Общая характеристика процессов брожения. Значение процессов превращения углеродсодержащих веществ в круговороте углерода в природе - Биохимическая характеристика процесса брожения
Брожение - окислительно-восстановительный процесс, приводящий к образованию АТФ, котором окислителем и восстановителем служат органические соединения, образующиеся в ходе самого брожения.
При брожении субстрат разлагается до конечных продуктов. соединения подвергающиеся брожению не должны быть сильно окислены и не слишком восстановленными. Чаще всего микроорганизмы используют в качестве субстратов углеводы, некоторые органические кислоты, аминокислоты, пурины и пиримидины. Образование АТФ во время брожения идет путем фосфорилирования на уровне субстрата.
Брожение вызывается облигатными или факультативными анаэробами, и как правило в в строго анаэробных условиях. Брожение является простейшей формой биологического окисления, которое обеспечивает получение энергии в анаэробных условиях.
Известно много типов брожения. Каждый их них дает специфические конечные продукты и свойственен отдельной группе микроорганизмов.
Брожение идет в две стадии:
- 1. Кослительная стадия. Превращение глюкозы в пируват - включает разрыв углеродной цепи глюкозы и отщепление двух пар атомов водорода. 2. Восстановительная стадия - атомы водорода используются для восстановления пирувата или образованных их него соединений.
Образование пирувата из углеводов совершается как серия последовательных реакций. Это катаболические реакции, общие для брожения и аэробного дыхания.
У микроорганизмов известно три пути образования пирувата из углеводов:
- 1. Путь Эмбдена-Мейерглфа-Парнаса, или гликолиз, присущ облигатным и факультативным анаэробам. 2. Пентозофосфатный, или Варбурга-Диккенса - Хореккера, характерен для многих микроорганизмов, как прокариот, так и для эукариот. 3. Путь Энтнера-Дудорова, найден только у отдельных групп микроорганизмов, в основном анаэробных бактерий.
Углерод - важнейший элемент органической природы. Он является неотъемлемой частью организмов. Зеленые растения ежедневно потребляют колоссальное количество углекислоты. Если бы в природе отсутствовали источники пополнения атмосферы углеродом, то вскоре жизнь полностью бы затихла. Основным источником пополнения атмосферы углекислотой является жизнедеятельность микроорганизмов.
В почву ежегодно попадает большое количество органических веществ в виде остатков растений (пожнивные остатки, корни, навоз, зеленые удобрения и др.), трупов животных и отмерших микроорганизмов. Под влиянием различных групп микроорганизмов эти вещества проходят сложный путь биохимических превращений, достигая, в конце концов, стадии минерализации. Из соединений углерода наиболее легко и быстро подвергаются минерализации простые и низкополимерные углеводы (моно - и дисахариды). Несколько труднее и медленнее разлагаются полисахариды (крахмал, гемицеллюлозы, пектиновые вещества), жиры и воска. Трудно разлагаются микроорганизмами целлюлоза и близкие к ней высокополимерные соединения, например лигнин, который часто накапливается в почве. Большое значение в разложении органических веществ играют условия аэрации. В зависимости от условий среды разложение идет при участии анаэробных или аэробных микроорганизмов. В анаэробных условиях разложение углеводов протекает по типу брожения, в результате которого образуются органические кислоты, спирты и различные газообразные продукты. В зависимости от основного конечного продукта, образующегося в ходе анаэробного разложения, брожения получили соответствующие названия: спиртовое, молочнокислое, маслянокислое и др.
В аэробных условиях распад органических веществ идет более быстро и может завершиться полным окислением с образованием - CO2 и H2O. Но чаще всего окисление бывает не полным, и кроме CO2 и H2O образуются органические кислоты и спирты. Окислятся, могут углеводы, этиловый и др. спирты, кислоты, углеводороды, жиры и другие вещества.
Процессы брожения и окисления органических веществ широко применяются в промышленности для получения ряда ценных продуктов (ацетона, бутанола, глицерина, уксусной, лимонной, глюконовой и др. кислот), в сельском хозяйстве (силосовании, сенажировании, квашение овощей и переработке молока в кисломолочные продукты), для очищения почв и водоемов от загрязнения нефтью и продуктами ее переработки, для разведки месторождений нефти и газа, обработке лубоволокнистых культур и т. д.
