در طی تخمیر الکلی ، علاوه بر محصولات اصلی - الکل و CO 2 ، بسیاری دیگر از محصولات به اصطلاح تخمیر ثانویه از قندها ناشی می شوند. از 100 گرم C 6 H 12 O 6 ، 48.4 گرم الکل اتیل ، 46.6 گرم دی اکسید کربن ، 3.3 گرم گلیسیرین ، 0.5 گرم اسید سوکسینیک و 1.2 گرم مخلوط اسید لاکتیک ، استالدئید ، استوئین و غیره تشکیل می شود ترکیبات آلی
همراه با این ، سلول های مخمر در طول دوره تولید مثل و رشد لگاریتمی ، اسیدهای آمینه را از قارچ انگور ، که برای ساخت پروتئین های خود لازم هستند ، مصرف می کنند. این باعث تولید فرآورده های فرعی تخمیر ، الکل های بیشتر بالاتر می شود.
در طرح مدرن تخمیر الکلی ، 10-12 فاز از تغییرات بیوشیمیایی هگزوزها تحت عملکرد یک مجموعه از آنزیم های مخمر وجود دارد. در یک فرم ساده ، سه مرحله از تخمیر الکلی را می توان تشخیص داد.
من مرحله - فسفوریلاسیون و پوسیدگی هگزوزها. در این مرحله ، چندین واکنش رخ می دهد ، در نتیجه آن هگزوز به تریوز فسفات تبدیل می شود:
ATP → ADP
نقش اصلی در انتقال انرژی در واکنش های بیوشیمیایی توسط ATP (آدنوزین تری فسفات) و ADP (آدنوزین دی فسفات) انجام می شود. آنها بخشی از آنزیم ها هستند ، مقدار زیادی انرژی لازم برای اجرای فرایندهای زندگی را جمع می کنند و آدنوزین هستند - جز component اسیدهای نوکلئیک - با مانده اسید فسفریک. ابتدا اسید آدنیلیک تشکیل می شود (آدنوزین مونوفسفات یا آدنوزین مونوفسفات - AMP):
اگر آدنوزین را با حرف A تعیین کنیم ، می توان ساختار ATP را به شکل زیر نشان داد:
A-O-R-O ~ R - O ~ R-OH
علامت با ~ نشان دهنده پیوندهای به اصطلاح پرانرژی فسفات ، بسیار غنی از انرژی است که در طی تجزیه بقایای اسید فسفریک آزاد می شود. انتقال انرژی از ATP به ADP را می توان با نمودار زیر نشان داد:
انرژی آزاد شده توسط سلولهای مخمر برای اطمینان از عملکردهای حیاتی ، به ویژه تولید مثل آنها استفاده می شود. اولین عمل آزاد سازی انرژی ، تشکیل استرهای فسفریک هگزوزها - فسفوریلاسیون آنها است. افزودن باقیمانده اسید فسفریک از ATP به هگزوزها تحت اثر آنزیم فسفوهگزوکیناز تهیه شده توسط مخمر اتفاق می افتد (ما مولکول فسفات را با حرف P نشان می دهیم):
گلوکز گلوکز -6-فسفات فروکتوز-1،6-فسفات
همانطور که از طرح فوق مشاهده می شود ، فسفوریلاسیون دو بار اتفاق می افتد ، و استر فسفریک گلوکز تحت اثر آنزیم ایزومراز به طور برگشت پذیر به استر فسفریک فروکتوز تبدیل می شود ، که دارای یک حلقه فوران متقارن است. آرایش متقارن بقایای اسید فسفریک در انتهای مولکول فروکتوز ، شکست بعدی آن را در وسط تسهیل می کند. تجزیه هگزوز به دو تریوز توسط آنزیم آلدولاز کاتالیز می شود. در نتیجه تجزیه ، مخلوط غیر تعادلی از 3-فسفوگلیسرول آلدئید و فسفودیوکسی استون تشکیل می شود:
فسفو گلیسرول آلدئید (3.5٪) فسفودیوکسی استون (96.5٪)
در واکنشهای بعدی ، فقط آلدئید 3-فسفوگلیسریک درگیر است که محتوای آن تحت اثر آنزیم ایزومراز روی مولکولهای فسفودیوکسی استون دائماً پر می شود.
ІІ مرحله تخمیر الکلی - تشکیل اسید پیرویک. در مرحله دوم ، تریوز فسفات به شکل 3-فسفوگلیسریک آلدئید تحت اثر آنزیم اکسیداتیو دهیدروژناز به اسید فسفوگلیسریک اکسید می شود و با مشارکت آنزیم های مربوطه (فسفوگلیسیروموتاز و آنولاز) و سیستم LDF به اسید پیرویک تبدیل می شود:
در ابتدا ، هر مولکول 3-فسفوگلیسریک آلدئید یک بقایای اسید فسفریک دیگر به خود متصل می کند (به دلیل یک مولکول فسفر معدنی) و آلدئید 1،3-دی فسفوگلیسریک تشکیل می شود. سپس ، تحت شرایط بی هوازی ، به اسید 1،3-دی فسفوگلیسریک اکسید می شود:
گروه فعال دهیدروژناز ، کوآنزیمی از ساختار آلی پیچیده NAD (نیکوتینامید آدنین دینوکلئوتید) است که با هسته نیکوتینامید دو اتم هیدروژن را ثابت می کند:
بیش از + 2H + + بیش از H2
NAD اکسید NAD کاهش می یابد
با اکسیداسیون بستر ، کوآنزیم NAD صاحب یون های هیدروژن آزاد می شود ، که به آن پتانسیل احیا بالایی می دهد. بنابراین ، تخمیر مخمر همیشه با توانایی کاهش زیاد مشخص می شود ، که از اهمیت عملی زیادی در تولید شراب برخوردار است: pH محیط کاهش می یابد ، مواد اکسید شده به طور موقت ترمیم می شوند و میکروارگانیسم های بیماریزا می میرند.
