itthon Endokrinológia Mely sejtekben megy végbe az alkoholos erjedés? Az alkoholos erjesztés a cukor etilalkohollá alakításának varázsa. Honnan származik az ATP ADP-ből történő szintéziséhez szükséges energia?

Mely sejtekben megy végbe az alkoholos erjedés? Az alkoholos erjesztés a cukor etilalkohollá alakításának varázsa. Honnan származik az ATP ADP-ből történő szintéziséhez szükséges energia?

Az élőlények elsődleges energiaforrása a Nap. A fénykvantumokat a zöld növényi sejtek kloroplasztiszában található klorofill abszorbeálja, és a szerves anyagok kémiai kötéseiből - a fotoszintézis termékeiből - energia formájában halmozódnak fel. A növények és állatok heterotróf sejtjei az autotróf sejtek által szintetizált különféle szerves anyagokból (szénhidrátok, zsírok és fehérjék) kapnak energiát. A fényenergia felhasználására képes élőlényeket ún fototrófok, a kémiai kötések energiája pedig az kemotrófok.

Az energia- és anyagfogyasztás folyamatát ún étel. Két ismert táplálkozási mód ismert: holozoikus - az élelmiszer-részecskék testen belüli csapdázásával és holofita - befogás nélkül, az oldott tápanyagok felszívódása révén a test felszíni struktúráin keresztül. A szervezetbe jutó tápanyagok részt vesznek az anyagcsere folyamatokban. Lélegző olyan folyamatnak nevezhető, amelyben a szerves anyagok oxidációja energia felszabadulásához vezet. A sejtekben belső, szöveti vagy intracelluláris légzés történik. A legtöbb organizmus jellemzett aerob légzés, amihez oxigénre van szükség (8.4. ábra). U anaerobok, oxigénhiányos környezetben (baktériumokban) élnek, vagy aerobok hiányával a disszimiláció a típusnak megfelelően megy végbe erjesztés(anaerob légzés). A légzés során lebomló fő anyagok a szénhidrátok – elsőrendű tartalék. A lipidek másodrendű tartalékot képviselnek, és csak ha a szénhidrát- és lipidtartalékok kimerülnek, akkor a fehérjéket a légzéshez használják fel – ez egy harmadrendű tartalék. A légzés folyamata során az elektronok egymáshoz kapcsolódó hordozómolekulák rendszerén keresztül kerülnek átadásra: a molekula által okozott elektronvesztést ún. oxidáció, elektronok hozzáadása egy molekulához (akceptorhoz) - felújítás, Az ilyenkor felszabaduló energiát az ATP molekula nagy energiájú kötései tárolják. A bioszisztémák egyik leggyakoribb akceptorja az oxigén. Az energia kis részletekben szabadul fel, főleg az elektronszállítási láncban.

energiacsere, vagy disszimiláció, a szerves anyagok lebomlásának reakcióinak összessége, amelyet energiafelszabadulás kísér. Élőhelytől függően az energia-anyagcsere egyetlen folyamata több egymást követő szakaszra osztható. A legtöbb élő szervezetben - oxigén környezetben élő aerobokban - a disszimiláció során három szakaszt hajtanak végre: előkészítő, oxigénmentes és oxigén, amely során a szerves anyagok szervetlen vegyületekké bomlanak.

Rizs. 8.4.

Első fázis. BAN BEN A többsejtű élőlények emésztőrendszerében a szerves élelmiszerek megfelelő enzimek hatására egyszerű molekulákká bomlanak le: fehérjék - aminosavakká, poliszacharidok (keményítő, glikogén) - monoszacharidokká (glükóz), zsírok - glicerinné és zsírsavakká. , nukleinsavak - nukleotidokká stb. Az egysejtű szervezetekben az intracelluláris hasítás a lizoszómák hidrolitikus enzimeinek hatására megy végbe. BAN BEN Az emésztés során kis mennyiségű energia szabadul fel, ami hő formájában disszipálódik, és a keletkező kis szerves molekulák tovább bomlanak (disszimilálódnak), vagy a sejt „építőanyagként” használhatja fel saját szintéziséhez. szerves vegyületek (asszimiláció).

Második fázis- oxigénmentes, vagyis fermentáció a sejt citoplazmájában történik. Az előkészítő szakaszban képződött anyagok - glükóz, aminosavak stb. - oxigén felhasználása nélkül további enzimatikus lebontáson mennek keresztül. A sejt fő energiaforrása a glükóz. A glükóz oxigénmentes, tökéletlen lebontása (glikolízis) a glükóz piroszőlősavvá (P VK), majd tejsavvá, ecetsavvá, vajsavvá vagy etil-alkohollá történő lebontásának többlépcsős folyamata, amely a sejt citoplazmájában megy végbe. A glikolízis reakciói során nagy mennyiségű energia szabadul fel - 200 kJ/mol. Ennek az energiának egy része (60%) hőként disszipálódik, a többi (40%) az ATP szintézisére kerül felhasználásra. A glikolízis termékei a piroszőlősav, a hidrogén NADH (nikotinamid-adenin-dinukleotid) formájában és az energia ATP formájában.

