactic, acid butiric etc.) au loc și cu eliberarea incompletă a energiei de glucoză, deoarece o parte din energia liberă trece în produsele de fermentație reduse rezultate care se acumulează în mediu.
4. Respirația anaerobă. Un număr mic de bacterii (denitrifi-tsiruyuschie, desulfatiruyuschie) oxidat anaerob materie organica - donorii de hidrogen folosind oxigen MO-molecular, și folosind oxigen legat, la mers în molecula natratov și sulfați. Aceste substanțe anorganice sunt bogate în oxigen și sunt acceptori ai hidrogenului.
Respirația anaerobă este de două tipuri: nitrat și sulfat. Oxidarea compușilor organici cu oxigen de nitrați se numește respirație nitratată:
Oxidarea substanțelor organice prin oxigenul sulfat se numește respirație cu sulfat:
Procesele de respirație anaerobă sunt însoțite de o eliberare semnificativă de energie.
Toate subiectele din această secțiune:
Celule bacteriene (procariote).
Structurile obligatorii ale celulei includ: peretele celular, membrana citoplasmatică, ribozomii, nucleoidul (Figura 3). Peretele celular formează celula, îl protejează de defavorizare
Constructiv schimb
Construcția metabolică constă în biosinteza componentelor celulare de bază din mediul nutritiv introdus în celulă. Schimbul constructiv vizează sinteza celor patru
Compoziția chimică a celulelor microorganisme
În celulele de microorganisme conține 75-85% apă, restul de 15-25% este o substanță uscată. Apa din celulă este într-o stare liberă și legată. Apa legată intră în soia
Nevoile de microorganisme în nutrienți. Tipuri de alimente
Metabolismul este legat inextricabil de procesul de hrănire a microorganismelor. Nevoile de microorganisme în nutrienți sunt extrem de diverse, dar indiferent de acestea
Mecanismul de aprovizionare cu nutrienți a celulelor microorganisme
Nutrienții, astfel încât să poată fi utilizați de celulă pentru procesele metabolice, trebuie să ajungă din mediul extern, în interiorul celulei. Toate transformările substanțelor apar în celulă
Schimbul de energie
Pentru transferul de nutrienți prin MTC și sinteza principalelor componente ale celulei, reproducerea, mișcarea, microorganismele din ele, este necesară o energie, prin urmare, anumite reacții chimice,
Surse de energie și caracteristici ale proceselor energetice în microorganisme
Microorganismele pot folosi energia luminii vizibile (fototrofe) și a energiei chimice eliberate în timpul oxidării diferitelor reconstituite
Microorganismele.
Pentru cultivarea microorganismelor se utilizează medii nutritive care trebuie să conțină toate substanțele necesare creșterii lor. Se propun sute de medii de cultură diferite
Principalele tipuri de medii nutritive
Prin compoziție este obișnuit să se distingă mediile naturale sau naturale de compoziție nedeterminată și medii sintetice. Denumire naturală (naturală)
Metode de cultivare a microorganismelor.
Cultivarea microorganismelor poate fi condusă de metode de suprafață sau adânci, periodice sau continue, în condiții aerobe sau anaerobe. O mare valoare în alegerea cu
Temperatura.
Cel mai important factor al mediului extern este temperatura. Acesta determină rata de multiplicare a microorganismelor, precum și intensitatea reacțiilor chimice în procesele metabolice din celule.
umiditate
Activitatea vitală a microorganismelor este puternic influențată de umiditatea mediului. Apa este o parte a celulelor lor (până la 85%) și susține presiunea turgorului în ele. nutrienți
Presiunea osmotică.
Pentru viața microorganismelor, presiunea osmotică a mediului, care este determinată de concentrația substanțelor dizolvate în el, este de o mare importanță. În medii naturale, este locuită
Concentrația ionilor de hidrogen
Concentrația ionilor de hidrogen (pH) în habitat este un factor important care determină posibilitatea creșterii și reproducerii microorganismelor. Răspunsul pH-ului de hidrogen al mediului indică gradul
Condiții de oxidare-reducere a mediului.
Oxigenul molecular este unul dintre cei mai importanți factori de mediu care determină direcția reacțiilor biochimice efectuate de microorganisme în metabolismul energetic. Raportul dintre microorgi
Energia radiației electromagnetice
Efectul asupra microorganismelor diferitelor forme de energie radiantă, reprezentând oscilații electromagnetice cu diferite lungimi de undă, se manifestă în moduri diferite. Efectele biologice ale radiației
Radiații ionizante.