در مرحله آخر مرحله دوم تخمیر الکلی ، آنزیم فسفوترانسفراز دو بار انتقال باقی مانده اسید فسفریک را کاتالیز می کند و فسفو گلیسرومتوتاز آن را از اتم کربن 3 به 2 منتقل می کند و احتمال تشکیل آنزیم آنولاز برای ایجاد اسید پیرویک را ایجاد می کند:
اسید 1،3-دیفوزوگلیسریک 2-اسید فسفوگلیسریک اسید پیرویک
با توجه به این واقعیت که از یک مولکول هگزوز فسفریله مضاعف (2 ATP خرج شد) دو مولکول تریوز فسفریله مضاعف به دست می آید (4 ATP تشکیل می شود) ، تشکیل 2 ATP تعادل انرژی خالص تجزیه آنزیمی قندها است. این انرژی عملکردهای حیاتی مخمر را تضمین می کند و باعث بالا رفتن دمای محیط تخمیر می شود.
تمام واکنشهای قبل از تشکیل اسید پیرویک در هر دو روش تخمیر بی هوازی قندها و تنفس پروتوزوئا و گیاهان ذاتی است. مرحله III فقط مربوط به تخمیر الکلی است.
III مرحله تخمیر الکلی - تشکیل الکل اتیل.در مرحله نهایی تخمیر الکلی ، اسید پیرویک تحت تأثیر آنزیم دکاربوکسیلاز دکاربوکسیل می شود و استالدئید و دی اکسید کربن تشکیل می دهد و با مشارکت آنزیم الکل دهیدروژناز و کوآنزیم NAD-H2 ، استالدئید به الکل اتیل کاهش می یابد:
اسید پیروویک استیل آلدئید اتانول
اگر اسید سولفوره آزاد بیش از حد در تخمیر وجود دارد ، بخشی از استالدهید به یک ترکیب گوگرد آلدئید متصل می شود: در هر لیتر مخمر ، 100 میلی گرم H2SO3 66 میلی گرم CH3COH متصل می شود.
متعاقباً ، در حضور اکسیژن ، این ترکیب ناپایدار تجزیه می شود و استالدئید آزاد در ماده شراب یافت می شود ، که به خصوص برای مواد شامپاین و شراب سفره نامطلوب است.
در یک فرم فشرده ، تبدیل بی هوازی هگزوز به الکل اتیل را می توان با طرح زیر نشان داد:
همانطور که از طرح تخمیر الکلی دیده می شود ، ابتدا استرهای فسفر هگزوزها تشکیل می شوند. در این حالت ، مولکول های گلوکز و فروکتوز تحت تأثیر آنزیم هگزوکناز ، باقیمانده اسید فسفریک را از آدنوزیت تری فسفات (ATP) اضافه می کنند ، بنابراین گلوکز-6-فسفات و آدنوزین دی فسفات (ADP) تشکیل می شود.
گلوکز-6-فسفات تحت تأثیر آنزیم ایزومراز به فروکتوز-6-فسفات تبدیل می شود که با این وجود باقیمانده اسید فسفریک دیگری از ATP اضافه می شود و فروکتوز-1،6-دی فسفات را تشکیل می دهد. این واکنش توسط فسفوفروکتوکیناز کاتالیز می شود. تشکیل این ترکیب شیمیایی اولین مرحله آماده سازی تجزیه بی هوازی قندها را به پایان می رساند.
در نتیجه این واکنش ها ، مولکول قند به فرم اکسی منتقل می شود ، خاصیت انعطاف پذیری بیشتری پیدا می کند و توانایی تبدیل آنزیمی را پیدا می کند.
تحت تأثیر آنزیم آلدولاز ، فروکتوز-1 ، 6-دی فسفات به اسیدهای فسفریک و دیوکسی استونوفسفریک گلیسرولآلدئید تقسیم می شود ، که تحت عمل آنزیم تریوز فسفات ایزومراز قادر به تبدیل یک به یک است. فسفوگلیسرول آلدئید تحت تبدیل بیشتری قرار می گیرد که تقریباً 3٪ در مقایسه با 97٪ فسفودیوکسی استون تشکیل می شود. فسفودیوکسی استون ، با استفاده از فسفوگلیسرول آلدئید ، تحت عمل ایزومراز فسفوتریوز به 3-فسفوگلیسرول آلدئید تبدیل می شود.
در مرحله دوم ، 3-فسفوگلیسیرک آلدئید باقیمانده اسید فسفریک دیگری (به دلیل وجود فسفر معدنی) به آن اضافه می کند و یک آلدئید 1،3-دی فسفوگلیسریک ایجاد می کند که با عملکرد تری هس فسفات دهیدروژناز از آب بدن خارج شده و اسید 1 ، 3-دی فسفوگلیسیریک می دهد. هیدروژن در این حالت به فرم اکسید شده کوآنزیم NAD منتقل می شود. اسید 1 ، 3-دی فسفوگلیسریک ، دادن یک ADP (تحت عمل آنزیم phosphoglyceratekenase) یک باقیمانده اسید فسفریک ، به 3-phosphogoglyceric acid تبدیل می شود ، که تحت تأثیر آنزیم phosphoglyceramutase به 2-phosphogoglyceric acid تبدیل می شود. دومی ، تحت عمل فسفوپیروات هیدروتاز ، به اسید فسفوآنولپیروویک تبدیل می شود. بعلاوه ، با مشارکت آنزیم پیروات ، اسید فسفنول پیرویویک باقیمانده اسید فسفریک را به مولکول ADP منتقل می کند ، در نتیجه مولکول ATP تشکیل می شود و مولکول اسید enolpyruvic به اسید پیرویک منتقل می شود.
مرحله سوم تخمیر الکلی با تجزیه اسید پیروویک تحت تأثیر آنزیم پیروات دکربوکسیلاز به دی اکسید کربن و استالدئید مشخص می شود ، که تحت اثر آنزیم الکل دهیدروژناز (کوآنزیم آن NAD است) به الکل اتیل کاهش می یابد.
معادله کل تخمیر الکلی را می توان به شرح زیر نشان داد:
C6H12O6 + 2H3PO4 + 2ADP → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATF + 2H2O
بنابراین ، در طی تخمیر ، یک مولکول گلوکز به دو مولکول اتانول و دو مولکول دی اکسید کربن تبدیل می شود.