A glikolízis teljes reakciója a következő:

Különböző típusú fermentáció esetén a glikolízis termékek további sorsa eltérő. Azokban az állati sejtekben, amelyek átmeneti oxigénhiányt tapasztalnak, például az emberi izomsejtekben a túlzott fizikai aktivitás során, valamint egyes baktériumokban tejsavas fermentáció megy végbe, amelyben a PVA tejsavvá redukálódik:

A jól ismert tejsavas erjedést (tej savanyítása, tejföl, kefir, stb. képződése során) a tejsavas gombák és baktériumok okozzák. Az alkoholos erjesztés során (növények, néhány gomba, sörélesztő) a glikolízis termékei az etil-alkohol és a CO2. Más szervezetekben a fermentációs termékek lehetnek butil-alkohol, aceton, ecetsav stb.

Harmadik szakasz energia-anyagcsere - teljes oxidáció, vagy aerob légzés történik a mitokondriumokban. A trikarbonsav-ciklus (Krebs-ciklus) során a C0 2 leválik a PVA-ból, és a kétszénből álló maradékot a koenzim A molekulához adják, így acetil-koenzim A keletkezik, amelynek molekulája energiát tárol.

(Az acetil-CoA zsírsavak és egyes aminosavak oxidációja során is képződik). Az ezt követő ciklikus folyamatban (8.4. ábra) szerves savak egymásba való átalakulása megy végbe, melynek eredményeként egy molekula acetil-koenzim A két CO2 molekulát, négy pár hidrogénatomot hoz létre, amelyeket NADH 2 és FADH 2 hordoz (flavin-adenin-dinukleotid) és két ATP molekula. Az elektronhordozó fehérjék fontos szerepet játszanak a további oxidációs folyamatokban. A hidrogénatomokat a mitokondriumok belső membránjába szállítják, ahol a membránba épített fehérjelánc mentén továbbítják azokat. A részecskék szállítása a szállítási lánc mentén úgy történik, hogy a protonok a membrán külső oldalán maradnak, és a membránközi térben felhalmozódnak, H+ tárolóvá alakítva, az elektronok pedig a belső membrán belső felületére kerülnek. mitokondriális membrán, ahol végül oxigénnel egyesülnek:

Ennek eredményeként a belső mitokondriális membrán belülről negatív, kívülről pozitív töltésű lesz. Amikor a potenciálkülönbség a membránon eléri a kritikus szintet (200 mV), a pozitív töltésű H+ részecskék az elektromos tér erejével elkezdenek átnyomni az ATPáz csatornán (a mitokondriumok belső membránjába épített enzim), és a membrán belső felületén kölcsönhatásba lép az oxigénnel, vizet képezve. A folyamat ebben a szakaszban magában foglalja oxidatív foszforiláció- szervetlen foszfát hozzáadása az ADP-hez és az ATP képződése. Az energia körülbelül 55%-a az ATP kémiai kötéseiben tárolódik, és 45%-a hőként disszipálódik.

A sejtlégzés összes reakciója:

A szerves anyagok lebontása során felszabaduló energiát a sejt nem használja fel azonnal, hanem nagy energiájú vegyületek formájában raktározza el, általában adenozin-trifoszfát (ATP) formájában. Kémiai természeténél fogva az ATP egy mononukleotid, és a nitrogéntartalmú adenin bázisból, a szénhidrát-ribózból és három foszforsav-maradékból áll, amelyeket nagy energiájú kötések (30,6 kJ) kapcsolnak össze.

Az ATP hidrolízis során felszabaduló energiát a sejt kémiai, ozmotikus, mechanikai és egyéb munkák elvégzésére használja fel. Az ATP univerzális sejtenergia-forrás. A sejt ATP-ellátása korlátozott, és a foszforilációs folyamat miatt pótolódik, amely a légzés, fermentáció és fotoszintézis során változó sebességgel megy végbe.

Rögzítési pontok

Az anyagcsere két egymással szorosan összefüggő és ellentétes irányú folyamatból áll: az asszimilációból és a disszimilációból.
A sejtben végbemenő létfontosságú folyamatok túlnyomó többsége energiát igényel ATP formájában.
A glükóz aerob szervezetekben történő lebontása, amelyben az oxigénmentes lépést a tejsav oxigénnel történő lebontása követi, 18-szor hatékonyabb energetikailag, mint az anaerob glikolízis.

Ellenőrizendő kérdések és feladatok

1. Mi a disszimiláció? Ismertesse ennek a folyamatnak a szakaszait! Mi az ATP szerepe a sejtanyagcserében?
2. Meséljen nekünk a sejt energiaanyagcseréjéről a glükóz lebontásának példáján!
3. Milyen szervezeteket nevezünk heterotrófnak? Adj rá példákat.
4. Hol, milyen molekuláris átalakulások eredményeként és milyen mennyiségben képződik élő szervezetekben ATP?
5. Milyen élőlényeket nevezünk autotrófnak? Milyen csoportokra osztják az autotrófokat?

