ในระหว่างการหมักแอลกอฮอล์นอกเหนือจากผลิตภัณฑ์หลัก - แอลกอฮอล์และ CO 2 แล้วผลิตภัณฑ์หมักทุติยภูมิอื่น ๆ อีกมากมายที่เรียกว่าน้ำตาล จาก C 6 H 12 O 6 100 กรัมเอทิลแอลกอฮอล์ 48.4 กรัมคาร์บอนไดออกไซด์ 46.6 กรัมกลีเซอรีน 3.3 กรัมกรดซัคซินิก 0.5 กรัมและกรดแลคติก 1.2 กรัมอะซิทัลดีไฮด์อะซิโทอินและอื่น ๆ สารประกอบอินทรีย์.
นอกจากนี้เซลล์ยีสต์ในช่วงของการสืบพันธุ์และการเจริญเติบโตแบบลอการิทึมจะกินกรดอะมิโนจากองุ่นซึ่งจำเป็นสำหรับการสร้างโปรตีนของตัวเอง สิ่งนี้ก่อให้เกิดผลพลอยได้จากการหมักโดยเฉพาะแอลกอฮอล์ที่สูงกว่า
ในรูปแบบการหมักแอลกอฮอล์ที่ทันสมัยมีการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีของเฮกโซส 10-12 ขั้นตอนภายใต้การทำงานของเอนไซม์ยีสต์ที่ซับซ้อน ในรูปแบบที่เรียบง่ายสามารถแยกแยะขั้นตอนการหมักแอลกอฮอล์ได้สามขั้นตอน
ผม เวที - ฟอสโฟรีเลชันและการสลายตัวของ hexoses ในขั้นตอนนี้มีปฏิกิริยาหลายอย่างเกิดขึ้นเนื่องจากเฮกโซสถูกเปลี่ยนเป็นไตรโอสฟอสเฟต:
ATP → ADP
ATP (adenosine triphosphate) และ ADP (adenosine diphosphate) มีบทบาทหลักในการถ่ายโอนพลังงานในปฏิกิริยาทางชีวเคมี พวกมันเป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์สะสมพลังงานจำนวนมากที่จำเป็นสำหรับการดำเนินกระบวนการชีวิตและเป็นอะดีโนซีน - ส่วนส่วนประกอบ กรดนิวคลีอิก - มีกรดฟอสฟอริกตกค้าง ขั้นแรกให้สร้างกรดอะดีนิลิก (อะดีโนซีนโมโนฟอสเฟตหรืออะดีโนซีนโมโนฟอสเฟต - AMP):
หากเรากำหนดอะดีโนซีนด้วยตัวอักษร A โครงสร้างของ ATP สามารถแสดงในรูปแบบต่อไปนี้:
อ - อ - ร - อ ~ ร - อ ~ ร - อ
เครื่องหมาย ~ หมายถึงสิ่งที่เรียกว่าพันธะฟอสเฟตพลังงานสูงซึ่งมีพลังงานสูงมากซึ่งปล่อยออกมาในระหว่างการกำจัดกรดฟอสฟอริกตกค้าง การถ่ายโอนพลังงานจาก ATP ไปยัง ADP สามารถแสดงได้ด้วยแผนภาพต่อไปนี้:
เซลล์ยีสต์ใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาเพื่อให้แน่ใจว่ามีการทำงานที่สำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งการสืบพันธุ์ การปลดปล่อยพลังงานครั้งแรกคือการสร้างฟอสฟอริกเอสเทอร์ของเฮกโซส - ฟอสโฟรีเลชัน การเติมสารตกค้างของกรดฟอสฟอริกจาก ATP ไปยังเฮกโซสเกิดขึ้นภายใต้การกระทำของเอนไซม์ฟอสโฟเฮกโซไคเนสที่จัดหาโดยยีสต์ (เราแสดงถึงโมเลกุลฟอสเฟตด้วยตัวอักษร P):
กลูโคส Glucose-6-Phosphate Fructose-1,6-Phosphate
ดังที่เห็นได้จากโครงร่างข้างต้นฟอสโฟรีเลชันเกิดขึ้นสองครั้งและเอสเทอร์ของกลูโคสฟอสฟอริกภายใต้การกระทำของเอนไซม์ไอโซเมอเรสจะถูกเปลี่ยนกลับเป็นเอสเทอร์ของฟรุกโตสฟอสฟอริกซึ่งมีวงแหวนฟูรานที่สมมาตร การจัดเรียงอย่างสมมาตรของกรดฟอสฟอริกตกค้างที่ส่วนปลายของโมเลกุลฟรุกโตสจะทำให้เกิดการแตกตรงกลางในภายหลัง การสลายเฮกโซสออกเป็นสองไตรโอเซสถูกเร่งโดยเอนไซม์อัลโดเลส อันเป็นผลมาจากการสลายตัวทำให้เกิดส่วนผสมที่ไม่สมดุลของ 3-phosphoglycerol aldehyde และ phosphodioxyacetone:
ฟอสฮอกลีเซอรอลอัลดีไฮด์ (3.5%) ฟอสโฟดิโอซีอะซิโตน (96.5%)
ในปฏิกิริยาต่อไปจะมีเพียง 3-phosphoglycerol aldehyde เท่านั้นที่มีการเติมเต็มอย่างต่อเนื่องภายใต้การทำงานของเอนไซม์ isomerase ในโมเลกุลของ phosphodioxyacetone
ІІขั้นตอนของการหมักแอลกอฮอล์ - การก่อตัวของกรดไพรูวิก ในขั้นตอนที่สองไตรโอสฟอสเฟตในรูปของอัลดีไฮด์ 3-phosphoglyceric ภายใต้การทำงานของเอนไซม์ออกซิเดชั่นดีไฮโดรจีเนสจะถูกออกซิไดซ์เป็นกรดฟอสโฟกลีเซอริกและจะถูกเปลี่ยนเป็นกรดไพรูวิกโดยการมีส่วนร่วมของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้อง (ฟอสฮอกลีเซอโรมิวเทสและอีโนเลส) และระบบ LDF - ATP:
ในขั้นต้นแต่ละโมเลกุลของ 3-phosphoglyceric aldehyde จะยึดติดกับสารตกค้างของกรดฟอสฟอริกอื่น (เนื่องจากโมเลกุลของอนินทรีย์ฟอสฟอรัส) และอัลดีไฮด์ 1,3-diphosphoglycerol จากนั้นภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนจะถูกออกซิไดซ์เป็นกรด 1,3-diphosphoglyceric:
กลุ่ม dehydrogenase ที่ใช้งานอยู่คือโคเอนไซม์ของโครงสร้างอินทรีย์ที่ซับซ้อน NAD (nicotinamide adenine dinucleotide) ซึ่งแก้ไขไฮโดรเจนสองอะตอมด้วยนิวเคลียสของนิโคติน:
มากกว่า + + 2H + + มากกว่า H2
NAD ออกซิไดซ์ NAD ลดลง
โดยการออกซิไดซ์สารตั้งต้นโคเอนไซม์ NAD จะกลายเป็นเจ้าของไฮโดรเจนไอออนอิสระซึ่งทำให้มีศักยภาพในการลดลงสูง ดังนั้นการหมักสาโทจึงมีความสามารถในการลดสูงอยู่เสมอซึ่งมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างมากในการผลิตไวน์: pH ของตัวกลางจะลดลงสารที่ถูกออกซิไดซ์ชั่วคราวจะได้รับการฟื้นฟูและจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคจะตาย
ในขั้นตอนสุดท้ายของการหมักแอลกอฮอล์ขั้นที่ 2 เอนไซม์ฟอสโฟทรานสเฟอเรสจะเร่งปฏิกิริยาการถ่ายโอนกากกรดฟอสฟอริกเป็นสองเท่าและฟอสโฟกลีเซอโรมิวเทสจะเคลื่อนย้ายจากคาร์บอนอะตอมที่ 3 ไปยังอะตอมที่ 2 ซึ่งจะเปิดโอกาสให้เอนไซม์เอโนเลสสร้างกรดไพรูวิกได้:
1,3-Diphosoglyceric acid 2-Phosphoglyceric acid กรด Pyruvic
