Механизмы питания. Масляно-кислое брожение. Возбудители, химизм, использование в промышленности - Микрофлора продуктов питания
Масляно-кислое брожение -- это сложный биохимический процесс превращения сахара масляно-кислыми бактериями в анаэробных условиях с образованием масляной кислоты, диоксида углерода и водорода.
С6H12О6 > СНзСН2СН2СООН + 2 С02 + 2Н2 +Е (глюкоза масляная кислота)
Субстратами данного типа брожения являются в основном углеводы. Полисахариды расщепляются до моносахаридов, которые изомеризуются в глюкозу и подвергаются гликолитическому расщеплению до пирувата. Окислительное декарбоксилирование пирувата приводит к образованию ацетил-СоА с последующим образованием масляной кислоты.
Масляная кислота является летучей жидкостью с очень неприятным запахом. Возбудители маслянокислого брожения широко распространены в природе и относятся к роду Clostridium (в дальнейшем Cl.), семейству Bacillaceace. Клетки грамположительные, палочковидные, форма клетки может изменяться в зависимости от условий среды. В молодом возрасте подвижны, имеют перитрихиальное жгутикование. Образует споры, диаметр которых бывает больше толщины клетки. Маслянокислые бактерии являются облигатными анаэробами, однако существуют все переходные формы: от строгих анаэробов (Cl. pasterianum, Cl. kluyveri) до почти аэротолерантных (Cl. histolyticum, Cl. acetobutylicum). Оптимальная температура роста 30...40 °C, но есть термофильные виды с оптимальной температурой 60...75 °C (Cl. thermoaceticum, Cl. thermohydrosulfucicum).
Клостридии растут при нейтральной или щелочной реакции среды, поэтому нежелательный рост маслянокислых бактерий, например, в квашеной капусте, силосе, фруктовых консервах, сырых колбасах, можно полностью подавить, если продукт подкислить. Клетки клостридий образуют специфическое запасное вещество -- гранулезу (крахмалоподобный полисахарид, окрашиваемый йодом в синеватый или коричневато-фиолетовый цвет) в виде гранул.
Прототипом брожения, осуществляемого клостридиями, можно считать сбраживание глюкозы Cl. butyricum и Cl. acetobutylicum c образованием масляной и уксусной кислот, бутанола, этанола, ацетона, СО2 и Н2. Выход продуктов варьируется в зависимости от условий брожения.
Для получения масляной кислоты в промышленном масштабе используют крахмалосодержащее сырье: картофель, зерновые и др. Крахмал гидролизуется 0,4...0,5 %-ной серной кислотой. После нейтрализации среды известью и добавления азотсодержащих веществ в питательную среду вносят маслянокислые бактерии.
Масляная кислота представляет собой бесцветную жидкость с неприятным запахом, слабые растворы этой кислоты обладают специфическим сырным запахом. Эфиры масляной кислоты обладают приятными ароматами: метиловый имеет яблочный аромат, этиловый -- грушевый, амиловый -- ананасовый. Эфиры масляной кислоты как ароматические вещества используют в кондитерской и парфюмерной промышленности, при изготовлении фруктовых напитков.
В зависимости от химического состава пищевых продуктов бактерии рода клостридиум в процессе масляно-кислого брожения способны приводить к их порче.
Таблица 1. Спектр субстратов и продуктов маслянокислого брожения некоторых бактерий рода Clostridium
Бактерии |
Субстраты |
Продукты |
Cl. butyricum |
Глюкоза, крахмал, декстрин |
Бутират, ацетат, CO2, H2 |
Cl. tyrobutyricum |
Глюкоза, лактат + ацетат |
Бутират, ацетат, CO2, H2 |
Cl. pasterianum |
Глюкоза, крахмал, маннитол, инулин |
Бутират, ацетат, CO2 |
Cl. pectinovorum |
Пектин, крахмал, гликоген, декстрин |
Бутират, ацетат |
Через клеточную стенку и цитоплазматическую мембрану внутрь клетки прокариотов проникают только небольшие молекулы, поэтому белки, полисахариды и другие биополимеры вначале расщепляются экзоферементами до более простых соединений, которые транспортируются внутрь клетки.
Проникновение питательных веществ в клетку происходит с помощью различных механизмов.
Пассивная диффузия - вещества поступают в клетку за счет диффузии по градиенту концентрации, то есть вследствие того, что концентрация вне клетки выше, чем внутри.