1. Tud foto- és kemoszintetikus organizmusok energiát kap, köszönhetően szerves anyagok oxidációja? Természetesen megtehetik. A növényekre és a kemoszintetikus anyagokra jellemző az oxidáció, mert energia kell! Az autotrófok azonban oxidálják azokat az anyagokat, amelyeket maguk szintetizáltak.

2. Miért van szükség az aerob organizmusoknak? oxigén? Mi a szerepe a biológiai oxidációnak? Az oxigén a végső elektronakceptor, amelyek az oxidálható anyagok magasabb energiaszintjéből származnak. E folyamat során az elektronok jelentős mennyiségű energiát szabadítanak fel, és pontosan ez a szerepe az oxidációnak! Az oxidáció az elektronok vagy egy hidrogénatom elvesztése, a redukció ezek hozzáadása.

3. Mi a különbség az égés és a biológiai oxidáció között? Az égés eredményeként minden energia teljesen felszabadul a formában hőség. De az oxidációval minden bonyolultabb: az energia mindössze 45 százaléka szabadul fel hő formájában, és a normál testhőmérséklet fenntartására szolgál. De 55 százalék - ATP energia formájábanés egyéb biológiai akkumulátorok. Következésképpen az energia nagy része továbbra is az alkotásra megy el nagy energiájú kapcsolatok.

Az energia-anyagcsere szakaszai

1. Előkészületi szakasz jellemzett polimerek monomerekre hasítása(a poliszacharidok glükózzá, a fehérjék aminosavakká alakulnak), a zsírok glicerinné és zsírsavakká. Ebben a szakaszban némi energia szabadul fel hő formájában. A folyamat a sejtben zajlik lizoszómák, a szervezet szintjén - in emésztőrendszer. Ez az oka annak, hogy amint az emésztési folyamat megkezdődik, a testhőmérséklet emelkedik.

2. Glikolízis, vagy oxigénmentes szakasz- a glükóz nem teljes oxidációja következik be.

3. Oxigén szakasz- a glükóz végső lebontása.

Glikolízis

1. Glikolízis a citoplazmába kerül. Glükóz C 6 H 12 RÓL RŐL 6 bomlik PVA-vá (piruvicssav) C 3 H 4 RÓL RŐL 3 - két három szénatomos PVC-molekulába. Itt 9 különböző enzim vesz részt.

1) Ugyanakkor a PVK két molekulája 4-gyel kevesebb hidrogénatomot tartalmaz, mint a glükóz C 6 H 12 O 6, C 3 H 4 O 3 - PVK (2 molekula - C 6 H 8 O 6).

2) Hová jut a 4 hidrogénatom? 2 atom miatt 2 NAD+ atom két NAD-ra redukálódikH. A másik 2 hidrogénatom miatt a PVK átalakulhat tejsav C 3 H 6 RÓL RŐL 3 .

3) És a magas energiaszintű glükózról az alacsonyabb NAD+ szintre átvitt elektronok energiája miatt szintetizálódnak 2 ATP molekula ADP-ből és foszforsavból.

4) Az energia egy része elpazarol formában hőség.

2. Ha a sejtben nincs oxigén, vagy kevés van belőle, akkor 2 molekula PVK két NADH-val redukálódik tejsav: 2C3H4O3 + 2NADH + 2H+ = 2C3H6O3 (tejsav) + 2NAD+. A tejsav jelenléte izomfájdalmat okoz edzés közben és oxigénhiányt. Aktív terhelés után a savat a májba küldik, ahol a hidrogén leválik róla, azaz ismét PVC-vé alakul. Ez a PVC bejuthat a mitokondriumokba az ATP teljes lebomlásához és képződéséhez. Az ATP egy részét arra is használják, hogy a PVC nagy részét visszafordítsák glükózzá a glikolízis megfordításával. A glükóz a vérben az izmokba kerül, és így tárolódik glikogén.

3. Ennek eredményeként a glükóz anoxikus oxidációjaösszesen jön létre 2 ATP molekula.

4. Ha a cellában már szerepel, vagy elkezdi beírni oxigén, a PVK már nem redukálható tejsavvá, hanem a mitokondriumokba kerül, ahol teljesen oxidáció C-véO 2 ÉsH 2 RÓL RŐL.

Erjesztés

1. Erjesztés a különböző tápanyagok molekuláinak, például glükóznak anaerob (oxigénmentes) lebontása.

2. Az alkoholos, tejsavas, vajsavas, ecetsavas fermentáció anaerob körülmények között megy végbe a citoplazmában. Lényegében, mint folyamat, az erjesztés a glikolízisnek felel meg.

3. Az alkoholos erjesztés specifikus az élesztőre, egyes gombákra, növényekre, baktériumokra, amelyek oxigénmentes körülmények között erjesztésre kapcsolnak.

4. A problémák megoldásához fontos tudni, hogy az erjedés során minden esetben glükóz szabadul fel 2 ATP, alkohol vagy sav- olaj, ecet, tej. Az alkoholos (és vajsavas) erjedés során nemcsak alkohol és ATP, hanem szén-dioxid is felszabadul a glükózból.

Az energia-anyagcsere oxigén szakasza két szakaszt tartalmaz.