اما دوره تخمیر نشان داده شده تنها مورد نیست. اگر به عنوان مثال ، آنزیم پیروات دکربوکسیلاز در بستر وجود نداشته باشد ، اسید پیرویک به استالدئید تجزیه نمی شود و اسید پیرویک مستقیماً کاهش می یابد و در حضور لاکتات دهیدروژناز به اسید لاکتیک تبدیل می شود.
در شراب سازی ، تخمیر گلوکز و فروکتوز در حضور بی سولفیت سدیم اتفاق می افتد. استالدئید تشکیل شده در طی دکربوکسیلاسیون اسید پیرویک در نتیجه اتصال با بی سولفیت برداشته می شود. محل استالدئید توسط دیوکسی استون فسفات و 3-فسفوگلیسرول آلدهید گرفته می شود ، آنها هیدروژن را از ترکیبات شیمیایی کاهش یافته دریافت می کنند و گلیسروفسفات تشکیل می دهند که در نتیجه دفسفوریلاسیون به گلیسرول تبدیل می شود. این فرم دوم تخمیر Neuberg است. طبق این طرح تخمیر الکلی ، تجمع گلیسیرین و استالدئید به شکل مشتق بی سولفیت اتفاق می افتد.
موادی که در طی تخمیر تشکیل می شوند.
در حال حاضر ، حدود 50 الکل بالاتر در محصولات تخمیر یافت شده است که دارای بوی متنوعی هستند و بوی عطر و دسته گل شراب را تحت تأثیر قرار می دهند. در بیشترین مقادیر در طی تخمیر ، الکلهای ایزوآمیل ، ایزوبوتیل و N-پروپیل تشکیل می شوند. الکلهای بالاتر معطر β- فنیل اتانول (FES) ، تیروزول ، الکل ترپن فارنسول ، با رایحه گل رز ، گل سوسن ، گلهای آهک ، در مقادیر زیادی (حداکثر 100 میلی گرم در دسی لیتر 3) در شرابهای گازدار و هنوز نیمه شیرین حاصل از اصطلاحاً کاهش نیتروژن بیولوژیکی یافت می شوند ... حضور آنها در مقادیر کم مطلوب است. علاوه بر این ، در طی پیر شدن شراب ، الکل های بالاتر با اسیدهای فرار استریزه می شوند و استرهایی را تشکیل می دهند که به تن ها شیر اثیری یک دسته گل رسیده می دهند.
پس از آن ، ثابت شد که عمده الکلهای بالاتر آلیفاتیک از اسید پیرویک توسط ترانس آمیناسیون و بیوسنتز مستقیم با شرکت اسیدهای آمینه و استالدئید تشکیل می شود. اما با ارزش ترین الکل های معطر بیشتر فقط از اسیدهای آمینه معطر مربوط تشکیل می شوند ، به عنوان مثال:
تشکیل الکل های بالاتر در شراب به عوامل زیادی بستگی دارد. در شرایط عادی ، آنها به طور متوسط \u200b\u200b250 میلی گرم در دسی لیتر جمع می شوند. با تخمیر آهسته و طولانی ، میزان الکلهای بالاتر افزایش می یابد ، با افزایش دمای تخمیر تا 30 درجه سانتیگراد ، کاهش می یابد. در شرایط تخمیر مداوم ، ضرب مخمر بسیار محدود است و الکلهای کمتری نسبت به روش تخمیر دوره ای تشکیل می شوند.
با کاهش تعداد سلولهای مخمر در نتیجه خنک سازی ، ته نشینی و فیلتراسیون خشن مخمر ، تجمع آهسته زیست توده مخمر اتفاق می افتد و همزمان مقدار الکل های بالاتر ، در درجه اول آنهایی که معطر هستند ، افزایش می یابد.
مقدار زیاد الکل های بالاتر برای مواد سفید خشک ، شامپاین و شراب کنیاک نامطلوب است ، اما انواع مختلفی از رایحه و طعم را به میز قرمز ، شراب های گازدار و قوی می دهد.
تخمیر الکلی ماست انگور همچنین با تشکیل آلدئیدها و کتونهای با وزن مولکولی بالا ، اسیدهای چرب فرار و استرهای آنها که در تشکیل دسته گل و طعم شراب مهم هستند ، ارتباط دارد.
تبادل انرژی (کاتابولیسم ، تشدید) - مجموعه ای از واکنش های تجزیه مواد آلیهمراه با آزادسازی انرژی. انرژی آزاد شده در طی پوسیدگی مواد آلی بلافاصله توسط سلول استفاده نمی شود ، بلکه به صورت ATP و سایر ترکیبات پر انرژی ذخیره می شود. ATP منبع جهانی تأمین انرژی برای سلول است. سنتز ATP در سلولهای همه موجودات در فرآیند فسفوریلاسیون - افزودن فسفات معدنی به ADP - رخ می دهد.
دارند هوازی موجودات زنده (زندگی در یک محیط اکسیژن) سه مرحله از متابولیسم انرژی را از هم متمایز می کنند: اکسیداسیون مقدماتی ، بدون اکسیژن و اکسیداسیون اکسیژن. در بی هوازی موجودات زنده (در یک محیط بدون اکسیژن زندگی می کنند) و هوازی با کمبود اکسیژن - دو مرحله: اکسیداسیون مقدماتی و بدون اکسیژن.
مرحله آماده سازی
این ماده شامل تجزیه آنزیمی مواد آلی پیچیده به مواد ساده است: مولکول های پروتئین - به اسیدهای آمینه ، چربی ها - به گلیسرول و اسیدهای کربوکسیلیک ، کربوهیدرات ها - به گلوکز ، اسیدهای نوکلئیک - به نوکلئوتیدها. تجزیه ترکیبات آلی با وزن مولکولی بالا یا توسط آنزیم ها انجام می شود دستگاه گوارش یا آنزیم های لیزوزومی. تمام انرژی آزاد شده در این حالت به صورت گرما از بین می رود. مولکولهای آلی کوچک حاصل می توانند به عنوان "مصالح ساختمانی" استفاده شوند یا بیشتر تخریب شوند.
اکسیداسیون آنوکسیک یا گلیکولیز
این مرحله شامل تجزیه بیشتر مواد آلی تشکیل شده در مرحله آماده سازی است ، در سیتوپلاسم سلول رخ می دهد و نیازی به اکسیژن ندارد. منبع اصلی انرژی در سلول گلوکز است. روند تجزیه ناقص اکسیژن گلوکز - گلیکولیز.
