АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Неполное окисление органических веществ

Читайте также:
  1. What is Public Relations? What are the advantages and the disadvantages of Public Relations? Why do marketers tend to underuse it( неполноеиспользованиеих)?
  2. Анализ возможных мест утечки веществ и характеристика этих веществ.
  3. Витамины Р и С, их структура, признаки витаминной недостаточности, влияние на обмен веществ.
  4. Гликолиз, или бескислородное окисление.
  5. Глюкокортикостероиды, строение, функции, влияние на обмен веществ. Кортикотропин. Нарушение обмена при гипо- и гиперкортицизме (стероидном диабете).
  6. Горение пыли и твердых веществ.
  7. Гормоны стероидной природы: глюкокортикоиды, половые гормоны, минералокортикоиды. Химическая структура гормонов, механизм действия, влияние на обмен веществ.
  8. Классификация и номенклатура неорганических соединений.
  9. Классификация огнетушащих веществ.
  10. Классификация органических соединений.
  11. Неполное доминирование
  12. Неполное доминирование.

СПОСОБЫ СУЩЕСТВОВАНИЯ И ТИПЫ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

У МИКРООРГАНИЗМОВ

В зависимости от способа получения энергии и источника углерода все микроорганизмы делятся на хемоавтотрофы, фотоавтотрофы и хемогетеротрофы и фотогетеротрофы.

Хемоавтотрофы — это микроорганизмы, использующие химическую энергию, освобождающуюся при окислении неорганических веществ (таких как аммиак, сероводород, закисное железо Fеа+ и др.), для синтеза органических веществ из неорганического источника углерода — С02. К ним относятся нитрифицирующие, тионовые бактерии, железобактерии, бесцветные серобактерии, водородные бактерии. Нитрифицирующие бакте­рии окисляют аммиак (1МНз) сначала до азотистой, а затем до азотной кислоты:

2NH3 + 302 --------- 2 NH02 + 2Н20 + Энергия

2 NH02 + 02 ------------ 2 NH03 + Энергия

 

Бесцветные серобактерии окисляют сероводород (Н2S) сначала до элементарной серы, а затем до серной кислоты:

2S + 02 ------------- > 2Н20 + S2 + Энергия

S2 + 302 + 2Н20 --------- > 2Н2S04 + Энергия

Фотоавтотрофы — это микроорганизмы, использующие световую энергию для синтеза органических веществ клеток из неорганического источника углерода — С02. Они имеют особые пигменты типа хлорофилла, с помощью которых усваивают ипреобразуют световую энергию. К ним относятся пурпурные и зеленые серобактерии.

Хемогетеротрофы — это микроорганизмы, использующие химическую энергию, освобождающуюся в ходе окисления органических веществ. Для синтеза веществ клеток они также утилизируют готовые органические соединения в качестве источников углерода. К ним относится большинство микроорганизмов. Они широко распространены в природе, их жизнедеятельность имеет большое значение для круговорота веществ в природе. Некоторые из них вызывают порчу пищевых продуктов, а другие в процессе метаболизма образуют продукты, представляющие практический интерес, и поэтому используются в различных производствах, основанных на жизнедеятельности этих микроорганизмов. Ниже будут рассмотрены способы получения энергии хемогетеротрофами, которые лежат в основе важнейших биохимических процессов, имеющих практическое значение.

Фотогетеротрофы — это микроорганизмы, использующие световую энергию, а в качестве источника углерода — органические соединения.

Получение энергии хемогетеротрофами. В качестве источника энергии они могут использовать широкий круг органиче­ских веществ, чаще углеводы, а также спирты (одноатомный — этиловый спирт, трехатомный — глицерин, шестиатомные спирты— сорбит, маннит и др.), аминокислоты, пурины, пиримидины, жиры, органические кислоты и др. Большинство хемогетеротрофов получают энергию и синтезируют углеродный ске­лет веществ, входящих в состав их клеток из одного и того же органического соединения.

У хемогетеротрофов имеется четыре способа получения энергии: аэробное дыхание, неполное окисление, брожение и анаэробное дыхание. В основе всех этих способов получения энергии, различающихся конечными акцепторами водорода (электронов), лежат процессы биологического окисления орга­нических веществ. От степени окисления органических веществ зависит количество энергии, получаемой клеткой и аккумули­рованной в макроэргических связях АТФ, а также количество высвобождающейся при этом свободной (тепловой или какой-либо другой) энергии. Окисление, как указывалось выше, может быть полным и неполным.