1. Trikarbonsav-ciklus (Krebs-ciklus).

2. Oxidatív foszforiláció.

Óra témája : Nem sejtes életformák.

Tanár :

Iskola:

Terület:

Tétel: biológia

Osztály: 10

Az óra típusa: A lecke egy IKT-t használó szerepjáték.

Az óra célja:

A tanulók ismereteinek elmélyítése a nem sejtes életformákról;

és az AIDS vírussal való fertőzés.

Az óra céljai:

A tanulók érdeklődési körének megfelelő összefogás lehetőségének biztosítása, sokrétű szereptevékenység biztosítása; bővítse a további irodalommal és internetes anyagokkal való munkavégzés képességét; elősegíti a kollektivizmus érzését; tantárgy feletti kompetencia kialakítása.

Idő: 1 óra

Telefon: 72-1-16

Felszerelés: számítógép, projektor, képernyő, tananyagok.

Előkészületi szakasz:

Egy héttel az óra előtt „biológusok”, „történészek” és „fertőző betegségek specialistái” szerepcsoportokat alakítanak ki az osztály tanulóiból, és felkérik őket, hogy találjanak releváns anyagokat a nem sejtes életformákról a csoportok beszámolójához. A tanár felajánlja számukra a szükséges szakirodalmat és internetes eszközöket.

Az órák alatt:

Szervezési pillanat (1 perc)

Munkafeladatok ellenőrzése - többszintű tesztelt munka

1. számú teszt

1) A glikolízis a lebontás folyamataén :

A) fehérjék aminosavakká;

B) lipidek magasabb szénatomszámú karbonsavakká és glicerinné;

2) Az erjedés egy folyamat:

A) Szerves anyagok lebontása anaerob körülmények között;

B) Glükóz oxidáció;

B) ATP szintézis mitokondriumokban;

D) A glükóz átalakulása glikogénné.

3) Az asszimiláció:

A) Anyagok képződése energia felhasználásával;

B) Az anyagok lebontása energia felszabadulásával.

4) Rendezd sorrendbe a szénhidrátok energia-anyagcseréjének szakaszait:

A - sejtlégzés;

B-glikolízis;

B-előkészítő.

5) Mi a foszforiláció? ?

A) ATP képződés;

B) Tejsavmolekulák képződése;

B) Tejsavmolekulák lebontása.

2. számú teszt

1) Hol történik a nagy molekulatömegű vegyületek lebomlásának első és második szakasza: A) citoplazma; B) mitokondriumok: C) lizoszómák D) Golgi komplexum.

2) Mely organizmusok sejtjeiben megy végbe alkoholos erjedés?:

A) állatok és növények; B) növények és gombák.

3)A glikolízis energetikai hatása a képződés

2 molekula:

A) tejsav; B) piroszőlősav; B) ATP;

D) etil-alkohol.

4) Miért nevezik a disszimilációt energiacserének?

A) energia elnyelődik; B) Energia szabadul fel.

5) Mit tartalmaznak a riboszómák?

A) DNS; B) lipidek, C) RNS; D) fehérjék.

3. sz. teszt

1) Mi a különbség az aerob és az anaerob energiaanyagcsere között?

A) - az előkészítő szakasz hiánya; B) oxigénmentes hasítás hiánya c) sejtstádium hiánya.

2) Az energia-anyagcsere melyik szakasza megy végbe a mitokondriumokban?

A- előkészítő B-glikolízis; B-sejtes légzés

3) milyen szerves anyagokat fogyasztanak ritkán, hogy energiát nyerjenek a sejtben:

A-fehérjék; B-zsírok;

4) Mely sejtszervecskékben történik a szerves anyagok lebomlása:

A-riboszómák B-lizoszómák, B-nukleusz.

5) Honnan származik az ATP ADP-ből történő szintéziséhez szükséges energia?

A) - az asszimiláció folyamatában; B) - a disszimiláció folyamatában.

Önuralom. 2. dia

Az ismeretek frissítése.

Mit tudunk a földi életformákról?

Mit tudunk a nem sejtes életformákról?

Miért van szükségünk erre a tudásra?

4. A munkaterv és cél bemutatása.

Dia sz. 3,4

5. Operatív és végrehajtó.

Az elsődleges csoportok munkája

a) Beszéde gr. "történészek" a felfedezéssel kapcsolatos információkkal

vírusok. 5. dia

b) A „biológusok” csoport beszéde a vírusrészecske szerkezetéről, a vírusok RNS-t és DNS-t tartalmazó szétválásáról, a bakteriofág szerkezetéről. 6,7,13.

c) A tanár elmagyarázza a vírusok szaporodását, a tanulók füzettel dolgoznak. 11. dia

d) Beszéde gr. „fertőző betegségek” az emberek, állatok és növények vírusok által okozott fertőző betegségeiről szóló jelentésekkel. 8,9,10 sz. diák

e) a tanár története az AIDS-vírussal való megfertőződés veszélyéről. 12.,14. dia

Másodlagos csoportok munkája

A srácok új összetételű csoportokat alkotnak. És minden csoport

választ keres egy neki javasolt kérdésre vagy problémás feladatra. Például: Megtalálja a különbséget a vírusok és az élettelen anyag között? Megtalálja a különbséget a vírusok és az élő anyagok között?

