химизм молочнокислого брожения

Молочнокислое брожение — процесс анаэробного окисления углеводов, конечным продуктом при котором выступает молочная кислота. Название получило по характерному продукту — молочной кислоте. Для молочнокислых бактерий является основным путем катаболизма углеводов и основным источником энергии в виде АТФ. Также молочнокислое брожение происходит в тканях животных в отсутствие кислорода при больших нагрузках.

Процесс превращения глюкозы до пировиноградной кислоты у гомоферментатавных молочнокислых бактерий протекает как и у дрожей при спиртовом брожении. Далее ввиду отсутствия у этих бактерий пируватдекарбоксилазы, пировиноградная кислота не подвергается расщеплению, она является в этом брожении конечным акцептором водорода. Пировиноградная кислота вступает во взаимодействие с восстановленным НАД Н2 (кофермент) - образуется молочная кислота.

СНзСОСООН + НАД Н2- СНзСНОНСООН

Превращение глюкозы гетероферментативными бактериями происходит по-иному. Отсутствие у них фермента адьдолазы меняет начальный путь превращения глюкозы. После фосфорилирования гексоза окисляется (отщепляется водород) и декарбоксилируется (отщепляется углекислый газ), превращаясь в пентозофосфат. Пентозофосфат при участии фермента фосфокеталазы расщепляется на фосфоглицериновый альдегид. Фосфорглицериновый альдегид превращается в пировиноградную кислоту, которая восстанавливается в молочную. Возбудители молочнокислого брожения- молочнокислые бактерии имеют круглую палочковидную форму. Все молочнокислые бактерии неподвижны, не образую спор, грамположительные факультативные анаэробы. Они требовательны к составу питательный среды и хорошо развиваются только при наличии полного набора аминокислот и витаминов В1, В6, РР. По отношению к температуре молочнокислые бактерии разделяются на мезофильные- с мах температурой роста-25-35 С и термофильные с оптимум около 4-45 С. Некоторые бактерии способны к слезообразованию. В питательной среде они снижают рН ниже 5 и тем самым подавляют рост других анаэробных бактерий, которые не могут развиваться в кислой среде, на различных растениях, в почве, на пищевых продуктах, в кишечнике человека.

Фотосинтез его значение

Происходящий за счет световой энергии процесс усвоения диоксида углерода зеленым растением и образования органического вещества получил название фотосинтеза. Этот процесс – основной источник органических соединений на нашей планете. В процессе фотосинтеза СО₂ под влиянием солнечного света, поглощенного хлорофиллом, восстанавливается до гексозы и выделяется свободный кислород.

Суммарное уравнение фотосинтеза имеет следующий вид:

Количество световой энергии, затрачиваемой при фотосинтезе на образование одного моля гексозы, равно 2870 кДж (при дыхании эта энергия выделяется).

Значение фотосинтеза:

1 Является основным источником кислорода на нашей планете.

2 В результате фотосинтеза образуются все органические соединения: углеводы, белки, липиды и т.д.

3 В продуктах фотосинтеза накапливается огромное количество энергии. Ежегодно в результате фотосинтеза усваивается из атмосферы 3,5×1011 т диоксида углерода, выделяется в атмосферу 2,5×1011 т кислорода и образуется 2,3×1011 т органических веществ (в пересчете на сухое вещество).

4 Утилизирует диоксид углерода, предотвращая быстрое развитие парникового эффекта.

Фотосинтез свойственен не только зеленным растениям, но и низшим эукаротическим формам, таким, как водоросли. Обладают способностью к фотосинтезу и некоторые прокариоты (например цианобактерии и некоторые другие). Не менее половины всего фотосинтеза на Земле протекают в морях, озерах и реках, где его осуществляют множество самых разнообразных микроорганизмов, составляющих фитопланктон. Строение хлорофилла

Фотосинтез у высших зеленых растений протекает в специализированных внутриклеточных органеллах — хлоропластах, способных доставлять энергию для метаболических процессов только в дневные часы.

В молекуле хлорофилла, присутствующего в хлоропластах клеток зеленых растений, содержится четыре пирольных кольца, одно из которых находится в восстановленной форме. Имеется еще и непирольное кольцо. Длинная изопреноидная боковая цепь в молекуле хлорофилла представляет собой остаток спирта фитола С20Н39ОН — производного ненасыщенного углеводорода изопрена, который присоединен сложноэфирной связью к карбоксильной группе заместителя в кольце IV. Четыре центральных атома азота в молекуле хлорофилла координационно связаны с ионом Мg2+ двумя основными и двумя наведенными дополнительными валентностями.

По своей химической природе хлорофилл представляет собой сложный эфир двухосновной кислоты и двух спиртов — метилового и фитола. Остаток фитола придает молекуле хлорофилла липидные свойства и обеспечивает закрепление и ориентацию его в природной тилакоидной мембране хлоропласта.

Хлорофилл при гидролизе омыляется с образованием щелочных солей хлорофилла и спиртов. При действии слабых кислот ион магния вытесняется из центра порфиринового ядра и замещается водородом. В результате образуется соединение бурого цвета, которое называется феофитином.

В фотосинтезирующих клетках высших растений всегда присутствуют хлорофиллы нескольких типов, важнейшие из которых хлорофиллы а (С55Н72О5N4Mg) и b (С55Н70О6N4Мg), отличающиеся только тем, что у хлорофилла b вместо метильной в кольце II содержится формильная группа (ОС—Н). Хотя хлорофиллы а и b окрашены в зеленый цвет, их спектры поглощения несколько различаются. У большей части высших зеленых растений количество хлорофилла а примерно вдвое превышает количество хлорофилла b.Относительное содержание хлорофиллов и каротиноидов у разных видов растений заметно варьирует. Именно от их соотношения зависит характерная окраска фотосинтезирующих клеток. Содержание хлорофилла на сухой вес растения составляет примерно 1%.

Система из пяти колец, образующая кольцо больших размеров вокруг атома Мg2+, придает молекуле способность поглощать свет. Атом магния собирает молекулы хлорофилла в ассоциации, что облегчает более полное улавливание света.

В тилакоидных мембранах хлоропластов кроме хлорофилла присутствуют также и вспомогательные светопоглощающие пигменты – каротиноиды, окрашенные в желтый, оранжевый или красный цвет.

Среди них наиболее важные – красный пигмент -каротин (провитамин А) и желтый пигмент ксантофилл, или лутеин. Он является главным ксантофиллом листьев.

Каротиноиды поглощают свет в ином диапазоне, нежели хлорофиллы, поэтому они функционируют как световые рецепторы, дополняющие хлорофиллы.