В аэробных условиях в присутствии молекулярного кислорода может протекать как полное окисление органических веществ (аэробное дыхание), так и неполное.

В анаэробных условиях (в отсутствие молекулярного кислорода) протекает неполное окисление (брожение), а при окислении органических веществ связанным кислородом — полное окисление.

• Аэробное дыхание. Донорами водорода при дыхании служат органические вещества, которые при этом окисляются, а конечным акцептором водорода является молекулярный кислород. В результате дыхания происходит полное окисление органических веществ до минеральных соединений — диоксида углерода и воды и выделяется большое количество тепловой энергии:

С6Н12О6 + 602 ------ >- 6С02 + 6Н20 + 2822 кДж

Глюкоза

Такое количество энергии соответствует всему запасу свободной энергии, заключенному в 1 грамм-молекуле глюкозы. Этим путем получают энергию многие аэробные бактерии и некоторые дрожжи, используемые для получения хлебопекарных и кормовых дрожжей.

При аэробном дыхании примерно 50% энергии теряется в виде тепла. Этим объясняется явление термогенеза — самосогревание больших рыхлых, хорошо аэрируемых скоплений растительных масс (сена, зерна, силоса, навоза, торфа и др.), что приводит иногда к самовозгоранию сена, торфа и т. п.

Неполное окисление органических веществ.

В аэробных условиях окисление органических веществ может идти не до С02 и Н20, а до образования промежуточных недоокисленных продуктов и Н20. Донорами водорода, как и при.аэробном дыхании, служат органические вещества, а акцептором—молекулярный кислород. При этом энергии освобождается значительно меньше. Такой способ получения энергии назы­вается неполным окислением, например окисление этилового спирта до уксусной кислоты уксуснокислыми бактериями:

С2Н5ОН + 02 ------ СН3СООН + Н20 + 487 кДж

Этиловый Уксусная

спирт кислота

 

В молекуле спирта заключено гораздо больше энергии,(1369 кДж), но так как окисление в данном случае было неполным, то и энергии выделилось меньше (487 кДж), а остальная свободная энергия, заключенная в молекуле спирта, оста­лась в продукте неполного окисления — уксусной кислоте. Свойственно неполное окисление углеводов многим мицелиальным грибам, грибы окисляют их с образованием лимонной, глю-коновой, щавелевой и других органических кислот.

Брожение. Процесс брожения — это неполное окисление органических веществ в анаэробных условиях. Донорами водорода при брожении являются органические вещества, акцепторами водорода при брожении также являются органические вещества. Это промежуточные продукты брожения, которые при этом восстанавливаются. При брожении энергии выделяется значительно меньше, чем при окислении 1 грамм-молекулы глюкозы в аэробных условиях, например при спиртовом броже­нии, вызываемом дрожжами, — всего 118 кДж:

С6Н1206 -------------- 2С2Н5ОН -+- 2С02 + 118 кДж

Глюкоза Этиловый

спирт

Другие виды брожения (молочнокислое, маслянокислое и т. д.) протекают также с неполным выделением энергии глюкозы, так как часть свободной энергии переходит в образующиеся восстановленные продукты брожения, которые накапливаются ж среде.

Анаэробное дыхание. Небольшое число бактерий (денитрифицирующие, десульфатирующие) в анаэробных условиях окисляют органические вещества — доноры водорода не с помощью молекулярного кислорода, а с использованием связанного кислорода, находящегося в молекуле нитратов и сульфатов. Эти неорганические вещества богаты кислородом, являются акцепторами водорода.

Анаэробное дыхание бывает двух типов: нитратное и сульфатное. Окисление органических соединений кислородом нитра­тов называется нитратным дыханием:

6Н12О6 + 24КNO3 ---------- 24КНС03 + 18Н20 + 12N2 + 6СО2 +1760 кДж

Глюкоза Нитрат калия

 

Окисление органических веществ кислородом сульфатов называется сульфатным дыханием:

С6Н12О6 + ЗК2S04 ЗК2С03 + ЗС02 + ЗН20 + ЗН2S + 1760 кДж

Глюкоза Сульфат калия

Процессы анаэробного дыхания сопровождаются значительным выделением энергии.


Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.009 сек.)