از دست دادن الکترون ها اکسیداسیون ، اکتساب کاهش نامیده می شود ، در حالی که دهنده الکترون اکسید می شود ، گیرنده کاهش می یابد.
لازم به ذکر است که اکسیداسیون بیولوژیکی در سلول ها می تواند با مشارکت اکسیژن رخ دهد:
A + O 2 → AO 2 ،
و بدون مشارکت وی ، به دلیل انتقال اتم های هیدروژن از یک ماده به ماده دیگر. به عنوان مثال ، ماده "A" توسط ماده "B" اکسید می شود:
AH 2 + B → A + BH 2
یا به دلیل انتقال الکترون ، به عنوان مثال ، آهن آهنی به سه ظرفیتی اکسید می شود:
Fe 2+ → Fe 3+ + e -.
گلیکولیز یک فرایند پیچیده چند مرحله ای است که شامل ده واکنش است. در طی این فرآیند ، دهیدروژناسیون گلوکز رخ \u200b\u200bمی دهد ، کوآنزیم NAD + (نیکوتین آمید آدنین دینوکلئوتید) به عنوان یک گیرنده هیدروژن عمل می کند. در نتیجه یک زنجیره از واکنشهای آنزیمی ، گلوکز به دو مولکول اسید پیرویک (PVA) ، با مجموع 2 مولکول ATP و شکل کاهش یافته حامل هیدروژن NADH 2 تبدیل می شود:
C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2H 3 PO 4 + 2NAD + → 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 2H 2 O + 2NAD · H 2.
سرنوشت بیشتر PVC به وجود اکسیژن در سلول بستگی دارد. اگر اکسیژن وجود نداشته باشد ، تخمیر الکلی در مخمرها و گیاهان اتفاق می افتد که در آن ابتدا تشکیل استالدئید و سپس الکل اتیل ایجاد می شود:
- С 3 Н 4 О 3 → СО 2 + СН 3 СОН،
- CH 3 SON + NAD · H 2 → C 2 H 5 OH + NAD +.
در حیوانات و برخی از باکتری ها ، با کمبود اکسیژن ، تخمیر اسید لاکتیک با تشکیل اسید لاکتیک رخ می دهد:
С 3 Н 4 О 3 + NAD · Н 2 → С 3 Н 6 О 3 + NAD +.
در نتیجه گلیکولیز یک مولکول گلوکز ، 200 کیلوژول آزاد می شود که 120 کیلوژول به صورت گرما پراکنده می شود و 80٪ در پیوندهای ATP ذخیره می شود.
اکسیداسیون اکسیژن یا تنفس
این شامل تجزیه کامل اسید پیرویک است ، در میتوکندری و با حضور اجباری اکسیژن رخ می دهد.
اسید پیرویک به میتوکندری منتقل می شود (ساختار و عملکرد میتوکندری - سخنرانی 7). در اینجا کمبود آب بدن (از بین بردن هیدروژن) و دکربوکسیلاسیون (از بین بردن دی اکسید کربن) PVC با تشکیل یک گروه استیل دو کربنی اتفاق می افتد ، که وارد چرخه ای از واکنش ها می شود که واکنش های چرخه کربس نامیده می شوند. اکسیداسیون بیشتر صورت می گیرد ، همراه با دهیدروژناسیون و دکربوکسیلاسیون. در نتیجه ، سه مولکول CO 2 برای هر مولکول تخریب شده PVC از میتوکندری خارج می شود. پنج جفت اتم هیدروژن در ارتباط با حامل ها (4NAD · H 2 ، FAD · H 2) و همچنین یک مولکول ATP تشکیل شده است.
واکنش کلی گلیکولیز و تخریب PVC در میتوکندری به هیدروژن و دی اکسید کربن به شرح زیر است:
C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O → 6CO 2 + 4ATF + 12H 2.
دو مولکول ATP در نتیجه گلیکولیز تشکیل می شود ، دو مولکول در چرخه کربس. دو جفت اتم هیدروژن (2NADCHH2) در نتیجه گلیکولیز ، ده جفت - در چرخه کربس تشکیل شد.
آخرین مرحله اکسیداسیون جفت اتم های هیدروژن با مشارکت اکسیژن به آب با فسفوریلاسیون همزمان ADP به ATP است. هیدروژن به سه مجتمع بزرگ آنزیمی (فلاوپروتئین ها ، کوآنزیم های Q ، سیتوکروم ها) از زنجیره تنفسی واقع در غشای داخلی میتوکندری منتقل می شود. الکترون ها از هیدروژن گرفته می شوند که در نهایت با اکسیژن در ماتریس میتوکندری ترکیب می شوند:
О 2 + e - → О 2 -.
پروتون ها به داخل فضای غشایی میتوکندری ، به "مخزن پروتون" پمپ می شوند. غشا inner داخلی در برابر یون های هیدروژن نفوذ ناپذیر است ، از یک طرف منفی (به دلیل O 2 -) شارژ می شود ، از سوی دیگر - به طور مثبت (به دلیل H +). هنگامی که اختلاف پتانسیل در میان غشای داخلی به 200 میلی ولت می رسد ، پروتون ها از کانال آنزیم ATP سنتتاز عبور می کنند ، ATP تشکیل می شود و سیتوکروم اکسیداز کاهش اکسیژن به آب را کاتالیز می کند. بنابراین ، در نتیجه اکسیداسیون دوازده جفت اتم هیدروژن ، 34 مولکول ATP تشکیل می شود.
تخمیر الکلی زمینه ساز تهیه هر نوع نوشیدنی الکلی است. این ساده ترین و مقرون به صرفه ترین راه برای دریافت الکل اتیلیک است. روش دوم ، هیدراتاسیون اتیلن ، مصنوعی است ، به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد و فقط در تولید ودکا استفاده می شود. ما به ویژگی ها و شرایط تخمیر نگاه خواهیم کرد تا بهتر درک کنیم که چگونه قند به الکل تبدیل می شود. از نظر عملی ، این دانش به ایجاد یک محیط مطلوب برای مخمر کمک می کند - قرار دادن صحیح ماش ، شراب یا آبجو.