เนื่องจากความจริงที่ว่าจากหนึ่งโมเลกุลของฟอสโฟรีเลตเฮกโซสสองเท่า (ใช้ไป 2 เอทีพี) โมเลกุลของฟอสโฟรีเลตไตรโอสสองเท่าจะได้รับ 2 โมเลกุล (4 ATP เกิดขึ้น) การก่อตัวของ 2 ATP จึงเป็นความสมดุลของพลังงานสุทธิของการสลายตัวของน้ำตาลด้วยเอนไซม์ พลังงานนี้ให้การทำงานที่สำคัญของยีสต์และทำให้อุณหภูมิของสภาพแวดล้อมการหมักเพิ่มขึ้น
ปฏิกิริยาทั้งหมดที่เกิดขึ้นก่อนการสร้างกรดไพรูวิกมีอยู่ในทั้งการหมักน้ำตาลแบบไม่ใช้ออกซิเจนและการหายใจของโปรโตซัวและพืช ด่าน III เกี่ยวข้องกับการหมักแอลกอฮอล์เท่านั้น
สาม ขั้นตอนของการหมักแอลกอฮอล์ - การก่อตัวของเอทิลแอลกอฮอล์ในขั้นตอนสุดท้ายของการหมักแอลกอฮอล์กรดไพรูวิกภายใต้การทำงานของเอนไซม์ decarboxylase จะถูก decarboxylated เพื่อสร้าง acetaldehyde และคาร์บอนไดออกไซด์และด้วยการมีส่วนร่วมของเอนไซม์แอลกอฮอล์ dehydrogenase และโคเอนไซม์ NAD-H2 acetaldehyde จะลดลงเป็นเอทิลแอลกอฮอล์:
กรดไพรูวิก Acetylaldehyde เอทานอล
หากมีกรดซัลฟิวรัสอิสระมากเกินไปในสาโทหมักส่วนหนึ่งของอะซีทัลดีไฮด์จะจับกับสารประกอบอัลดีไฮด์ซัลเฟอร์: ในสาโทแต่ละลิตร H2SO3 100 มก. จับกับ CH3COH 66 มก.
ต่อจากนั้นเมื่อมีออกซิเจนสารประกอบที่ไม่เสถียรนี้จะสลายตัวและพบอะซิทัลดีไฮด์อิสระในวัสดุไวน์ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาอย่างยิ่งสำหรับวัสดุแชมเปญและไวน์บนโต๊ะ
ในรูปแบบบีบอัดการแปลงเฮกโซสแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นเอทิลแอลกอฮอล์สามารถแสดงได้ด้วยโครงร่างต่อไปนี้:
ดังที่เห็นได้จากรูปแบบของการหมักแอลกอฮอล์ประการแรกฟอสฟอรัสเอสเทอร์ของเฮกโซสจะเกิดขึ้น ในกรณีนี้โมเลกุลของกลูโคสและฟรุกโตสภายใต้การกระทำของเอนไซม์เฮกโซเคเนสจะเพิ่มกรดฟอสฟอริกที่เหลือจากอะดีโนซิทไตรฟอสเฟต (ATP) ซึ่งจะกลายเป็นกลูโคส -6- ฟอสเฟตและอะดีโนซิสไดฟอสเฟต (ADP)
กลูโคส -6- ฟอสเฟตภายใต้การทำงานของเอนไซม์ไอโซเมอเรสจะถูกเปลี่ยนเป็นฟรุกโตส -6- ฟอสเฟตซึ่งจะเพิ่มกรดฟอสฟอริกที่เหลือจาก ATP และสร้างฟรุกโตส -1,6- ไดฟอสเฟต ปฏิกิริยานี้เร่งปฏิกิริยาโดย phosphofructokinase การก่อตัวของสารประกอบทางเคมีนี้จะสิ้นสุดขั้นตอนการเตรียมการขั้นแรกของการสลายน้ำตาลโดยไม่ใช้ออกซิเจน
อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเหล่านี้โมเลกุลของน้ำตาลจะเปลี่ยนไปอยู่ในรูปออกซีได้รับความยืดหยุ่นมากขึ้นและมีความสามารถในการเปลี่ยนรูปของเอนไซม์ได้มากขึ้น
ภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์อัลโดเลสฟรุกโตส -1, 6-diphosphate จะถูกแบ่งออกเป็นกลีเซอรอลดีไฮด์ฟอสฟอริกและกรดไดออกซีอะซิโทโนฟอสฟอรัสซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นหนึ่งได้ภายใต้การทำงานของเอนไซม์ไตรโอสฟอสเฟตไอโซเมอเรส ฟอสโฟกลีเซอรอลอัลดีไฮด์ได้รับการแปลงเพิ่มเติมซึ่งเกิดขึ้นประมาณ 3% เทียบกับ 97% ของฟอสโฟดิโอซีอะซิโตน Phosphodioxyacetone ด้วยการใช้ phosphoglycerol aldehyde จะถูกแปลงภายใต้การกระทำของ phosphotriose isomerase เป็น 3-phosphoglycerol aldehyde
ในขั้นตอนที่สอง 3-phosphoglycerol aldehyde จะเพิ่มสารตกค้างของกรดฟอสฟอริกอีก (เนื่องจากฟอสฟอรัสอนินทรีย์) เพื่อสร้างอัลดีไฮด์ 1,3-diphosphoglyceric ซึ่งจะถูกคายน้ำโดยการกระทำของ triosephosphate dehydrogenase และให้กรด 1, 3-diphosphoglyceric ในกรณีนี้ไฮโดรเจนจะถูกถ่ายโอนไปยังรูปแบบออกซิไดซ์ของโคเอนไซม์ NAD 1, 3-diphosphoglyceric acid ให้ ADP (ภายใต้การทำงานของเอนไซม์ phosphoglyceratekenase) สารตกค้างของกรดฟอสฟอริกหนึ่งตัวจะเปลี่ยนเป็นกรด 3-phosphoglyceric ซึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็นกรด 2-phosphoglyceric ภายใต้การทำงานของเอนไซม์ phosphoglyceromutase หลังภายใต้การกระทำของ phosphopyruvate hydrotase จะถูกเปลี่ยนเป็นกรด phosphoenolpyruvic ยิ่งไปกว่านั้นด้วยการมีส่วนร่วมของเอนไซม์ไพรูเวตกรดฟอสโฟอีนอลไพรูวิกจะถ่ายโอนส่วนที่เหลือของกรดฟอสฟอริกไปยังโมเลกุล ADP ซึ่งเป็นผลมาจากการสร้างโมเลกุล ATP และโมเลกุลของกรด enolpyruvic จะถูกเปลี่ยนเป็นกรดไพรูวิก
ขั้นตอนที่สามของการหมักแอลกอฮอล์มีลักษณะความแตกแยกของกรดไพรูวิกภายใต้การกระทำของเอนไซม์ไพรูเวตดีคาร์บอกซิเลสเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และอะซีตัลดีไฮด์ซึ่งภายใต้การทำงานของเอนไซม์แอลกอฮอล์ดีไฮโดรจีเนส (โคเอนไซม์คือ NAD) จะลดลงเป็นเอทิลแอลกอฮอล์
สมการรวมของการหมักแอลกอฮอล์สามารถแสดงได้ดังนี้:
C6H12O6 + 2H3PO4 + 2ADP → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATF + 2H2O
ดังนั้นในระหว่างการหมักกลูโคสหนึ่งโมเลกุลจะถูกเปลี่ยนเป็นเอทานอลสองโมเลกุลและคาร์บอนไดออกไซด์สองโมเลกุล
แต่วิธีการหมักที่ระบุไม่ได้มีเพียงวิธีเดียว ตัวอย่างเช่นหากไม่มีเอนไซม์ pyruvate decarboxylase ในสารตั้งต้นกรดไพรูวิกจะไม่สลายตัวเป็น acetaldehyde และกรด pyruvic ได้รับการลดลงโดยตรงเปลี่ยนเป็นกรดแลคติกเมื่อมี lactate dehydrogenase