Похожие статьи
-
А) Углерод (С), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn), свинец (РЬ) - элементы 4 группы главной подгруппы ПСЭ. На внешнем электронном слое атомы этих...
-
Брожение молочного сахара - Химия и физика молока
1). Виды брожения лактозы. 2). Химизм отдельных видов брожения. 3). Механизм образования диацетила, ацетоина, ацетальдегида. В основе изготовления целого...
-
СОДЕРЖАНИЕ АЗОТА В ПОЧВЕ И ДИНАМИКА ЕГО ПРЕВРАЩЕНИЯ - Аммиачно-нитратные удобрения
На долю азота приходится около 16-18% массы растительных белков. В пахотном слое (0-25 см) разных почв количество его варьирует в широких пределах....
-
Свойства жиров - Общая характеристика жиров
Животные жиры - твердые легкоплавкие вещества легче воды (плотность 0,91-0,94 г/см3), плохо проводят тепло. Большинство растительных масел - жидкости,...
-
Пектиновые вещества -- это высокомолекулярные углеводы растительного происхождения, главным структурным компонентом которых является D-галактуроновая...
-
Процессы, основанные на микробиологической ферментации, разработаны и для получения ряда других органических кислот. Среди них -- глюконовая кислота и ее...
-
НЕМНОГО О ПРОМЫШЛЕННОМ КАТАЛИЗЕ - Процесс катализа
На всю жизнь запомнилась мне проводившаяся по Энглеру разгонка полученного конденсата, в котором уже в начале опыта бензиновая фракция составляла 67%. Мы...
-
Классификация витаминов. - Витамины: общая характеристика и классификация
Витамины делят на две большие группы: витамины растворимые в жирах , и витамины , растворимые в воде . 1. ВИТАМИНЫ, РАСВОРИМЫЕ В ЖИРАХ: Витамин A...
-
Общая характеристика. - Витамины: общая характеристика и классификация
Витамины (от лат. VITA - жизнь) - группа органических соединений разнообразной химической природы, необходимых для питания человека и животных и имеющих...
-
ХИМИЯ КАК НАУКА О ВЕЩЕСТВАХ, Общее понятие химии - Этапы становления химии
Общее понятие химии Вещества и их взаимные превращения являются предметом изучения химии. Химия - это наука о веществах и законах, которым подчиняются их...
-
Жиры как продукты питания - Общая характеристика жиров
Животные жиры и растительные масла, наряду с белками и углеводами - одна из главных составляющих нормального питания человека. Они являются основным...
-
Способы получения коллоидных систем - Общая характеристика дисперсных систем и методы их получения
Коллоидные системы по степени дисперсности занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами. Поэтому коллоидные...
-
Общая характеристика жиров - Общая характеристика жиров
Жиры - природные соединения, находящиеся в тканях животных, растений, в семенах и плодах различных растений, в некоторых микроорганизмах. Как правило,...
-
В последнее десятилетие в нашей стране очень сильно возросло потребление парфюмерно-косметических товаров. На российском рынке постоянно появляются новые...
-
Введение, Общая характеристика химического элемента, Физические свойства - Биогенные элементы. Сера
Семра -- элемент шестой группы третьего периода главной подгруппы периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 16....
-
Заключение:, Список литературы: - Витамины: общая характеристика и классификация
Витамины могут быть отнесены к группе Биологически Активных соединений , оказывающих свое действие на обмен веществ в ничтожных концентрациях. Это...
-
Витамины и их значение - Классификация и номенклатура витаминов. Роль витаминов в обмене веществ
Витамины - это низкомолекулярные природные органические биологически активные вещества, абсолютно необходимые для нормальной жизнедеятельности любого...
-
Изменение жиров при хранении - Химия и физика молока
Современные представления о механизме окисления жиров. При неблагоприятных условиях хранения в жирах протекают различные процессы, отрицательно влияющие...