Acestea includ raze cosmice, raze X și radiații radioactive (a-, b-, g # 61485; raze) rezultate din dezintegrarea elementelor radioactive. Au cea mai mică lungime
Razele ultraviolete.
Efectul razelor UV asupra microorganismelor este similar cu radiațiile ionizante: determină moartea sau mutația microorganismelor în funcție de tipul microorganismelor, doza și durata iradierii
Radiație laser.
Această radiație este o radiație concentrată sub forma unui fascicul în intervalul de la infraroșu la spectrul ultra-violet. Are o energie foarte mare și este capabil de tine
Factori biotici
În habitatele naturale, inclusiv în produsele alimentare, se dezvoltă împreună microorganisme diverse. În procesul de evoluție au apărut și s-au format diferite forme de relații
Forme asociative de simbioză.
Relațiile asociative sunt larg răspândite în natură. Ea se bazează pe aceste ciclismului a materiei în natură. Relațiile asociative includ metabioza, mutualismul
Forme antagoniste de simbioză.
Acesta este un grup de relații simbiotice care sunt exprimate în fenomenele de antagonism, antibioză, parazitism și dărâmare. Antagonismul este un astfel de tip de relație,
Factori antropogeni.
Acest tip de factori de mediu este o consecință a activității economice umane, în cursul căreia se produce poluarea mediului. Principalele surse de poluare
Procesele anaerobe
Procesele anaerobe includ fermentarea alcoolică, lactică, propionică, butirică și fermentarea substanțelor pectină. Fermentarea alcoolică
Utilizarea practică a fermentației alcoolice
Etanolul este utilizat pe scară largă în multe economii naționale otras-Lyakh. consumatori majore de alcool sunt industria alimentară, medicale și chimice. Veduschies
Fermentația lactică
Este cauzată de bacterii cu acid lactic și este singura sursă de energie pentru ei. Fermentația lactică este procesul de transformare a carbohidraților în acid lactic.
Acid fermentare propionic
Acesta este cauzat de bacterii de acid propionic aparținând genului Propionibacterium (Fig.5.3a). Singura sursă de energie pentru ei este procesul de fermentare
Fermentarea uleioasă
Fermentarea uleioasă este un proces complex de conversie a zahărului cu bacterii care conțin ulei în condiții anaerobe, cu formarea acidului butiric, a dioxidului de carbon și a hidrogenului,
Semnificația practică a acidului feric uleios
În natură, bacteriile butirice joacă un rol important în ciclul de carbon în natură. Acidul uleios este un produs pe scară largă a descompunerii anaerobe a diferitelor organisme
Fermentarea cu acetonobutil.
Aproape de acidul uleios este fermentația cu acetonobutil, în timpul căreia se formează o cantitate mult mai mare de alcool butilic și acetonă decât în cazul fermentației convenționale cu ulei. La e
Fermentarea substanțelor pectină.
În plante, în special în fructe, fructe de pădure, culturi de rădăcini, există multe substanțe pectină. Ele fac parte din plăcile medii și lipesc împreună celulele de plante. pectină
Procese aerobe.
Acestea se efectuează prin chemoheterotrofe în prezența oxigenului molecular, dar în contrast cu respirația aerobă (oxidarea completă) sunt procese de oxidare incomplete. Adesea se numesc "
Oxidarea alcoolului etilic cu bacterii de acid acetic
Acest proces a fost cunoscut omului în antichitate extremă - în aer sau vin rămas în aer după un timp, a apărut turbiditate ușoară, iar la suprafață - film mai mult sau mai puțin dens. etc.
Oxidarea altor alcooli și zaharuri cu bacterii de acid acetic
Bacteriile acidului acetic pot oxida alți alcooli monohidrici (de exemplu alcool propilic în acid propionic, ulei de butil în ulei). Alcoolul metilic și alcoolii monohidrici superbi sunt bacter
Oxidarea carbohidraților prin ciuperci miceliene
Oxidarea incompletă a carbohidraților prin oxigen molecular cu formarea de acizi organici (citric, oxalic etc.) poate efectua ciuperci miceliene, care, ca și bacteriile din acid acetic,
Oxidarea grăsimilor și acizilor grași mai mari
Grăsimile sunt esteri ai glicerolului și acizilor grași mai mari. Grăsimile sunt compuși cu conținut molecular ridicat și nu pot intra în celulă într-o formă nemodificată. Prin urmare, apar întâi hidrolize
Conversia substanțelor organice care conțin azot
Pe lângă procedeele microbiologice de transformare a compușilor cu conținut de carbon organic, conversia substanțelor organice care conțin azot are o importanță deosebită.