ในการผลิตไวน์การหมักกลูโคสและฟรุกโตสจะเกิดขึ้นต่อหน้าโซเดียมไบซัลไฟต์ acetaldehyde ที่เกิดขึ้นในระหว่างการ decarboxylation ของกรดไพรูวิกจะถูกกำจัดออกเนื่องจากการจับกับไบซัลไฟต์ สถานที่ของ acetaldehyde ถูกนำมาโดย dioxyacetone phosphate และ 3-phosphoglycerol aldehyde พวกเขาได้รับไฮโดรเจนจากสารประกอบทางเคมีที่ลดลงกลายเป็นกลีเซอโรฟอสเฟตซึ่งถูกเปลี่ยนเป็นผลมาจากการลดฟอสฟอรัสเป็นกลีเซอรอล นี่คือรูปแบบที่สองของการหมัก Neuberg ตามรูปแบบของการหมักแอลกอฮอล์นี้การสะสมของกลีเซอรีนและอะซิทัลดีไฮด์จะเกิดขึ้นในรูปของอนุพันธ์ของไบซัลไฟต์
สารที่เกิดขึ้นระหว่างการหมัก
ปัจจุบันพบแอลกอฮอล์ที่สูงกว่าประมาณ 50 ในผลิตภัณฑ์หมักซึ่งมีกลิ่นที่หลากหลายและมีผลต่อกลิ่นหอมและช่อไวน์อย่างมีนัยสำคัญ Isoamyl, isobutyl และ N-propyl alcohol เกิดขึ้นในปริมาณที่มากที่สุดในระหว่างการหมัก แอลกอฮอล์ที่มีกลิ่นหอมสูงกว่าβ-phenylethanol (FES), ไทโรซอล, เทอร์พีนแอลกอฮอล์ฟาร์เนซอล, ด้วยกลิ่นของกุหลาบ, ลิลลี่แห่งหุบเขา, ดอกลินเดนพบได้ในปริมาณมาก (สูงถึง 100 มก. / dm3) ในไวน์ที่มีฟองและยังคงเป็นกึ่งหวานที่ได้จากการลดไนโตรเจนทางชีวภาพที่เรียกว่า ... การปรากฏตัวของพวกเขาในปริมาณเล็กน้อยเป็นที่พึงปรารถนา นอกจากนี้ในช่วงอายุของไวน์แอลกอฮอล์ที่สูงขึ้นจะเข้าสู่การเอสเทอริฟิเคชันด้วยกรดระเหยและสร้างเอสเทอร์ซึ่งจะให้โทนสีที่ไม่มีตัวตนของไวน์ในช่อสุก
ต่อมามีการพิสูจน์ว่าแอลกอฮอล์ที่สูงกว่าอะลิฟาติกจำนวนมากเกิดจากกรดไพรูวิกโดยการทรานส์ฟอร์มและการสังเคราะห์ทางชีวภาพโดยตรงโดยอาศัยกรดอะมิโนและอะซิทัลดีไฮด์ แต่แอลกอฮอล์ที่มีกลิ่นหอมที่มีค่าสูงที่สุดนั้นเกิดขึ้นจากกรดอะมิโนอะโรมาติกที่เกี่ยวข้องเท่านั้นเช่น:
การก่อตัวของแอลกอฮอล์ที่สูงขึ้นในไวน์ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ภายใต้สภาวะปกติจะสะสมโดยเฉลี่ย 250 mg / dm3 เมื่อหมักเป็นเวลานานปริมาณแอลกอฮอล์ที่สูงขึ้นจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิในการหมักเพิ่มขึ้นเป็น 30 ° C ก็จะลดลง ภายใต้สภาวะการหมักแบบไหลต่อเนื่องการเพิ่มจำนวนของยีสต์มีข้อ จำกัด มากและเกิดแอลกอฮอล์ที่สูงน้อยกว่าการหมักแบบกลุ่ม
เมื่อจำนวนเซลล์ยีสต์ลดลงอันเป็นผลมาจากการระบายความร้อนการตกตะกอนและการกรองหยาบของสาโทหมักการสะสมชีวมวลของยีสต์อย่างช้าๆจึงเกิดขึ้นและในขณะเดียวกันปริมาณแอลกอฮอล์ที่สูงขึ้นซึ่งส่วนใหญ่มีกลิ่นหอมก็เพิ่มขึ้น
ปริมาณแอลกอฮอล์ที่สูงขึ้นเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาสำหรับวัสดุที่ทำจากไวน์ขาวแชมเปญและไวน์คอนยัคแบบแห้ง แต่ให้เฉดสีที่หลากหลายในกลิ่นและรสชาติของโต๊ะสีแดงไวน์ที่มีฟองและเข้มข้น
การหมักองุ่นด้วยแอลกอฮอล์จะต้องเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของอัลดีไฮด์และคีโตนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงกรดระเหยและไขมันและเอสเทอร์ซึ่งมีความสำคัญในการสร้างช่อดอกไม้และรสชาติของไวน์
การแลกเปลี่ยนพลังงาน (catabolism, dissimilation) - ชุดของปฏิกิริยาความแตกแยก อินทรียฺวัตถุพร้อมกับการปลดปล่อยพลังงาน พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวของสารอินทรีย์จะไม่ถูกใช้โดยเซลล์ทันที แต่จะถูกเก็บไว้ในรูปของ ATP และสารประกอบพลังงานสูงอื่น ๆ ATP เป็นแหล่งจ่ายพลังงานสากลสำหรับเซลล์ การสังเคราะห์ ATP เกิดขึ้นในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในกระบวนการฟอสโฟรีเลชัน - การเพิ่มอนินทรีย์ฟอสเฟตใน ADP
มี แอโรบิค สิ่งมีชีวิต (อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจน) แยกความแตกต่างของการเผาผลาญพลังงานสามขั้นตอน: การเตรียมการการออกซิเดชั่นที่ปราศจากออกซิเจนและการออกซิเดชั่นของออกซิเจน ที่ แบบไม่ใช้ออกซิเจน สิ่งมีชีวิต (อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีออกซิเจน) และแอโรบิคที่ขาดออกซิเจน - สองขั้นตอน: การเตรียมการ, การออกซิเดชั่นโดยไม่ใช้ออกซิเจน
ขั้นเตรียมการ
ประกอบด้วยความแตกแยกของเอนไซม์ของสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนไปจนถึงโมเลกุลของโปรตีน - กรดอะมิโนไขมัน - กลีเซอรอลและกรดคาร์บอกซิลิกคาร์โบไฮเดรต - ไปยังกลูโคสกรดนิวคลีอิกไปจนถึงนิวคลีโอไทด์ การสลายสารประกอบอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงนั้นกระทำหรือโดยเอนไซม์ ระบบทางเดินอาหาร หรือเอนไซม์ไลโซโซม พลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาในกรณีนี้จะกระจายไปในรูปของความร้อน โมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กที่เกิดขึ้นสามารถใช้เป็น "วัสดุก่อสร้าง" หรือย่อยสลายต่อไปได้
ออกซิเดชันที่ไม่เป็นพิษหรือไกลโคไลซิส
ขั้นตอนนี้ประกอบด้วยความแตกแยกเพิ่มเติมของสารอินทรีย์ที่เกิดขึ้นในระหว่างขั้นเตรียมการเกิดขึ้นในไซโทพลาสซึมของเซลล์และไม่ต้องการออกซิเจน แหล่งพลังงานหลักในเซลล์คือกลูโคส กระบวนการสลายกลูโคสที่ไม่สมบูรณ์แบบไม่เป็นพิษ - ไกลโคไลซิส.