Milyen célból írnak fel antibiotikumot vírusos betegség esetén?

6. Reflektív-értékelő.

Csoportok munkájának ellenőrzése; 15. dia

A teszt végrehajtása;

ellenőrizd le magadat

1 Bakteriális vírusok ____________

2 A reversetas enzim jelen van a vírusban ________

3Vírusboríték __________________

4 A vírus szabadon élő formája _____________

5 A nukleinsavak mennyisége a vírussejtekben _

6 Vírusok, amelyek organizmusait nem írták le __________

7 Vírusos betegségek_________________________

Kölcsönös ellenőrzés.

7. A lecke összegzése

8.Kreatív házi feladat

- keresztrejtvény készítése;

Klaszter készítése ebben a témában.

Információs források

N. V. Chebisev Biológia, a legújabb kézikönyv. M-2007.

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

Az alkoholos erjedés során a fő termékeken - az alkoholon és a CO 2 -on kívül sok más, úgynevezett másodlagos fermentációs termék keletkezik a cukrokból. 100 g C 6 H 12 O 6-ból 48,4 g etil-alkohol, 46,6 g szén-dioxid, 3,3 g glicerin, 0,5 g borostyánkősav és 1,2 g tejsav, acetaldehid, acetoin és egyebek keveréke keletkezik. szerves vegyületek.

Ezzel együtt az élesztősejtek a szaporodás és a logaritmikus növekedés időszakában a szőlőmustból fogyasztják el a saját fehérjeik felépítéséhez szükséges aminosavakat. Ez erjedési melléktermékeket, főként magasabb alkoholokat termel.

Az alkoholos fermentáció modern rendszerében a hexózok biokémiai átalakulásának 10-12 fázisa élesztő enzimek komplexének hatására történik. Leegyszerűsített formában az alkoholos erjedés három szakasza különböztethető meg.

énszakasz - a hexózok foszforilációja és lebontása. Ebben a szakaszban számos reakció játszódik le, amelyek eredményeként a hexóz trióz-foszfáttá alakul:

ATP → ADP

A biokémiai reakciókban az energiaátvitelben a fő szerepet az ATP (adenozin-trifoszfát) és az ADP (adenozin-difoszfát) játssza. Az enzimek részét képezik, nagy mennyiségű energiát halmoznak fel, amely az életfolyamatok végrehajtásához szükséges, és adenozin - a nukleinsavak összetevője - foszforsavmaradékokkal. Először az adenilsav (adenozin-monofoszfát vagy adenozin-monofoszfát - AMP) képződik:

Ha az adenozint A betűvel jelöljük, akkor az ATP szerkezete a következőképpen ábrázolható:

A-O-R-O ~ R-O ~ R-OH

A ~ jellel ellátott, úgynevezett nagyenergiájú foszfátkötéseket jelöli, amelyek rendkívül gazdagok az energiában, ami a foszforsav-maradványok eltávolítása során szabadul fel. Az ATP-ről ADP-re történő energiaátvitel a következő sémával ábrázolható:

A felszabaduló energiát az élesztősejtek létfontosságú funkcióik biztosítására, különösen szaporodásukra használják fel. Az energiafelszabadítás első lépése a hexózok foszfor-észtereinek képződése – ezek foszforilációja. Az ATP-ből származó foszforsav-maradék hozzáadása a hexózokhoz az élesztő által szállított foszfohexokináz enzim hatására történik (a foszfátmolekulát P betűvel jelöljük):

Glükóz Glükóz-6-foszfát Fruktóz-1,6-foszfát

Amint az a fenti diagramból látható, a foszforiláció kétszer megy végbe, és a glükóz foszfor-észtere az izomeráz enzim hatására reverzibilisen átalakul a fruktóz foszfor-észterévé, amelynek szimmetrikus furángyűrűje van. A foszforsavmaradékok szimmetrikus elrendezése a fruktózmolekula végein megkönnyíti a későbbi felszakadást a közepén. A hexóz két triózra bomlását az aldoláz enzim katalizálja; a bomlás eredményeként a 3-foszfogliceraldehid és a foszfodioxi-aceton nem egyensúlyi keveréke képződik:

Foszfogliceraldehid (3,5%) Foszfodioxi-aceton (96,5%)

A további reakciókban csak a 3-foszfogliceraldehid vesz részt, amelynek tartalma a foszfodioxi-aceton molekulákon lévő izomeráz enzim hatására folyamatosan újratöltődik.