Облегченная диффузия - также совершается по градиенту концентрации, но с участием ферментов-переносчиков, так называемых пермеаз. Этот фермент присоединяет к себе молекулы вещества на внешней стороне цитоплазматической мембраны и отдает его на внутренней стороне в неизмененном виде. Затем свободный переносчик перемещается снова к наружной стороне мембраны, где связывает новые молекулы вещества. При этом каждая пермеаза переносит какое-то определенное вещество.
Эти два механизма переноса не требуют энергетических затрат.
Активный перенос происходит также с участием пермеаз, причем осуществляется против градиента концентрации. Микробная клетка может накопить вещество в концентрации, в тысячи раз превышающих ее во внешней среде. Такой процесс требует затрат энергии, то есть расходуется АТФ.
Транслокация радикалов - это четвертый механизм передачи веществ. Это активный перенос химически измененных молекул, с участием пермеаз. Например, такое простое вещество, как глюкоза, переносится в фосфорилированном виде.
Выход веществ из бактериальной клетки происходит путем пассивной диффузии или путем облегченной диффузии с участием пермеаз.
Похожие статьи
-
Ультраструктура биопленок - Использование микробных биопленок в промышленности
С помощью конфокальной сканирующей лазерной микроскопии показано, что биопленки - не структурно гомогенные монослои микробных клеток на поверхности....
-
Механизмы и этапы формирования биопленок Биопленка - микробное сообщество, характеризующееся клетками, которые прикреплены к поверхности или друг к...
-
Генетические методы изучения биопленок - Использование микробных биопленок в промышленности
Для выявления генов, участвующих в генетическом контроле любого процесса, используются методы направленного и ненаправленного (инсерционного)...
-
К чистым факторам переноса относят, например, факторы F и F-подобные (pAP22-4, pAP38, pAP39, pAP41) и pTRA1, фактор T, идентифицированный в E. coli,...
-
ВВЕДЕНИЕ - Использование микробных биопленок в промышленности
Все знания о морфологии, физиологии, генетике, адаптационных возможностях бактерий были получены при изучении планктонных форм бактерий. В настоящее...
-
Итак, материальная, физико-химическая сущность жизни проявляется, прежде всего, в непрерывном обмене веществ и энергии, который происходит между живой...
-
Методы культивирования биопленок В последнее десятилетие произошло значительное расширение возможности изучения формирования микробных биопленок....
-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ - Использование микробных биопленок в промышленности
Итак бактериальные биопленки представляют собой организованные сообщества микроорганизмов, которые состоят из внеклеточного матрикса, производимом же...
-
Методы выявления биопленок - Использование микробных биопленок в промышленности
В настоящее время наиболее надежным методом подтверждения наличия микробной биопленки является специальная микроскопия. В первую очередь это конфокальное...
-
Люди впервые получили инсулин в 1921 году из поджелудочной железы собак Бантинг и Бест приготовили экстракт. В кристаллическом виде в 1926 году Sanger...
-
Введение, Понятие "Биологическая мембрана" - Функции биологических мембран. Ионные каналы мембран
Тема моего сегодняшнего реферата "Функции биологических мембран. Ионные каналы мембран". Тема очень увлекательная и в то же время познавательная. Ведь,...
-
Инсулин, строение, биосинтез - Биохимия поджелудочной железы
1. Инсулин получил название от наименования панкреатического островка (лат. insula - островок). 2. Немного истории: В чистом виде инсулин был получен в...
-
Поражаемая система, Механизм действия - Токсикология мышьяка
Различают следующие типы отравлений мышьяком, которые могут явиться причиной летальных исходов: Паралитический, возникающий при огромных дозах мышьяка;...
-
Хемосинтез - синтез органических соединений из неорганических веществ с использованием химической энергии, выделяющейся в реакциях окисления...
-
Молекулярный состав клетки, Неорганические вещества. - Химический состав клетки
Химический элементы входят в состав клеток в виде ионов или компонентов молекул неорганических и органических веществ. Неорганические вещества. Вода -...
-
Поскольку биопленки, как правило, представляют собой гетерогенные сообщества, состоящие из микроорганизмов разных физиологических групп, необходимо...
-
Основные продукты вегетарианской кухни - Рациональное питание
Основные продукты вегетарианской кухни: - фрукты; - овощи; - крупы: зерновые и стручковые; - растительные масла; - яйца, рыба, мед. Самые главные...
-
Органы-мишени и механизм действия инсулина - Биохимия поджелудочной железы
1. В крови инсулин может быть в двух формах: свободной и связной. Органы - мишени свободного инсулина: печень, скелетная мускулатура, кишечник; связного...