تخمیر الکلی آیا فرآیند تبدیل گلوکز توسط مخمر به الکل اتیل و دی اکسید کربن در محیط بی هوازی (بی اکسیژن) است. این معادله به شرح زیر است:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2.
در نتیجه ، یک مولکول گلوکز به 2 مولکول الکل اتیل و 2 مولکول دی اکسید کربن تبدیل می شود. در این حالت انرژی آزاد می شود که منجر به افزایش جزئی دمای محیط می شود. همچنین در هنگام تخمیر روغن های فوزل تشکیل می شوند: بوتیل ، آمیل ، ایزوآمیل ، ایزوبوتیل و سایر الکل ها که محصولات جانبی متابولیسم اسیدهای آمینه هستند. از بسیاری جهات ، روغن های فیوز عطر و طعم نوشیدنی را تشکیل می دهند ، اما بیشتر آنها برای بدن انسان مضر هستند ، بنابراین تولید کنندگان در تلاش هستند الکل را از روغن های مضر فیزل پاک کنند ، اما مواد مفید آن را ترک می کنند.
مخمر - اینها قارچ های کروی تک سلولی (حدود 1500 گونه) هستند که به طور فعال در یک محیط مایع یا نیمه مایع غنی از قند رشد می کنند: در سطح میوه ها و برگ ها ، در شهد گل ها ، فیتوماس مرده و حتی خاک.
سلول های مخمر در زیر میکروسکوپ این یکی از اولین ارگانیسم هایی است که توسط انسان رام شده و عمدتا برای پخت نان و تهیه نوشیدنی های الکلی استفاده می شود. باستان شناسان ثابت کردند که مصریان باستان 6000 سال قبل از میلاد مسیح بوده اند. ه ساخت آبجو یاد گرفت و تا سال 1200 قبل از میلاد. ه در پخت نان مخمر تسلط داشت.
تحقیقات علمی در مورد ماهیت تخمیر از قرن نوزدهم آغاز شد ، اولین فرمول شیمیایی توسط J. Gay-Lussac و A. Lavoisier پیشنهاد شد ، اما اصل این فرآیند نامشخص بود ، دو نظریه مطرح شد. یوستوس فون لیبیگ دانشمند آلمانی فرض کرد که تخمیر از نوع مکانیکی است - ارتعاشات مولکول های موجودات زنده به قند منتقل می شود که به الکل و دی اکسید کربن تقسیم می شود. به نوبه خود ، لوئیس پاستور معتقد بود که اساس فرآیند تخمیر ماهیت بیولوژیکی است - با رسیدن به شرایط خاص ، مخمر شروع به تبدیل قند به الکل می کند. پاستور از نظر تجربی قادر به اثبات فرضیه خود بود ، بعداً ماهیت بیولوژیکی تخمیر توسط دانشمندان دیگر تأیید شد.
کلمه روسی "مخمر" از فعل اسلاوی قدیمی "drozgati" آمده است ، که به معنی "خرد کردن" یا "ورز دادن" است ، و یک ارتباط آشکار با پخت نان وجود دارد. به نوبه خود ، نام انگلیسی مخمر "مخمر" از کلمات انگلیسی قدیمی "gist" و "gyst" است که به معنی "کف" ، "گاز" و "جوش" است که به تقطیر نزدیک است.
شکر ، محصولات حاوی شکر (به طور عمده میوه ها و انواع توت ها) و همچنین مواد اولیه حاوی نشاسته: از غلات و سیب زمینی به عنوان مواد اولیه الکل استفاده می شود. مشکل این است که مخمر نمی تواند نشاسته را تخمیر کند ، بنابراین شما ابتدا باید آن را به قندهای ساده تقسیم کنید ، این توسط یک آنزیم - آمیلاز انجام می شود. آمیلاز در مالت ، یک دانه جوانه زده یافت می شود و در دماهای بالا (به طور معمول 60-72 درجه سانتی گراد) فعال می شود و فرآیند تبدیل نشاسته به قندهای ساده را ساکاریفیکاسیون می نامند. ساكارایكاسیون مالت ("داغ") می تواند با افزودن آنزیم های مصنوعی جایگزین شود ، كه نیازی به گرم كردن زردآلو ندارد ، به همین دلیل به این روش ساكارایزاسیون "سرد" می گویند.
شرایط تخمیر
توسعه و تخمیر مخمر تحت تأثیر قرار می گیرد عوامل زیر: غلظت قند ، دما و نور ، اسیدیته محیط و وجود عناصر کمیاب ، میزان الکل ، میزان اکسیژن موجود.
1. غلظت قند. برای اکثر مسابقات مخمر ، مقدار مطلوب قند مخلوط 10-15٪ است. در غلظت بالای 20٪ ، تخمیر ضعیف می شود و تقریباً در 30-35٪ متوقف می شود ، زیرا قند به یک ماده نگهدارنده تبدیل می شود که از کار مخمر جلوگیری می کند.
جالب اینجاست که وقتی محتوای قند محیط زیر 10٪ باشد ، تخمیر نیز ضعیف پیش می رود ، اما قبل از شیرین کردن گیاه ، باید در مورد حداکثر غلظت الکل (نقطه 4) حاصل از تخمیر به یاد داشته باشید.
2. دما و نور. برای اکثر سویه های مخمر ، دمای مطلوب تخمیر 20-26 درجه سانتی گراد است (مخمر آبجو با تخمیر پایین به 5-10 درجه سانتیگراد نیاز دارد). دامنه مجاز 18-30 درجه سانتیگراد است. در دماهای پایین ، تخمیر به طور قابل توجهی کند می شود و در مقادیر زیر صفر ، روند متوقف می شود و مخمر "به خواب می رود" - به انیمیشن معلق می افتد. برای از سرگیری تخمیر ، فقط دما را بالا ببرید.
دمای بسیار زیاد مخمر را از بین می برد. آستانه استقامت به فشار بستگی دارد. به طور کلی ، مقادیر بالاتر از 30-32 درجه سانتیگراد خطرناک در نظر گرفته می شود (به ویژه برای شراب و آبجو) ، اما نژادهای جداگانه ای از مخمرهای الکلی وجود دارد که می توانند درجه حرارت گیاه را تا 60 درجه سانتیگراد تحمل کنند. اگر مخمر "جوشانده" شود ، برای از بین بردن تخمیر ، باید یک گروه جدید به مخمر اضافه کنید.