Az alkoholos erjedés II szakasza- piroszőlősav képződése. A második lépésben a trióz-foszfát 3-foszfogliceraldehid formájában a dehidrogenáz oxidatív enzim hatására foszfoglicerinsavvá oxidálódik, és a megfelelő enzimek (foszfogliceromutáz és enoláz) és az LDP-ATP rendszer közreműködésével átalakul. piroszőlősavba:

Először minden 3-foszfogliceraldehid molekula egy másik foszforsav-maradékot köt magához (egy szervetlen foszformolekula rovására), és 1,3-difoszfogliceraldehid keletkezik. Ezután anaerob körülmények között oxidációja 1,3-difoszfoglicerinsavvá történik:

A dehidrogenáz aktív csoportja egy összetett szerves szerkezetű NAD koenzim (nikotinamid-adenin-dinukleotid), amely nikotinamid magjával két hidrogénatomot rögzít:

NAD+ + 2H+ + NAD H2

NAD oxidált NAD redukált

A szubsztrát oxidálásával a NAD koenzim a szabad hidrogénionok tulajdonosává válik, ami nagy redukciós potenciált biztosít számára. Ezért az erjesztő sörcefrét mindig magas redukálóképesség jellemzi, aminek nagy gyakorlati jelentősége van a borkészítésben: csökken a környezet pH-ja, helyreállnak az átmenetileg oxidált anyagok, a kórokozó mikroorganizmusok elpusztulnak.

Az alkoholos fermentáció második szakaszának utolsó fázisában a foszfotranszferáz enzim kettős katalizálja a foszforsav-maradék átvitelét, a foszfogliceromutáz pedig a 3. szénatomról a 2. szénatomra mozgatja, így lehetőség nyílik az enoláz enzim piroszőlősav képzésére:

1,3-difozoglicerinsav 2-foszfoglicerinsav piroszőlősav

Tekintettel arra, hogy egy molekula kétszeresen foszforilált hexózból (2 ATP elfogyasztása) két molekula kétszeresen foszforilált trióz keletkezik (4 ATP keletkezik), a cukrok enzimatikus lebontásának nettó energiamérlege 2 ATP képződése. Ez az energia biztosítja az élesztő létfontosságú funkcióit, és az erjesztőközeg hőmérsékletének emelkedését okozza.

A piroszőlősav képződését megelőző összes reakció mind a cukrok anaerob fermentációjában, mind a protozoon szervezetek és növények légzésében rejlik. A III. szakasz csak az alkoholos erjesztésre vonatkozik.

IIIalkoholos erjedés szakasza - etil-alkohol képződése. Az alkoholos fermentáció utolsó szakaszában a piroszőlősavat a dekarboxiláz enzim hatására dekarboxilezik, acetaldehidet és szén-dioxidot képezve, majd az alkohol-dehidrogenáz enzim és a NAD-H2 koenzim részvételével az acetaldehidet etil-alkohollá redukálják:

Piruvinsav-acetil-aldehid Etanol

Ha az erjesztő sörlé feleslegben van szabad kénsav, akkor az acetaldehid egy része aldehid kénvegyületté kötődik: minden liter sörlében 100 mg H2SO3 kötődik 66 mg CH3SON-hoz.

Ezt követően oxigén jelenlétében ez az instabil vegyület szétesik, és a boranyagban szabad acetaldehid található, ami különösen nem kívánatos pezsgő és asztali bor alapanyagoknál.

Sűrített formában a hexóz anaerob átalakulása etil-alkohollá a következő sémával ábrázolható:

Amint az alkoholos fermentáció sémájából látható, először a hexózok foszfor-észterei képződnek. Ebben az esetben a glükóz- és fruktózmolekulák a hexokenáz enzim hatására hozzáadják az adenozitol-trifoszfátból (ATP) származó foszforsavat, ami glükóz-6-foszfát és adenozitol-difoszfát (ADP) képződését eredményezi.

A glükóz-6-foszfát az izomeráz enzim hatására fruktóz-6-foszfáttá alakul, ami egy újabb foszforsav-maradékot ad az ATP-ből, és fruktóz-1,6-difoszfátot képez. Ezt a reakciót a foszfofruktokináz katalizálja. Ennek a kémiai vegyületnek a képződése lezárja a cukrok anaerob lebontásának első előkészítő szakaszát.

E reakciók eredményeként a cukormolekula oxi formába megy át, címkézhetőbbé válik, és alkalmasabbá válik az enzimatikus átalakulásokra.

Az aldoláz enzim hatására a fruktóz-1, 6-difoszfát glicerinaldehid-foszforsavra és dihidroxi-aceton-foszforsavra bomlik, amelyek a triózfoszfát-izomeráz enzim hatására egésszé alakulhatnak át. A foszfogliceraldehid további átalakuláson megy keresztül, amelynek körülbelül 3%-a képződik, szemben a foszfodioxi-aceton 97%-ával. A foszfo-dioxi-acetont, mint foszfogliceraldehidet, a foszfotrióz-izomeráz alakítja 3-foszfogliceraldehiddé.