-
Инициация репликации - Молекулярный механизм репликации ДНК
Синтез ДНК у эукариотов происходит в S-фазу клеточного цикла. Инициацию репликации регулируют специфические сигнальные белковые молекулы - факторы роста....
-
Строение бактериальной клетки - Изучение морфологии микроорганизмов
Для изучения строения бактериальной клетки наряду со световым микроскопом применяют электронно-микроскопические и микрохимические исследования,...
-
Ионизирующим излучением называется любое излучение, прямо или косвенно вызывающее ионизацию среды. Ионизирующее излучение бывает электромагнитным и...
-
Рост и размножение бактерий - Физиология микроорганизмов
Микроорганизм бактерия биохимический Рост - увеличение массы клеток, размножение - увеличение чила популяции клетки. Если бактерии культивируются в...
-
1. Самыми распространенными ферментативными препаратами являются комплексы ферментов желудочно-кишечного тракта (Фестал, Панзинорм форте, Мезим форте,...
-
Расчет объема культуруальной жидкости
Лабораторная работа Расчет объема культуруальной жидкости Цель работы: Расчет объема культуруальной жидкости в ферментаторе. Эффективность процесса...
-
Механизм действия гормонов. Роль циклазной системы в механизме действия гормонов - Понятие гормонов
По механизму действия гормоны делят на два основные типа. Первый - это белковые и пептидные гормоны, катехоламины и гормоноиды. Их молекула, подойдя к...
-
Гормональная регуляция углеводного, липидного, белкового и водно-солевого обмена - Понятие гормонов
Основные энергетические ресурсы живого организма -- углеводы и жиры обладают высоким запасом потенциальной энергии, легко извлекаемой из них в клетках с...
-
Как управлять памятью - Технологии изучения клеточных механизмов памяти
Что, если создать трансгенных мышей, у которых, как и у уже рассмотренных, промотор немедленных ранних генов находится под контролем системы tTA-tetO или...
-
Биохимическая эволюция - Строение удаленных планет-гигантов: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон
Среди астрономов, геологов и биологов принято считать, что возраст Земли составляет примерно 4,5 - 5 млрд. лет. По мнению многих биологов, в прошлом...
-
Роль - Класс трансфераз. Представители, строение и их роль в жизнедеятельности
Аминотрансферазы принимают участие в переносе аминогрупп с аминокислоты на кетокислоту, т. е. в процессах переаминирования, или трансаминирования....
-
Углеводы - Анализ пищевых веществ, необходимых для организма человека
Это органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода, синтезирующиеся в растениях из углекислоты и воды под действием солнечной...
-
Характеристика и виды биологических мембран
Биологические мембраны - это поверхностные структуры клеток, состоящие из двух молекулярных слоев, разграничивающих наружную и внутреннюю (цитоплазма)...
-
На плотных питательных средах микробы растут в виде колоний. Колонии разных микробов отличаются по форме, размерам, консистенции, цвету и другим...
-
Состав крови, Плазма крови - Кровь. Плазма. Форменные элементы крови
Кровь состоит из жидкой части - плазмы и взвешенных в ней клеток - форменных элементов: эритроцитов (красных кровяных телец), лейкоцитов (белых кровяных...
-
Химический состав микробов. Вода составляет основную массу микробной клетки - в капсульных бактериях ее больше, в бациллах меньше. В Aerobacter aceti...
-
Энзимодиагностика - Использование ферментов в медицинской практике в качестве лекарственных средств
Энзимодиагностика заключается в постановке диагноза заболевания (или синдрома) на основе определения активности ферментов в биологических жидкостях...
-
ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ Как и всем живым организмам микробам присущ обмен веществ. Для построения цитоплазмы они нуждаются в пластическом материале,...
-
Ртуть в продуктах питания - Отравление тяжелыми металлами
Чистая ртуть не представляет опасности (но только ртуть, которая в первозданном виде), опасны ее органические производные и ее пары, которые под...
-
Позитивная индуцибельная регуляция - Регуляция экспрессии генов у прокариот
У ряда оперонов, кодирующих катаболитные гены, обнаружена способность связывать в области промотора особый регуляторный белок, который так и называют...
-
Введение - Регуляция экспрессии генов у прокариот
Экспрессия гена - реализация генетической информации, закодированной в ДНК. Осуществляется в процессах транскрипции и трансляции. В более полном смысле...
-
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) состоит из органического основания аденина (I), углевода рибозы (II) и трех остатков фосфорной кислоты (III)....
Механизмы питания. Масляно-кислое брожение. Возбудители, химизм, использование в промышленности - Микрофлора продуктов питания