การสูญเสียอิเล็กตรอนเรียกว่าการเกิดออกซิเดชันการได้มาเรียกว่าการลดลงในขณะที่ผู้บริจาคอิเล็กตรอนถูกออกซิไดซ์ตัวรับจะลดลง
ควรสังเกตว่าการเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพในเซลล์สามารถเกิดขึ้นได้ด้วยการมีส่วนร่วมของออกซิเจน:
A + O 2 → AO 2,
และไม่มีส่วนร่วมของเขาเนื่องจากการถ่ายโอนอะตอมของไฮโดรเจนจากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่ง ตัวอย่างเช่นสาร "A" ถูกออกซิไดซ์โดยสาร "B":
AH 2 + B → A + BH 2
หรือเนื่องจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอนตัวอย่างเช่นเหล็กเหล็กถูกออกซิไดซ์เป็นไตรวาเลนต์:
เฟ 2+ →เฟ 3+ + จ -.
Glycolysis เป็นกระบวนการหลายขั้นตอนที่ซับซ้อนซึ่งรวมถึงปฏิกิริยา 10 ปฏิกิริยา ในระหว่างกระบวนการนี้กลูโคสจะถูก dehydrogenated โคเอนไซม์ NAD + (nicotinamide adenine dinucleotide) ทำหน้าที่เป็นตัวรับไฮโดรเจน อันเป็นผลมาจากโซ่ของปฏิกิริยาของเอนไซม์กลูโคสจะถูกเปลี่ยนเป็นโมเลกุลของกรดไพรูวิก (PVA) 2 โมเลกุลโดยมีโมเลกุล ATP ทั้งหมด 2 โมเลกุลและรูปแบบที่ลดลงของตัวพาไฮโดรเจน NADH 2:
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.
ชะตากรรมต่อไปของพีวีซีขึ้นอยู่กับการมีออกซิเจนในเซลล์ หากไม่มีออกซิเจนการหมักแอลกอฮอล์จะเกิดขึ้นในยีสต์และพืชซึ่งในขั้นแรกจะก่อตัวของอะซิทัลดีไฮด์จากนั้นเอทิลแอลกอฮอล์
- С 3 Н 4 О 3 →СО 2 + СН 3 СОН,
- CH 3 SON + NAD · H 2 → C 2 H 5 OH + NAD +
ในสัตว์และแบคทีเรียบางชนิดเมื่อขาดออกซิเจนการหมักกรดแลคติกจะเกิดขึ้นพร้อมกับการสร้างกรดแลคติก:
С 3 Н 4 О 3 + NAD ·Н 2 →С 3 Н 6 О 3 + NAD +
อันเป็นผลมาจากการไกลโคไลซิสของโมเลกุลกลูโคสหนึ่งโมเลกุลจะถูกปล่อยออกมา 200 กิโลจูลซึ่ง 120 กิโลจูลถูกกระจายไปเป็นความร้อนและ 80% จะถูกเก็บไว้ในพันธะ ATP
ออกซิเจนออกซิเดชั่นหรือการหายใจ
ประกอบด้วยความแตกแยกอย่างสมบูรณ์ของกรดไพรูวิกเกิดขึ้นในไมโทคอนเดรียและมีออกซิเจนอยู่
กรดไพรูวิกถูกลำเลียงเข้าสู่ไมโทคอนเดรีย (โครงสร้างและหน้าที่ของไมโทคอนเดรีย - บรรยายที่ 7) ที่นี่ dehydrogenation (การกำจัดไฮโดรเจน) และ decarboxylation (การกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์) ของ PVC เกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของกลุ่มอะซิทิลคาร์บอนสองกลุ่มซึ่งเข้าสู่วงจรของปฏิกิริยาที่เรียกว่าปฏิกิริยาของวงจร Krebs การเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติมจะเกิดขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับการดีไฮโดรจีเนชันและดีคาร์บอกซิเลชัน เป็นผลให้สำหรับโมเลกุล PVC ที่ถูกทำลายแต่ละโมเลกุล CO 2 สามโมเลกุลจะถูกกำจัดออกจากไมโทคอนเดรีย อะตอมไฮโดรเจนห้าคู่ที่เกี่ยวข้องกับพาหะ (4NAD · H 2, FAD · H 2) ถูกสร้างขึ้นเช่นเดียวกับโมเลกุล ATP หนึ่งโมเลกุล
ปฏิกิริยารวมของไกลโคไลซิสและการทำลายพีวีซีในไมโตคอนเดรียต่อไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์มีดังนี้:
C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O → 6CO 2 + 4ATF + 12H 2.
โมเลกุล ATP สองตัวเกิดจากไกลโคไลซิสสองตัวในวงจร Krebs อะตอมไฮโดรเจนสองคู่ (2NADCHH2) ถูกสร้างขึ้นจากการเกิดไกลโคไลซิสสิบคู่ - ในวัฏจักรเครบส์
ขั้นตอนสุดท้ายคือการเกิดออกซิเดชันของอะตอมไฮโดรเจนคู่โดยการมีส่วนร่วมของออกซิเจนกับน้ำพร้อมกับฟอสโฟรีเลชันของ ADP เป็น ATP พร้อมกัน ไฮโดรเจนถูกถ่ายโอนไปยังสารประกอบเชิงซ้อนของเอนไซม์ขนาดใหญ่สามชนิด (ฟลาโวโปรตีน, โคเอนไซม์คิว, ไซโตโครเมส) ของห่วงโซ่ทางเดินหายใจที่อยู่ในเยื่อไมโทคอนเดรียชั้นใน อิเล็กตรอนถูกนำมาจากไฮโดรเจนซึ่งในที่สุดรวมกับออกซิเจนในเมทริกซ์ไมโทคอนเดรีย:
О 2 + จ - →О 2 -
โปรตอนจะถูกสูบเข้าไปในช่องว่างระหว่างเยื่อไมโทคอนเดรียเข้าไปใน "แหล่งกักเก็บโปรตอน" เมมเบรนด้านในไม่สามารถซึมผ่านของไฮโดรเจนไอออนได้ในอีกด้านหนึ่งจะมีประจุเป็นลบ (เนื่องจาก O 2 -) ในอีกด้านหนึ่ง - เป็นบวก (เนื่องจาก H +) เมื่อความต่างศักย์ของเยื่อหุ้มชั้นในสูงถึง 200 mV โปรตอนจะผ่านช่องของเอนไซม์เอทีพีซินเทสเอทีพีจะเกิดขึ้นและไซโตโครมออกซิเดสเร่งปฏิกิริยาการลดออกซิเจนสู่น้ำ ดังนั้นจากการเกิดออกซิเดชันของอะตอมไฮโดรเจนสิบสองคู่จึงเกิดโมเลกุล 34 ATP
การหมักแอลกอฮอล์เป็นส่วนสำคัญในการเตรียมเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ นี่เป็นวิธีที่ง่ายและประหยัดที่สุดในการรับเอทิลแอลกอฮอล์ วิธีที่สองเอทิลีนไฮเดรชั่นเป็นสารสังเคราะห์ซึ่งไม่ค่อยใช้และเฉพาะในการผลิตวอดก้าเท่านั้น เราจะดูคุณสมบัติและเงื่อนไขของการหมักเพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าน้ำตาลถูกเปลี่ยนเป็นแอลกอฮอล์ได้อย่างไร จากมุมมองในทางปฏิบัติความรู้นี้จะช่วยสร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับยีสต์ - เพื่อวางมันบดไวน์หรือเบียร์อย่างถูกต้อง
การหมักแอลกอฮอล์ เป็นกระบวนการเปลี่ยนกลูโคสโดยยีสต์เป็นเอทิลแอลกอฮอล์และคาร์บอนไดออกไซด์ในสภาพแวดล้อมที่ไม่ใช้ออกซิเจน (ปราศจากออกซิเจน) สมการมีดังนี้:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