A második szakaszban a 3-foszfogliceraldehid egy másik foszforsav-maradékot ad (a szervetlen foszfor rovására), hogy 1,3-difoszfogliceraldehidet képezzen, amelyet triózfoszfát-dehidrogenáz dehidratál, és 1,3-difoszfoglicerinsavat ad. A hidrogén ebben az esetben a NAD koenzim oxidált formájába kerül. Az 1,3-difoszfoglicerinsav egy foszforsav-maradékot ADP-vé adva (a foszfoglicerát kenáz enzim hatására) 3-foszfoglicerinsavvá alakul, amely a foszfogliceromutáz enzim hatására 2-foszfoglicerinné alakul. sav. Ez utóbbi a foszfopiruvát-hidrotáz hatására foszfoenolpiruvátsavvá alakul. Továbbá a piruvát kenáz enzim részvételével a foszfoenolpirovinsav átviszi a foszforsav-maradékot az ADP-molekulába, melynek eredményeként ATP-molekula képződik, és az enolpiruvsav-molekula piroszőlősavvá alakul.

Az alkoholos fermentáció harmadik szakaszára jellemző, hogy a piruvát-dekarboxiláz enzim hatására a piruvát-dekarboxiláz enzim hatására szén-dioxiddá és acetaldehiddé bomlik a piroszőlősav, amely az alkohol-dehidrogenáz enzim hatására etil-alkohollá redukálódik (koenzime a NAD).

Az alkoholos erjedés általános egyenlete a következőképpen ábrázolható::

C6H12O6 + 2H3PO4 + 2ADP → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP + 2H2O

Így az erjedés során egy glükózmolekula két molekula etanollá és két molekula szén-dioxiddá alakul.

De az erjedés jelzett menete nem az egyetlen. Ha például a szubsztrát nem tartalmazza a piruvát-dekarboxiláz enzimet, akkor a piroszőlősav nem hasad acetaldehiddé, és a piroszőlősav közvetlenül redukálódik, laktát-dehidrogenáz jelenlétében tejsavvá alakul.

A borkészítés során a glükóz és a fruktóz erjedése nátrium-hidrogén-szulfit jelenlétében megy végbe. A piroszőlősav dekarboxilezésével keletkező acetaldehidet biszulfittal való megkötéssel távolítják el. Az acetaldehid helyét a dihidroxiaceton-foszfát és a 3-foszfoglicerinaldehid veszi át, redukált kémiai vegyületekből hidrogént kapnak, glicerinfoszfátot képezve, amely defoszforilációval glicerinné alakul. Ez a fermentáció második formája Neuberg szerint. Az alkoholos fermentáció ezen sémája szerint a glicerin és az acetaldehid biszulfit-származék formájában halmozódnak fel.

Erjedés során keletkező anyagok.

Jelenleg körülbelül 50 magasabb alkoholt találtak az erjesztési termékekben, amelyek sokféle szagúak, és jelentősen befolyásolják a bor aromáját és illatát. Az erjedés során legnagyobb mennyiségben izoamil-, izobutil- és N-propil-alkoholok keletkeznek. Az úgynevezett biológiai nitrogén redukcióval előállított muskotályos pezsgőben és félédes asztali borokban aromás magasabb alkoholok β-feniletanol (FES), tirozol, terpénalkohol farnezol, amelyek rózsa, gyöngyvirág és hársvirág aromájúak. , nagy mennyiségben (100 mg/dm3-ig) találtak. Kis mennyiségben való jelenlétük kívánatos. Ezenkívül a bor érlelésekor a magasabb alkoholok illékony savakkal észtereződnek, és észtereket képeznek, így a bornak kedvező éteri tónusokat adnak az érettségnek.

Ezt követően bebizonyosodott, hogy az alifás magasabb szénatomszámú alkoholok nagy része piroszőlősavból transzaminációval és közvetlen bioszintézissel, aminosavak és acetaldehid részvételével keletkezik. De a legértékesebb aromás magasabb alkoholok csak az aromás sorozat megfelelő aminosavaiból képződnek, például:

A magasabb alkoholok képződése a borban sok tényezőtől függ. Normál körülmények között átlagosan 250 mg/dm3 halmozódnak fel. Lassú, hosszan tartó erjedés esetén a magasabb alkoholok mennyisége növekszik, az erjesztési hőmérséklet 30 °C-ra való emelésével pedig csökken. Folyamatos áramlású erjesztés körülményei között az élesztő szaporodása nagyon korlátozott, és kevesebb magasabb alkohol képződik, mint szakaszos fermentáció esetén.

Az erjesztett sörlé lehűlése, ülepítése és durva szűrése következtében az élesztősejtek számának csökkenésével az élesztő biomassza lassú felhalmozódása következik be, és ezzel egyidejűleg megnő a magasabb alkoholok, elsősorban az aromás alkoholok mennyisége.

Száraz fehér asztali boroknál, pezsgő- és konyakbor alapanyagoknál nem kívánatos a magasabb alkoholtartalom, de a vörös asztali borok, habzó- és erős borok illatában és ízében változatos árnyalatokat ad.

A szőlőmust alkoholos erjesztése a bor illatának és ízének kialakításában fontos nagy molekulatömegű aldehidek és ketonok, illó- és zsírsavak, valamint ezek észtereinek képződésével is összefügg.