فرآیند تخمیر به خودی خود باعث افزایش درجه حرارت چند درجه می شود - هر چه حجم مخمر بیشتر باشد و مخمر نیز بیشتر فعال باشد ، گرمایش نیز بیشتر است. در عمل ، اگر حجم بیش از 20 لیتر باشد ، اصلاح دما انجام می شود - کافی است دما را از حد بالایی زیر 3-4 درجه نگه دارید.
ظرف را در مکانی تاریک رها کرده یا با پارچه ای ضخیم پوشانده اید. عدم تابش مستقیم نور خورشید از گرم شدن بیش از حد جلوگیری می کند و تأثیر مثبتی در کار مخمر دارد - قارچ ها نور خورشید را دوست ندارند.
3. اسیدیته محیط و وجود عناصر کمیاب. محیط با اسیدیته 4/4 - 4/5 pH باعث تخمیر الکلی شده و از رشد میکروارگانیسم های شخص ثالث جلوگیری می کند. در یک محیط قلیایی ، گلیسیرین و اسید استیک آزاد می شود. در مخلوط خنثی ، تخمیر به طور طبیعی ادامه می یابد ، اما باکتری های بیماریزا به طور فعال در حال توسعه هستند. قبل از افزودن مخمر ، اسیدیته مخمر تنظیم می شود. غالباً ، دستگاه های تقطیر آماتور میزان اسیدیته را با اسید سیتریک یا هر نوع آب اسیدی افزایش می دهند و برای کاهش قارچ آنها با گچ خاموش می شوند و یا با آب رقیق می شوند.
علاوه بر قند و آب ، مخمر به مواد دیگری نیز نیاز دارد - در درجه اول ازت ، فسفر و ویتامین ها. مخمر از این عناصر کمیاب برای سنتز آمینو اسیدهایی که پروتئین آنها را تشکیل می دهد و همچنین برای تولید مثل در مرحله اولیه تخمیر استفاده می کند. مشکل این است که تعیین دقیق غلظت مواد در خانه امکان پذیر نخواهد بود و بیش از حد مجاز می تواند بر طعم نوشیدنی (به ویژه برای شراب) تأثیر منفی بگذارد. بنابراین فرض بر این است که مواد اولیه نشاسته ای و میوه ای در ابتدا حاوی مقدار مورد نیاز ویتامین ، ازت و فسفر هستند. معمولاً فقط ماش قند خالص تغذیه می شود.
4. محتوای الکل. از یک طرف ، الکل اتیل یک ماده زائد مخمر است ، از طرف دیگر ، یک سم قوی برای قارچ های مخمر است. در غلظت الکل در مخلوط 3-4٪ ، تخمیر آهسته می شود ، اتانول شروع به جلوگیری از ایجاد مخمر می کند ، در 7-8 ye مخمر دیگر تکثیر نمی شود و در 10-14 processing پردازش قند را متوقف می کند - تخمیر متوقف می شود. تنها سویه های مخمر کشت شده جداگانه ، تولید شده در شرایط آزمایشگاهی ، نسبت به غلظت های الکل بالای 14٪ تحمل دارند (برخی حتی در 18٪ و بالاتر نیز به تخمیر ادامه می دهند). در حدود 0.6٪ الکل از 1٪ قند در مخمر به دست می آید. این بدان معنی است که برای به دست آوردن 12٪ الکل ، محلول با محتوای قند 20٪ مورد نیاز است (20/0 \u003d 6 20 20).
5. دسترسی به اکسیژن. در یک محیط بی هوازی (بدون اکسیژن) ، مخمر بقا است ، نه تولید مثل. در این حالت است که حداکثر الکل آزاد می شود ، بنابراین در اکثر موارد لازم است که از مخمر از دسترسی هوا محافظت شود و در عین حال برای جلوگیری از ایجاد دی اکسید کربن از ظرف سازماندهی شود. فشار خون بالا... این کار با نصب آب بند حل می شود.
با تماس مداوم مخمر با هوا ، خطر ترشح وجود دارد. در همان ابتدا ، هنگامی که تخمیر فعال است ، دی اکسید کربن ساطع شده هوا را از سطح گیاه مخمر دور می کند. اما در پایان ، وقتی تخمیر ضعیف می شود و دی اکسید کربن کمتر و کمتر ظاهر می شود ، هوا وارد یک ظرف باز با مخمر می شود. تحت تأثیر اکسیژن ، باکتری های اسید استیک فعال می شوند ، که شروع به پردازش الکل اتیل به اسید استیک و آب می کنند ، که منجر به فساد شراب ، کاهش عملکرد ماه و ظاهر طعم ترش در نوشیدنی ها می شود. بنابراین ، بستن ظرف با آب بندی بسیار مهم است.
با این حال ، اکسیژن برای تکثیر مخمر لازم است (برای دستیابی به مقادیر مطلوب). غلظت معمولي كه در آب است كافي است اما براي تكثير سريع ماش ، پس از افزودن مخمر ، آن را براي چند ساعت باز بگذاريد (با دسترسي به هوا) و چند بار مخلوط كنيد.