เป็นผลให้กลูโคส 1 โมเลกุลถูกเปลี่ยนเป็นเอทิลแอลกอฮอล์ 2 โมเลกุลและคาร์บอนไดออกไซด์ 2 โมเลกุล ในกรณีนี้พลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมาซึ่งจะทำให้อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมเพิ่มขึ้นเล็กน้อย นอกจากนี้ในระหว่างการหมักน้ำมัน fusel จะเกิดขึ้น: บิวทิลอะมิลไอโซอะมิลไอโซบิวทิลและแอลกอฮอล์อื่น ๆ ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการเผาผลาญกรดอะมิโน ในหลาย ๆ วิธีน้ำมัน fusel ก่อให้เกิดกลิ่นและรสชาติของเครื่องดื่ม แต่ส่วนใหญ่เป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ดังนั้นผู้ผลิตจึงพยายามล้างแอลกอฮอล์จากน้ำมันที่เป็นอันตราย แต่ปล่อยให้มีประโยชน์
ยีสต์ - เห็ดเหล่านี้เป็นเห็ดทรงกลมเซลล์เดียว (ประมาณ 1,500 ชนิด) ซึ่งพัฒนาอย่างแข็งขันในของเหลวหรือกึ่งของเหลวที่อุดมไปด้วยน้ำตาล: บนพื้นผิวของผลไม้และใบไม้ในน้ำหวานของดอกไม้ไฟโตแมสที่ตายแล้วและแม้แต่ดิน
เซลล์ยีสต์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ นี่เป็นหนึ่งในสิ่งมีชีวิตแรก ๆ ที่มนุษย์ "เชื่อง" โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับอบขนมปังและทำเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ นักโบราณคดีได้พิสูจน์ว่าชาวอียิปต์โบราณ 6000 ปีก่อนคริสต์ศักราช จ. เรียนรู้การทำเบียร์และเมื่อ 1200 ปีก่อนคริสตกาล จ. เชี่ยวชาญการอบขนมปังยีสต์
การวิจัยทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับธรรมชาติของการหมักเริ่มขึ้นในศตวรรษที่ 19 สูตรทางเคมีแรกเสนอโดย J. Gay-Lussac และ A. Lavoisier แต่สาระสำคัญของกระบวนการนี้ยังไม่ชัดเจนมีสองทฤษฎีเกิดขึ้น Justus von Liebig นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันสันนิษฐานว่าการหมักเป็นลักษณะเชิงกล - การสั่นสะเทือนของโมเลกุลของสิ่งมีชีวิตจะถูกถ่ายโอนไปยังน้ำตาลซึ่งแยกออกเป็นแอลกอฮอล์และคาร์บอนไดออกไซด์ ในทางกลับกันหลุยส์ปาสเตอร์เชื่อว่าพื้นฐานของกระบวนการหมักคือธรรมชาติทางชีววิทยา - เมื่อถึงเงื่อนไขบางประการยีสต์จะเริ่มเปลี่ยนน้ำตาลเป็นแอลกอฮอล์ ปาสเตอร์สามารถพิสูจน์สมมติฐานของเขาได้ในเชิงประจักษ์ต่อมานักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ก็ยืนยันลักษณะทางชีวภาพของการหมัก
คำภาษารัสเซีย "ยีสต์" มาจากคำกริยา Old Slavonic "drozgati" ซึ่งแปลว่า "บด" หรือ "คลุก" มีความเกี่ยวข้องอย่างชัดเจนกับการอบขนมปัง ในทางกลับกันชื่อภาษาอังกฤษสำหรับยีสต์ "ยีสต์" มาจากคำภาษาอังกฤษเก่า "gist" และ "gyst" ซึ่งแปลว่า "โฟม" "แก๊ส" และ "เดือด" ซึ่งใกล้เคียงกับการกลั่นมากกว่า
น้ำตาลผลิตภัณฑ์ที่มีน้ำตาล (ส่วนใหญ่เป็นผลไม้และผลเบอร์รี่) ตลอดจนวัตถุดิบที่มีแป้ง: ธัญพืชและมันฝรั่งใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับแอลกอฮอล์ ปัญหาคือยีสต์ไม่สามารถหมักแป้งได้ดังนั้นก่อนอื่นคุณต้องแยกมันออกเป็นน้ำตาลธรรมดาซึ่งทำได้โดยเอนไซม์ - อะไมเลส อะไมเลสพบได้ในมอลต์ซึ่งเป็นเมล็ดข้าวงอกและถูกกระตุ้นที่อุณหภูมิสูง (โดยทั่วไปคือ 60-72 ° C) และกระบวนการเปลี่ยนแป้งเป็นน้ำตาลธรรมดาเรียกว่าการทำให้เป็นน้ำตาล การทำให้เป็นน้ำตาลของมอลต์ (“ ร้อน”) สามารถถูกแทนที่ได้โดยการเติมเอนไซม์สังเคราะห์ซึ่งไม่จำเป็นต้องให้ความร้อนแก่สาโทซึ่งเป็นสาเหตุที่วิธีนี้เรียกว่าการทำให้เป็นกรดแบบ“ เย็น”
เงื่อนไขการหมัก
การพัฒนาและการหมักยีสต์ได้รับอิทธิพลจาก ปัจจัยต่อไปนี้: ความเข้มข้นของน้ำตาลอุณหภูมิและแสงความเป็นกรดของสิ่งแวดล้อมและการปรากฏตัวของธาตุปริมาณแอลกอฮอล์ความพร้อมของออกซิเจน
1. ความเข้มข้นของน้ำตาล. สำหรับการแข่งขันยีสต์ส่วนใหญ่ปริมาณน้ำตาลสาโทที่เหมาะสมที่สุดคือ 10-15% ที่ความเข้มข้นสูงกว่า 20% การหมักจะอ่อนตัวลงและที่ 30-35% เกือบจะรับประกันได้ว่าจะหยุดเนื่องจากน้ำตาลกลายเป็นสารกันบูดที่ป้องกันไม่ให้ยีสต์ทำงาน
สิ่งที่น่าสนใจคือเมื่อปริมาณน้ำตาลของตัวกลางต่ำกว่า 10% การหมักจะดำเนินไปอย่างอ่อน ๆ แต่ก่อนที่จะทำให้สาโทหวานคุณต้องจำความเข้มข้นของแอลกอฮอล์สูงสุด (จุดที่ 4) ที่ได้รับระหว่างการหมัก
2. อุณหภูมิและแสง. สำหรับยีสต์ส่วนใหญ่อุณหภูมิในการหมักที่เหมาะสมคือ 20-26 ° C (ยีสต์ของผู้ผลิตเบียร์ที่หมักด้านล่างต้องใช้ 5-10 ° C) ช่วงที่อนุญาตคือ 18-30 ° C ที่อุณหภูมิต่ำกว่าการหมักจะช้าลงอย่างมากและที่ค่าต่ำกว่าศูนย์กระบวนการจะหยุดและยีสต์ "หลับ" - ตกอยู่ในแอนิเมชันที่ถูกระงับ หากต้องการหมักต่อเพียงแค่เพิ่มอุณหภูมิ
อุณหภูมิที่สูงเกินไปจะทำลายยีสต์ เกณฑ์ความอดทนขึ้นอยู่กับความเครียด โดยทั่วไปค่าที่สูงกว่า 30-32 ° C ถือเป็นอันตราย (โดยเฉพาะสำหรับไวน์และเบียร์) อย่างไรก็ตามมียีสต์แอลกอฮอล์แยกจากกันที่สามารถทนต่ออุณหภูมิสาโทได้สูงถึง 60 ° C หากยีสต์ถูก "ต้ม" คุณจะต้องเพิ่มชุดใหม่ลงในสาโทเพื่อทำการหมักต่อ
กระบวนการหมักเองทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นหลายองศา - ยิ่งสาโทมีปริมาณมากขึ้นและยีสต์ที่ใช้งานมากขึ้นความร้อนก็จะยิ่งมากขึ้น ในทางปฏิบัติการแก้ไขอุณหภูมิจะกระทำหากปริมาตรมากกว่า 20 ลิตร - เพียงพอที่จะรักษาอุณหภูมิให้ต่ำกว่า 3-4 องศาจากขีด จำกัด บน
ภาชนะทิ้งไว้ในที่มืดหรือคลุมด้วยผ้าหนา การไม่ให้แสงแดดส่องโดยตรงช่วยหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปและมีผลดีต่อการทำงานของยีสต์ - เชื้อราไม่ชอบแสงแดด