22. par. Mely szervezetek sejtjeiben megy végbe alkoholos erjedés? A legtöbb növényi sejtben, valamint egyes gombák sejtjeiben (például élesztőben) a glikolízis helyett alkoholos fermentáció megy végbe; a glükózmolekula anaerob körülmények között etil-alkohollá és CO2-vé alakul. Honnan származik az ATP ADP-ből történő szintéziséhez szükséges energia? Felszabadul a disszimilációs folyamat során, vagyis a sejtben lévő szerves anyagok lebontási reakcióiban. A szervezet sajátosságaitól és életkörülményeitől függően a disszimiláció két vagy három szakaszban mehet végbe. Milyen szakaszokat különböztetünk meg az energia-anyagcserében? 1 – előkészítő; a nagy szerves molekulák egyszerűbb molekulákká történő bomlásával zárul: poliszacharidok, monoszacharidok, lipidek, glicin és zsír. savak, fehérjék-a.k. A hasítás a PS-ben történik. Kevés energia szabadul fel, és hő formájában eloszlik. A keletkező vegyületeket (monosach., zsírsavak, a.k. stb.) a sejt felhasználhatja plasztikus cserereakciókban, valamint további fejlesztésekre energia szerzés céljából. 2- oxigénmentes = glikolízis (a glükóz szekvenciális lebontásának enzimatikus folyamata a sejtekben, amihez ATP szintézis társul; aerob körülmények között piroszőlősav, anaerob körülmények között tejsav képződéséhez vezet); C6H12O6 + 2H3P04 + 2ADP --- 2C3H6O3 + 2ATP + 2H2O. Az előkészítő szakaszban nyert szerves anyagok enzimatikus lebontásából áll. Az O2 nem vesz részt ebben a szakaszban a reakciókban. A glikolízis reakciókat számos enzim katalizálja, és a sejtek citoplazmájában fordulnak elő. Az energia 40%-a ATP-molekulákban raktározódik, 60%-a hőként disszipálódik. A glükóz nem végtermékekre (CO2 és H2O) bomlik, hanem olyan vegyületekké, amelyek még energiában gazdagok, és tovább oxidálva nagy mennyiségben képesek előállítani (tejsav, etil-alkohol stb.). 3- oxigén (sejtlégzés); A 2. szakaszban keletkező, nagy mennyiségű kémiai energiatartalékot tartalmazó szerves anyagok CO2 és H2O végtermékekké oxidálódnak. Ez a folyamat a mitokondriumokban megy végbe. A sejtlégzés eredményeként két tejsavmolekula lebomlása során 36 ATP molekula szintetizálódik: 2C3H6O3 + 6O2 + 36ADP + 36H3PO4 - 6CO2 + 42H2O + 36ATP. Nagy mennyiségű energia szabadul fel, a tartalék 55%-a ATP, 45%-a hő formájában disszipálódik. Mi a különbség az aerob és az anaerob energiaanyagcsere között? A Földön élő élőlények többsége aerob, azaz. az OM folyamatokban használt O2 a környezetből. Az aerobokban az energia-anyagcsere 3 szakaszban megy végbe: előkészítés, oxigénmentes és oxigén. Ennek eredményeként a szerves anyagok a legegyszerűbb szervetlen vegyületekké bomlanak szét. Oxigénmentes környezetben élő és oxigénre nem igénylő szervezetekben - anaerobok, valamint oxigénhiányos aerobokban az asszimiláció két szakaszban megy végbe: előkészítő és oxigénmentes. Az energiacsere kétlépcsős változatában sokkal kevesebb energia tárolódik, mint a háromlépcsős változatban. KIFEJEZÉSEK: Foszforilezés – 1 foszfátsav-maradék hozzáadása az ADP-molekulához. A glikolízis a glükóz szekvenciális lebontásának enzimatikus folyamata a sejtekben, amelyet ATP szintézis kísér; aerob körülmények között piroszőlősav képződéséhez vezet az anaerob. körülmények tejsav képződéséhez vezetnek. Az alkoholos fermentáció egy kémiai fermentációs reakció, amelynek eredményeként a glükózmolekula anaerob körülmények között etil-alkohollá és CO2-vé alakul. 23. paragrafus Mely szervezetek heterotrófok? A heterotrófok olyan élőlények, amelyek nem képesek szerves anyagokat szervetlenekből szintetizálni (élőlények, gombák, sok baktérium, növényi sejt, nem képesek fotoszintézisre) Milyen élőlények vannak a Földön gyakorlatilag függetlenek a napfény energiájától? Kemotrófok – a szervetlen vegyületek kémiai átalakulása során felszabaduló energiát szerves anyagok szintézisére használják fel. KIFEJEZÉSEK: A táplálkozás folyamatok összessége, beleértve a tápanyagok szervezetbe jutását, emésztését, felszívódását és asszimilációját. A táplálkozás során az élőlények kémiai vegyületeket kapnak, amelyeket minden életfolyamathoz felhasználnak. Az autotrófok olyan organizmusok, amelyek szervetlen vegyületekből szerves vegyületeket szintetizálnak, szén-dioxid, víz és minimális só formájában kapják meg a környezetet. Heterotrófok - olyan szervezetek, amelyek nem képesek szerves anyagokat szervetlenekből szintetizálni (élőlények, gombák, sok baktérium, növényi sejtek, nem képesek fotoszintézisre)