-
Все аминокислоты, из которых состоят белки, являются" L-а-амино - (или имино-) кислотами. Они находят применение как пищевые добавки, приправы, усилители...
-
В термодинамике понятие "энтропия" было введено Р. Клаузиусом (1865), который показал, что процесс превращения теплоты в работу следует общей физической...
-
Окисление природного газа и низших парафинов - Аналитический обзор получения формалина
Одним из способов получения формальдегида является окисление природного газа и низших парафинов. Данный способ с точки зрения доступности и дешевизны...
-
Термодинамика процесса В процессах парофазного каталитического окисления моноатомных спиртов и этиленгликоля возможна реализация следующих превращений...
-
Углерод (лат. Carboneum), С - химический элемент IV группы периодической системы Менделеева. Известны два стабильных изотопа 12С (98,892 %) и 13С (1,108...
-
Тепловые эффекты при растворении. Механизмы растворения веществ в воде - Растворы
Растворение веществ сопровождается различными тепловыми эффектами в зависимости от природы вещества. При растворении в воде, например, гидроксида калия...
-
Полимерами называют вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из одного или большего числа составных звеньев. Молекулярная масса (число атомов)...
-
ГОМОГЕННЫЙ КАТАЛИЗ - Процесс катализа
Среди многочисленных каталитических реакций особое место занимает катализ в цепных реакциях. "Цепными реакциями, как известно, называются такие...
-
Общая характеристика комплексов кобальта - Свойства кобальта и его комплексных соединений
Для кобальта характерно образование комплексных соединений. Так, в качестве лигандов при образовании комплексов с кобальтом часто выступают молекулы...
-
Химический высокомолекулярный пластмасса Пластическими массами называют материалы, основу которых составляют полимеры, находящиеся в период формирования...
-
Производство и применение жиров - Общая характеристика жиров
Производство жиров всем мире исчисляется десятками миллионов тонн в год. Животных жиров в настоящее время производится более 20 млн. т в год, из которых...
-
Физические свойства. Очень чистые вещества бесцветные и очень устойчивые соединения. Получение: Диоксид щелочного металла получают путем быстрого...
-
Классификация дисперсных систем - Общая характеристика дисперсных систем и методы их получения
Рассматривается классификация именно дисперсных систем, т. к. коллоидные растворы являются видом дисперсных систем. Следует отметить, что коллоидная...
-
Физические свойства Очень чистый Na2O2 бесцветен, обычно полученный продукт чуть желтоватого цвета. Tпл = 6750 c (разлагается). Гексагональная...
-
Применение H2O2 связано с его окислительными свойствами и безвредностью продукта его восстановления (H2O). Его использую для отбеливания тканей и мехов,...
-
Физические свойства, Общая химическая характеристика кадмия - История открытия и свойства кадмия
Кадмий _ Серебристо-белый , отливающий синевой Металл , тускнеющий на воздухе из-за образования защитной пленки оксида. Температура плавления - 321C,...
-
Процесс моделирования, в том числе и экономико-математического, включает в себя три структурных элемента: - объект исследования; - субъект...
-
Важнейшей характеристикой раствора является его состав. Содержание растворенного вещества в растворе может быть выражено безразмерными единицами (долями...
-
Полисахариды - Классификация углеводов
Некоторые углеводы представляют собой природные полимеры, состоящие из многих сотен и даже тысяч моносахаридных звеньев, входящих в состав одной...
-
ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ VI ГРУППЫ, Кислород - Химия элементов VI группы
16-ю группу периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева составляют Халькогемны (от греч. чблкпт -- медь (в широком смысле), руда (в узком...
-
Метод жидкофазного окисления ацетальдегида азотной кислотой является одним из промышленных способов получения глиоксаля. Суммарное уравнение реакции...
-
Синтез в живых системах - Простагландины. Строение. Биороль
Простагландины не накапливаются в тканях, а синтезируются в ответ на биологический стимул из полиненасыщенных жирных кислот: простагландины с одной...
Общая характеристика процессов брожения. Значение процессов превращения углеродсодержащих веществ в круговороте углерода в природе - Биохимическая характеристика процесса брожения