3. ความเป็นกรดของสิ่งแวดล้อมและการปรากฏตัวของธาตุ ตัวกลางที่มีความเป็นกรด 4.0-4.5 pH ส่งเสริมการหมักแอลกอฮอล์และยับยั้งการพัฒนาของจุลินทรีย์ของบุคคลที่สาม ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างกลีเซอรีนและกรดอะซิติกจะถูกปล่อยออกมา ในสาโทที่เป็นกลางการหมักจะดำเนินไปตามปกติ แต่แบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคกำลังพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ความเป็นกรดของสาโทจะถูกปรับก่อนใส่ยีสต์ บ่อยครั้งที่ผู้กลั่นมือสมัครเล่นจะเพิ่มความเป็นกรดด้วยกรดซิตริกหรือน้ำผลไม้ที่เป็นกรดและเพื่อลดสาโทที่ดับด้วยชอล์กหรือเจือจางด้วยน้ำ
นอกจากน้ำตาลและน้ำแล้วยีสต์ยังต้องการสารอื่น ๆ ก่อนอื่น ได้แก่ ไนโตรเจนฟอสฟอรัสและวิตามิน ยีสต์ใช้จุลินทรีย์เหล่านี้ในการสังเคราะห์กรดอะมิโนที่ประกอบเป็นโปรตีนเช่นเดียวกับการสืบพันธุ์ในขั้นตอนแรกของการหมัก ปัญหาคือจะไม่สามารถระบุความเข้มข้นของสารที่บ้านได้อย่างแม่นยำและการเกินค่าที่อนุญาตอาจส่งผลเสียต่อรสชาติของเครื่องดื่ม (โดยเฉพาะไวน์) ดังนั้นจึงสันนิษฐานได้ว่าวัตถุดิบที่เป็นแป้งและผลไม้ในตอนแรกมีวิตามินไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในปริมาณที่ต้องการ โดยปกติจะป้อนเฉพาะน้ำตาลบดบริสุทธิ์เท่านั้น
4. ปริมาณแอลกอฮอล์ ในแง่หนึ่งเอทิลแอลกอฮอล์เป็นของเสียจากยีสต์ในทางกลับกันมันเป็นสารพิษที่รุนแรงสำหรับเชื้อรายีสต์ ที่ความเข้มข้นของแอลกอฮอล์ในสาโท 3-4% การหมักจะช้าลงเอทานอลเริ่มยับยั้งการพัฒนาของยีสต์ที่ 7-8% ยีสต์จะไม่ทวีคูณอีกต่อไปและที่ 10-14% จะหยุดการแปรรูปน้ำตาล - การหมักจะหยุดลง เฉพาะยีสต์ที่เพาะเลี้ยงแต่ละสายพันธุ์ซึ่งได้รับการอบรมในสภาพห้องปฏิบัติการเท่านั้นที่สามารถทนต่อความเข้มข้นของแอลกอฮอล์ที่สูงกว่า 14% ได้ (บางสายพันธุ์ยังคงหมักต่อไปแม้ที่ 18% ขึ้นไป) แอลกอฮอล์ประมาณ 0.6% ได้จากน้ำตาล 1% ในสาโท ซึ่งหมายความว่าในการได้รับแอลกอฮอล์ 12% จำเป็นต้องใช้สารละลายที่มีปริมาณน้ำตาล 20% (20 × 0.6 \u003d 12)
5. การเข้าถึงออกซิเจน ในสภาพแวดล้อมแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ไม่มีออกซิเจน) ยีสต์มีเป้าหมายเพื่อการอยู่รอดไม่ใช่การสืบพันธุ์ ในสถานะนี้จะมีการปลดปล่อยแอลกอฮอล์สูงสุดดังนั้นในกรณีส่วนใหญ่จึงจำเป็นต้องปกป้องสาโทจากการเข้าถึงทางอากาศและในเวลาเดียวกันก็จัดระเบียบการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากภาชนะเพื่อหลีกเลี่ยง ความดันโลหิตสูง... งานนี้แก้ไขได้โดยการติดตั้งซีลน้ำ
เมื่อสัมผัสกับสาโทกับอากาศอย่างต่อเนื่องอาจมีอันตรายจากการเปรี้ยว ในช่วงเริ่มต้นเมื่อการหมักทำงานอยู่คาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจะดันอากาศออกจากพื้นผิวของสาโท แต่ในตอนท้ายเมื่อการหมักอ่อนตัวลงและมีคาร์บอนไดออกไซด์น้อยลงเรื่อย ๆ อากาศจะเข้าสู่ภาชนะเปิดที่มีสาโท ภายใต้อิทธิพลของออกซิเจนแบคทีเรียกรดอะซิติกจะถูกกระตุ้นซึ่งจะเริ่มกระบวนการเอทิลแอลกอฮอล์เป็นกรดอะซิติกและน้ำซึ่งนำไปสู่การเน่าเสียของไวน์การลดลงของผลผลิตของแสงจันทร์และการปรากฏตัวของรสเปรี้ยวในเครื่องดื่ม ดังนั้นจึงควรปิดฝาภาชนะด้วยซีลกันน้ำ
อย่างไรก็ตามจำเป็นต้องใช้ออกซิเจนเพื่อให้ยีสต์ทวีคูณ (เพื่อให้ได้ปริมาณที่เหมาะสม) ความเข้มข้นตามปกติที่อยู่ในน้ำนั้นเพียงพอ แต่สำหรับการเพิ่มจำนวนของมันบดแบบเร่งหลังจากใส่ยีสต์แล้วให้เปิดทิ้งไว้หลายชั่วโมง (โดยให้อากาศเข้า) และผสมหลาย ๆ ครั้ง
Par.22 ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตใดที่มีการหมักแอลกอฮอล์เกิดขึ้น? ในเซลล์พืชส่วนใหญ่และในเซลล์ของเชื้อราบางชนิด (เช่นยีสต์) การหมักด้วยแอลกอฮอล์จะเกิดขึ้นแทนไกลโคไลซิสโมเลกุลของกลูโคสภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนจะถูกเปลี่ยนเป็นเอทิลแอลกอฮอล์และ CO2 พลังงานมาจากไหนสำหรับการสังเคราะห์ ATP จาก ADP? มันถูกปล่อยออกมาในกระบวนการสลายนั่นคือในปฏิกิริยาของการแยกสารอินทรีย์ในเซลล์ ขึ้นอยู่กับความจำเพาะของสิ่งมีชีวิตและเงื่อนไขของที่อยู่อาศัยการแพร่กระจายอาจเกิดขึ้นได้ในสองหรือสามขั้นตอน ขั้นตอนใดที่มีความโดดเด่นในการเผาผลาญพลังงาน? 1 - การเตรียมการโดยสรุปในการสลายตัวของโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่ไปสู่โมเลกุลที่ง่ายกว่า: polysach. -monos., lipids-glyc. และ fat กรดโปรตีน - a.k. ความแตกแยกเกิดขึ้นใน PS พลังงานเพียงเล็กน้อยจะถูกปล่อยออกมาในขณะที่มันกระจายไปในรูปของความร้อน สารประกอบที่ได้ (โมโนแซคกรดไขมันเอซี ฯลฯ ) สามารถนำไปใช้โดยเซลล์ในปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนพลาสติกเช่นเดียวกับการขยายตัวต่อไปเพื่อให้ได้พลังงาน 2- ปราศจากออกซิเจน \u003d ไกลโคไลซิส (กระบวนการของเอนไซม์ในการสลายกลูโคสตามลำดับในเซลล์พร้อมกับการสังเคราะห์ ATP ภายใต้สภาวะแอโรบิคนำไปสู่การก่อตัวของกรดไพรูวิกในสภาวะที่ไม่ใช้ออกซิเจนนำไปสู่การก่อตัวของกรดแลคติก) C6H12O6 + 2H3P04 + 2ADP - 2C3H6O3 + 2ATF + 2H2O ประกอบด้วยเอนไซม์ย่อยสลายสิ่งอินทรีย์ซึ่งได้รับในระหว่างขั้นตอนการเตรียม О2ไม่เข้าร่วมในปฏิกิริยาของขั้นตอนนี้ ปฏิกิริยาไกลโคไลซิสถูกเร่งโดยเอนไซม์หลายชนิดและเกิดขึ้นในไซโทพลาสซึมของเซลล์ 40% ของพลังงานถูกเก็บไว้ในโมเลกุลของ ATP และ 60% จะถูกกระจายไปเป็นความร้อน กลูโคสสลายตัวไม่ได้เป็นผลิตภัณฑ์สุดท้าย (CO2 และ H2O) แต่ไปยังสารประกอบที่ยังคงอุดมไปด้วยพลังงานและการออกซิไดซ์ต่อไปสามารถให้ได้ในปริมาณมาก (กรดแลคติกเอทิลแอลกอฮอล์ ฯลฯ ) 3 - ออกซิเจน (การหายใจของเซลล์); สารอินทรีย์ที่เกิดขึ้นในขั้นตอนที่ 2 และมีพลังงานเคมีสำรองจำนวนมากจะถูกออกซิไดซ์เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของ CO2 และ H2O กระบวนการนี้เกิดขึ้นในไมโทคอนเดรีย อันเป็นผลมาจากการหายใจของเซลล์ในระหว่างการสลายโมเลกุลของกรดแลคติกสองโมเลกุลจะมีการสังเคราะห์โมเลกุล 36 ATP: 2C3H6O3 + 6O2 + 36ADP + 36H3PO4 - 6CO2 + 42H2O + Z6ATP พลังงานจำนวนมากถูกปล่อยออกมา 55% ของสำรองอยู่ในรูปของ ATP 45% ถูกกระจายไปในรูปของความร้อน อะไรคือความแตกต่างในการเผาผลาญพลังงานระหว่าง aerobes และ anaerobes? สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ที่อาศัยอยู่บนโลกเป็นแบบแอโรบิคกล่าวคือ ใช้ในกระบวนการของО2О2จากสิ่งแวดล้อม ในแอโรบิคการแลกเปลี่ยนพลังงานเกิดขึ้นใน 3 ขั้นตอน: การเตรียมการปราศจากออกซิเจนและออกซิเจน เป็นผลให้อวัยวะสิ่งต่างๆสลายตัวเป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่ง่ายที่สุด ในสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจนและไม่ต้องการออกซิเจน - แบบไม่ใช้ออกซิเจนเช่นเดียวกับในแอโรบิกที่ขาดออกซิเจนการดูดซึมจะเกิดขึ้นในสองขั้นตอน: การเตรียมการและแบบไม่เป็นพิษ ในการแลกเปลี่ยนพลังงานแบบสองขั้นตอนพลังงานจะถูกเก็บไว้น้อยกว่าในสามขั้นตอนมาก เงื่อนไข: ฟอสฟอรัสคือการเติมกรดฟอสฟอริกที่เหลือ 1 ตัวลงในโมเลกุล ADP Glycolysis เป็นกระบวนการของเอนไซม์ในการสลายกลูโคสในเซลล์ตามลำดับพร้อมกับการสังเคราะห์ ATP ภายใต้สภาวะแอโรบิคนำไปสู่การก่อตัวของกรดไพรูวิกในสภาวะไร้ออกซิเจน เงื่อนไขนำไปสู่การก่อตัวของกรดแลคติก การหมักแอลกอฮอล์เป็นปฏิกิริยาทางเคมีของการหมักซึ่งเป็นผลมาจากการที่โมเลกุลของกลูโคสภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนถูกเปลี่ยนเป็นเอทิลแอลกอฮอล์และไอน้ำ CO2 23 สิ่งมีชีวิตใดเป็นเฮเทอโรโทรฟ? เฮเทอโรโทรฟเป็นสิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสังเคราะห์สารอินทรีย์จากอนินทรีย์ (สิ่งมีชีวิตเชื้อราแบคทีเรียหลายชนิดเซลล์พืชไม่สามารถสังเคราะห์แสงได้) สิ่งมีชีวิตใดบนโลกที่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับพลังงานของแสงแดด Chemotrophs - ใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารประกอบอนินทรีย์สำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ เงื่อนไข: โภชนาการเป็นชุดของกระบวนการที่รวมถึงการเข้าสู่ร่างกายการย่อยอาหารการดูดซึมและการดูดซึมสารอาหาร ในกระบวนการให้อาหารสิ่งมีชีวิตจะได้รับสารประกอบทางเคมีที่ใช้สำหรับกระบวนการที่สำคัญทั้งหมด Autotrophs เป็นสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์จากอนินทรีย์โดยได้รับคาร์บอนจากสิ่งแวดล้อมในรูปของ CO2 น้ำและเกลือแร่ เฮเทอโรโทรฟเป็นสิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสังเคราะห์สารอินทรีย์จากอนินทรีย์ได้ (มีชีวิตเชื้อราแบคทีเรียหลายชนิดเซลล์พืชไม่ใช่วิธีการสังเคราะห์ด้วยแสง)
หัวข้อบทเรียน : รูปแบบสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เซลล์ครู :
โรงเรียน:
อำเภอ:
เรื่อง:ชีววิทยา
ชั้น:10
ประเภทบทเรียน: บทเรียนเป็นเกมเล่นตามบทบาทโดยใช้ ICT
จุดประสงค์ของบทเรียน:
เพื่อเพิ่มพูนความรู้ของนักเรียนเกี่ยวกับรูปแบบชีวิตที่ไม่ใช่เซลล์
และการติดเชื้อไวรัสเอดส์
วัตถุประสงค์ของบทเรียน:
เปิดโอกาสให้นักเรียนรวมตัวกันตามความสนใจจัดกิจกรรมตามบทบาทที่หลากหลาย ขยายความสามารถในการทำงานกับวรรณกรรมเพิ่มเติมและสื่ออินเทอร์เน็ต ส่งเสริมความรู้สึกร่วมกัน การก่อตัวของความสามารถเหนือกว่า
เวลา: 1 ชม
โทรศัพท์: 72-1-16
อุปกรณ์: คอมพิวเตอร์โปรเจคเตอร์จอภาพวัสดุการสอน
ขั้นตอนการเตรียมการ:
หนึ่งสัปดาห์ก่อนเริ่มบทเรียนนักเรียนในชั้นเรียนจะจัดตั้งกลุ่มบทบาทของ "นักชีววิทยา" "นักประวัติศาสตร์" "ผู้เชี่ยวชาญด้านโรคติดเชื้อ" และเสนอให้หาวัสดุที่เหมาะสมเกี่ยวกับรูปแบบสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เซลล์เพื่อให้กลุ่มรายงาน ครูเสนอวรรณกรรมและเครื่องมืออินเทอร์เน็ตที่จำเป็นให้พวกเขา
ระหว่างชั้นเรียน:
ช่วงเวลาขององค์กร (1 นาที)
การตรวจสอบ d / z - งานทดสอบหลายระดับ
ทดสอบหมายเลข 1
1) Glycolysis เป็นกระบวนการแตกแยกผม :
ก) โปรตีนสำหรับกรดอะมิโน
B) ไขมันสำหรับกรดคาร์บอกซิลิกและกลีเซอรอลที่สูงขึ้น
2) การหมักเป็นกระบวนการ:
ก) การย่อยสลายสารอินทรีย์ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน
B) ออกซิเดชั่นของกลูโคส;
C) การสังเคราะห์ ATP ในไมโทคอนเดรีย
D) การเปลี่ยนกลูโคสเป็นไกลโคเจน
3) การดูดซึมคือ:
ก) การก่อตัวของสารโดยใช้พลังงาน
B) การสลายตัวของสารด้วยการปลดปล่อยพลังงาน
4) จัดลำดับขั้นตอนการเผาผลาญพลังงานของคาร์โบไฮเดรตตามลำดับ:
A - การหายใจของเซลล์
B - ไกลโคไลซิส;
B- การเตรียมการ
5) ฟอสโฟรีเลชันคืออะไร ?