Par.22 تخمیر الکلی در سلول های موجودات کدام یک انجام می شود؟ در بیشتر سلولهای گیاهی و همچنین در سلولهای برخی قارچها (به عنوان مثال مخمر) ، تخمیر الکلی به جای گلیکولیز اتفاق می افتد ؛ مولکول گلوکز در شرایط بی هوازی به الکل اتیل و CO2 تبدیل می شود. انرژی تولید سنتز ATP از ADP از کجا تأمین می شود؟ در فرآیند دفع ، یعنی در واکنش های تقسیم مواد آلی در سلول آزاد می شود. بسته به خاصیت ارگانیسم و \u200b\u200bشرایط زیستگاه آن ، انتشار در دو یا سه مرحله انجام می شود. چه مراحلی در متابولیسم انرژی متمایز می شوند؟ 1 - مقدماتی ، نتیجه گیری در تجزیه مولکولهای آلی بزرگ به ساده تر: polysach.-monos. ، لیپیدها-گلیس و چربی. اسیدها ، پروتئین ها - a.k رخ در PS رخ می دهد. انرژی کمی آزاد می شود ، در حالی که به صورت گرما از بین می رود. ترکیبات حاصل (مونوساک ، اسیدهای چرب ، a.c. و غیره) را می توان توسط سلول در واکنش تبادل پلاستیک و همچنین برای گسترش بیشتر به منظور به دست آوردن انرژی انرژی استفاده کرد. 2- بدون اکسیژن \u003d گلیکولیز (فرآیند آنزیمی تجزیه پی در پی گلوکز در سلول ها ، همراه با سنتز ATP ؛ تحت شرایط هوازی منجر به تشکیل اسید پیرویک می شود ، در شرایط بی هوازی منجر به تشکیل اسید لاکتیک می شود) ؛ C6H12O6 + 2H3P04 + 2ADP --- 2C3H6O3 + 2ATF + 2H2O. شامل تجزیه آنزیمی چیزهای آلی است که در مرحله آماده سازی بدست آمده است. О2 در واکنشهای این مرحله شرکت نمی کند. واکنش های گلیکولیز توسط بسیاری از آنزیم ها کاتالیز می شود و در سیتوپلاسم سلول ها رخ می دهد. 40٪ انرژی در مولکولهای ATP ذخیره می شود ، 60٪ به صورت گرما پراکنده می شود. گلوکز نه برای پایان دادن به محصولات (CO2 و H2O) بلکه برای ترکیباتی که هنوز هم غنی از انرژی هستند تجزیه می شود و با اکسید شدن بیشتر ، می تواند مقدار زیادی به آن بدهد (اسید لاکتیک ، الکل اتیل و غیره). 3 - اکسیژن (تنفس سلولی) ؛ مواد آلی ، که در مرحله 2 تشکیل شده و حاوی ذخایر زیادی از انرژی شیمیایی هستند ، به محصولات نهایی CO2 و H2O اکسید می شوند. این روند در میتوکندری اتفاق می افتد. در نتیجه تنفس سلولی ، در طی تجزیه دو مولکول اسید لاکتیک ، 36 مولکول ATP سنتز می شود: 2C3H6O3 + 6O2 + 36ADP + 36H3PO4 - 6CO2 + 42H2O + Z6ATP. مقدار زیادی انرژی آزاد می شود ، 55٪ ذخیره به صورت ATP است ، 45٪ به صورت گرما تلف می شود. تفاوت در متابولیسم انرژی بین هوازها و بی هوازی ها چیست؟ بیشتر موجودات زنده روی زمین هوازی هستند ، در فرآیندهای О2 О2 از محیط استفاده می شود. در ایروبیک ، تبادل انرژی در 3 مرحله انجام می شود: آماده سازی ، بدون اکسیژن و اکسیژن. در نتیجه ، ارگان. همه چیز از بین می رود و به ساده ترین ترکیبات غیر آلی تبدیل می شود. در ارگانیسم هایی که در محیط فاقد اکسیژن زندگی می کنند و نیازی به اکسیژن ندارند - بی هوازی و همچنین در هوازی با کمبود اکسیژن ، جذب در دو مرحله آماده سازی و بی اکسیژن اتفاق می افتد. در یک نسخه دو مرحله ای از تبادل انرژی ، انرژی بسیار کمتر از یک مرحله سه مرحله ذخیره می شود. شرایط: فسفوریلاسیون افزودن 1 بقایای اسید فسفریک به یک مولکول ADP است. گلیکولیز یک فرآیند آنزیمی تجزیه پی در پی گلوکز در سلول ها است که همراه با سنتز ATP است. در شرایط هوازی منجر به تشکیل اسید پیرویک در شرایط بی هوازی می شود. شرایط منجر به تشکیل اسید لاکتیک می شود. تخمیر الکلی یک واکنش شیمیایی تخمیر است که در نتیجه آن یک مولکول گلوکز در شرایط بی هوازی به الکل اتیل و CO2 تبدیل می شود بخار 23 چه موجوداتی هتروتروف هستند؟ هتروتروف ها موجوداتی هستند که قادر به ترکیب مواد آلی از موجودات غیر آلی نیستند (زنده ، قارچ ، بسیاری از باکتری ها ، سلول های گیاهی ، قادر به فتوسنتز نیستند) کدام موجودات روی کره زمین به انرژی نور خورشید بستگی ندارند؟ Chemotrophs - از انرژی آزاد شده در هنگام تبدیل شیمیایی ترکیبات غیر آلی برای سنتز مواد آلی استفاده کنید. شرایط: تغذیه مجموعه فرآیندهایی است که شامل ورود به بدن ، هضم ، جذب و جذب مواد مغذی است. در روند تغذیه ، ارگانیسم ها ترکیبات شیمیایی را دریافت می کنند که برای تمام فرایندهای زندگی استفاده می کنند. اتوتروف ها موجوداتی هستند که ترکیبات آلی را از ترکیبات غیر آلی سنتز می کنند و کربن را به صورت CO2 ، آب و نمک معدنی از محیط دریافت می کنند. هتروتروف ها موجوداتی هستند که قادر به تولید مواد آلی از غیرآلی نیستند (زنده ، قارچ ، بسیاری از باکتری ها ، سلول های گیاهی ، راهی برای فتوسنتز نیستند)
موضوع درس : اشکال زندگی غیر سلولی.معلم :
مدرسه:
حوزه:
موضوع:زیست شناسی
کلاس:10
نوع درس: درس یک بازی نقش آفرینی با استفاده از ICT است.
هدف از درس:
تعمیق دانش دانش آموزان در مورد اشکال زندگی غیر سلولی ؛
و عفونت با ویروس ایدز.
اهداف درس:
فراهم آوردن فرصت هایی برای اتحاد دانش آموزان با توجه به علایق ، انواع فعالیت های مبتنی بر نقش را فراهم می کند. توانایی کار با ادبیات اضافی و مطالب اینترنتی را گسترش دهید. پرورش احساس جمع گرایی شکل گیری صلاحیت فوق موضوع.
زمان: 1 ساعت
تلفن: 72-1-16
تجهیزات: کامپیوتر ، پروژکتور ، صفحه نمایش ، مواد تعلیمی.
مرحله آماده سازی:
یک هفته قبل از درس ، دانش آموزان کلاس گروه های "زیست شناسان" ، "مورخان" ، "متخصصان بیماری های عفونی" را تشکیل می دهند و پیشنهاد می کنند مواد مناسب را در مورد فرم های زندگی غیر سلولی برای گزارش گروه ها پیدا کنند. معلم ادبیات و ابزارهای اینترنتی لازم را به آنها ارائه می دهد.
در طول کلاسها:
لحظه سازمانی (1 دقیقه)
بررسی d / z - کار آزمایش شده چند سطح
تست شماره 1
1) گلیکولیز فرآیند تجزیه استمن :
الف) پروتئین های اسیدهای آمینه ؛
ب) چربی برای اسیدهای کربوکسیلیک بالاتر و گلیسرول.
2) تخمیر فرآیندی است:
الف) تخریب مواد آلی در شرایط بی هوازی ؛
ب) اکسیداسیون گلوکز ؛
ج) سنتز ATP در میتوکندری.
د) تبدیل گلوکز به گلیکوژن.
3) جذب:
الف) تشکیل مواد با استفاده از انرژی ؛
ب) پوسیدگی مواد با آزاد شدن انرژی.
4) مراحل متابولیسم انرژی کربوهیدرات ها را به ترتیب ترتیب دهید:
الف - تنفس سلولی ؛
ب - گلیکولیز ؛
B-مقدماتی
5) فسفوریلاسیون چیست ?
الف) تشکیل ATP ؛
ب) تشکیل مولکول های اسید لاکتیک ؛
ج) تجزیه مولکول های اسید لاکتیک.
تست شماره 2
1) مرحله اول و دوم تجزیه ترکیبات با وزن مولکولی بالا کجا اتفاق می افتد:الف) سیتوپلاسم ؛ ب) میتوکندری: ج) لیزوزوم د) کمپلکس گلژی.
2) در سلول هایی که موجودات زنده تخمیر الکلی اتفاق می افتد:
الف) حیوانات و گیاهان ؛ ب) گیاهان و قارچ ها.
3) اثر انرژی زا گلیکولیز تشکیل است
2 مولکول:
الف) اسید لاکتیک ؛ ب) اسید پیرویک ؛ ج) ATP ؛
د) الکل اتیل.
4) چرا به تسریع ، تبادل انرژی گفته می شود؟
الف) انرژی جذب می شود. ب) انرژی آزاد می شود.
5) چه چیزی در ریبوزوم ها گنجانده شده است؟
الف) DNA ؛ ب) لیپیدها ؛ ج) RNA ؛ د) پروتئین ها.
تست شماره 3
1) تفاوت بین متابولیسم انرژی هوازها و بی هوازی ها چیست؟
الف) - هیچ مرحله مقدماتی وجود ندارد ب) عدم وجود تجزیه اکسیژن ؛ ج) عدم وجود مرحله سلولی.
2) کدام یک از مراحل متابولیسم انرژی در میتوکندری رخ می دهد؟
A - B آماده سازی - گلیکولیز ؛ تنفس سلول B
3) چه مواد آلی برای دستیابی به انرژی در سلول به ندرت مصرف می شوند:
یک پروتئین چربی های B
4) در کدام اندامک های سلول پوسیدگی مواد آلی رخ می دهد:
A-ribosomes B-lysosomes ؛ هسته B.
5) انرژی برای سنتز ATP از ADP از کجا تأمین می شود؟
الف) - در روند جذب ؛ ب) - در روند جذب.
خود کنترلی. اسلاید شماره 2
به روز رسانی دانش.
ما از اشکال زندگی روی زمین چه می دانیم؟
ما از فرم های زندگی غیر سلولی چه می دانیم؟
چرا ما به این دانش نیاز داریم؟
4. ارائه طرح و اهداف کار.
اسلاید شماره 3,4
5. عملیاتی و اجرایی.
کار گروه بذر
الف) سخنرانی توسط gr. "مورخان" با اطلاعاتی درباره این کشف
ویروس ها اسلاید شماره 5
ب) سخنرانی توسط gr ، "زیست شناسان" با اطلاعاتی در مورد ساختار ذره ویروسی ، در مورد تقسیم ویروسها به RNA و حاوی DNA ، در مورد ساختار باکتریوفاژ. اسلایدهای شماره 6،7،13
ج) توضیحات توسط معلم در مورد روش تولید مثل ویروس ها ، دانش آموزان با یک دفتر کار کار می کنند. اسلاید شماره 11
د) عملکرد توسط gr. "متخصصان بیماریهای عفونی" با پیامی در مورد بیماری های عفونی انسان ، حیوانات و گیاهان ناشی از ویروس ها. اسلایدهای شماره 8،9،10
ه) داستان معلم در مورد خطر ابتلا به ویروس ایدز. شماره اسلاید 12.14
کار گروهی ثانویه
بچه ها در حال تشکیل گروه هایی از ترکیب جدید هستند. و هر گروه
به دنبال پاسخ به یک سوال یا مشکل مسئله ای است که از او پیشنهاد شده است. به عنوان مثال: تفاوت ویروس ها و مواد بی جان را پیدا کنید؟ تفاوت ویروس ها با مواد زنده را پیدا کنید؟
برای چه هدفی آنتی بیوتیک ها در طی یک بیماری ویروسی تجویز می شود؟
6. بازتاب-ارزیابی.
بررسی کار گروه ها ؛ اسلاید شماره 15
اجرای آزمون
خودت را چک کن
1 ویروس های باکتری ____________
2 آنزیم revertase در ویروس ________ وجود دارد
3 پاکت ویروس ______________
4 شکل زنده ویروس _____________
5 تعداد اسیدهای نوکلئیک در سلولهای ویروس _
6 ویروسی که موجودات آن توصیف نشده است __________
7 بیماری ویروسی ____________________________
کنترل متقابل
7. خلاصه درس
8 تکالیف خلاقانه
- ترسیم جدول کلمات متقاطع ؛
تدوین خوشه در این موضوع.
منبع اطلاعات
N.V. Chebyshev Biology جدیدترین کتاب مرجع ، M-2007
http // schols .keldysh .ru / scyooll 11413 / bio / viltgzh / str 2.htm
بارگذاری ...