A) การสร้าง ATP;
B) การก่อตัวของโมเลกุลของกรดแลคติก
C) การสลายโมเลกุลของกรดแลคติก.
ทดสอบหมายเลข 2
1) ขั้นตอนที่หนึ่งและสองของความแตกแยกของสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงเกิดขึ้นที่ไหน:A) ไซโทพลาซึม; B) ไมโตคอนเดรีย: C) ไลโซโซม D) กอลจิคอมเพล็กซ์
2) ในเซลล์ที่สิ่งมีชีวิตหมักแอลกอฮอล์เกิดขึ้น:
ก) สัตว์และพืช B) พืชและเชื้อรา
3) ผลที่มีพลังของไกลโคไลซิสคือการสร้าง
2 โมเลกุล:
A) กรดแลคติก B) กรดไพรูวิก C) ATP;
D) เอทิลแอลกอฮอล์
4) เหตุใดการสลายตัวจึงเรียกว่าการแลกเปลี่ยนพลังงาน
ก) พลังงานถูกดูดซึม B) พลังงานถูกปลดปล่อย
5) ไรโบโซมรวมอยู่ด้วย?
ก) ดีเอ็นเอ; B) ไขมัน C) RNA; D) โปรตีน
การทดสอบหมายเลข 3
1) อะไรคือความแตกต่างระหว่างการเผาผลาญพลังงานของแอโรบิกและแอนแอโรบิค?
A) - ไม่มีขั้นตอนการเตรียมการ B) ไม่มีความแตกแยกที่ไม่เป็นพิษ c) ไม่มีระยะเซลล์
2) ขั้นตอนใดของการเผาผลาญพลังงานเกิดขึ้นในไมโทคอนเดรีย?
A - เตรียม B - ไกลโคไลซิส; การหายใจของเซลล์ B
3) สารอินทรีย์ใดที่แทบไม่ได้ใช้เพื่อให้ได้พลังงานในเซลล์:
โปรตีน; ไขมัน B;
4) ที่ออร์แกเนลล์ของเซลล์การสลายตัวของสารอินทรีย์เกิดขึ้น:
A-ribosomes B-lysosomes; B-nucleus
5) พลังงานในการสังเคราะห์ ATP จาก ADP มาจากไหน?
A) - ในกระบวนการดูดซึม B) - ในกระบวนการสลายตัว
การควบคุมตนเอง สไลด์หมายเลข 2
อัพเดทความรู้.
เรารู้อะไรบ้างเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตบนโลก
เรารู้อะไรบ้างเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เซลล์
ทำไมเราถึงต้องการความรู้นี้?
4. การนำเสนอแผนงานและวัตถุประสงค์ของงาน
สไลด์ # 3,4
5. ปฏิบัติการและผู้บริหาร.
งานกลุ่มเมล็ดพันธุ์
ก) การพูดโดย gr. "นักประวัติศาสตร์" ที่มีข้อมูลเกี่ยวกับการค้นพบ
ไวรัส สไลด์หมายเลข 5
b) Speech by gr "นักชีววิทยา" ที่มีข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของอนุภาคไวรัสเกี่ยวกับการแบ่งตัวของไวรัสออกเป็น RNA- และ DNA ที่ประกอบด้วยโครงสร้างของแบคเทอริโอเฟจสไลด์№6,7,13
c) คำอธิบายของครูเกี่ยวกับวิธีการแพร่พันธุ์ของไวรัสนักเรียนใช้สมุดบันทึก สไลด์หมายเลข 11
d) ประสิทธิภาพโดย gr. "ผู้เชี่ยวชาญด้านโรคติดเชื้อ" พร้อมข้อความเกี่ยวกับ โรคติดเชื้อ มนุษย์สัตว์และพืชที่เกิดจากไวรัส สไลด์หมายเลข 8,9,10
จ) เรื่องราวของครูเกี่ยวกับอันตรายจากการติดเชื้อไวรัสเอดส์ สไลด์หมายเลข 12.14
งานกลุ่มรอง
พวกเขากำลังสร้างกลุ่มขององค์ประกอบใหม่ และทุกกลุ่ม
กำลังมองหาคำตอบสำหรับคำถามหรือปัญหาที่เป็นปัญหาที่เสนอให้เธอ ตัวอย่างเช่น: ค้นหาความแตกต่างระหว่างไวรัสและสสารไม่มีชีวิต? พบความแตกต่างระหว่างไวรัสและสิ่งมีชีวิต?
ยาปฏิชีวนะถูกกำหนดเพื่อวัตถุประสงค์ใดในระหว่างการเจ็บป่วยจากไวรัส?
6. การประเมินผลสะท้อนกลับ
ตรวจสอบการทำงานของกลุ่มสไลด์หมายเลข 15
การดำเนินการทดสอบ
ทดสอบตัวเอง
1 ไวรัสแบคทีเรีย ____________
2 เอนไซม์ revertase มีอยู่ในไวรัส ________
3 ซองไวรัส ______________
4 รูปแบบชีวิตอิสระของไวรัส _____________
5 จำนวนกรดนิวคลีอิกในเซลล์ของไวรัส _
6 ไวรัสที่ไม่ได้อธิบายถึงสิ่งมีชีวิต __________
7 โรคไวรัส ____________________________
การควบคุมซึ่งกันและกัน
7. สรุปบทเรียน
8 การบ้านที่สร้างสรรค์
- การวาดปริศนาอักษรไขว้
การรวบรวมคลัสเตอร์ในหัวข้อนี้
แหล่งที่มาของข้อมูล
หนังสืออ้างอิงล่าสุดของ N.V. Chebyshev Biology, M-2007
http // นักวิชาการ. keldysh .ru / scyooll 11413 / bio / viltgzh / str 2.htm
กำลังโหลด ...