A szerves anyagok tökéletlen oxidációja
Kezdőlap | Rólunk | visszacsatolás
LÉTEZÉSI MÓDSZEREK ÉS AZ ANYAGOK CSERÉJE TÍPUSAI
Az energiatermelés és a szénforrás megszerzésének módjától függően minden mikroorganizmust kemoautotrófokra, fotoautotrófokra és kemoheterotrófokra és fotogenerotrófokra osztanak.
Chemoautotrophs - mikroorganizmusok, amelyek a kémiai felszabaduló energia oxidációjával szervetlen vegyületek (mint például ammónia, hidrogén-szulfid, és a vas Fe +, stb), hogy szintetizálni szerves anyagok szervetlen szénforrás - C02. Ezek közé tartozik a nitrifikálás, tiobakteriák, ferro-baktériumok, színtelen kén baktériumok, hidrogén baktériumok. A nitrifikáló baktériumokat ammóniával (1MN3) oxidálják először nitrogénnel, majd salétromsavval:
A színtelen kén baktériumok először oxidálják a hidrogén-szulfidot (H2S) az elemi kénhez, majd kénsavhoz:
A fotóautotrófok olyan mikroorganizmusok, amelyek fényenergiát használnak a sejtek szerves anyagainak egy szervetlen szénforrásból (CO2) való szintetizálásához. Különleges pigmentjeik, mint a klorofill, amelyekkel elnyelik és átalakítják a fény energiáját. Ezek közé tartoznak a lila és a zöld kén baktériumok.
A kemoheterotrófok olyan mikroorganizmusok, amelyek a szerves anyagok oxidációja során felszabaduló kémiai energiát használják. A sejtanyagok szintéziséhez a kész szerves vegyületeket szénforrásként használják fel. Ezek közé tartozik a legtöbb mikroorganizmus. Természetesen széles körben elterjedtek, életaktivitásuk nagy jelentőséggel bír a természetben előforduló anyagok ciklusában. Néhány közülük az élelmiszertermékek megromlását okozza, míg mások az anyagcsere folyamatában gyakorlati jelentőségű termékekből állnak, ezért különböző iparágakban használják ezeket a mikroorganizmusok létfontosságú tevékenységét. Az alábbiakban olyan módszereket fogunk megvizsgálni, amelyek a kemoheterotrófok energia megszerzésére irányulnak, és amelyek a legfontosabb biokémiai folyamatokat jelentik a gyakorlati jelentőség szempontjából.
A fotheterotrófok olyan mikroorganizmusok, amelyek fényenergiát használnak, és szénszén-vegyületek forrásaként.
Energia termelés kemoheterotrófokkal. Mint energiaforrás, akkor széles skáláját hasznosíthatja szerves-ing anyagok a legtöbb szénhidrátot és alkoholok (egyértékű - etil-alkohol, háromértékű - glicerin, hexahidroxi spirty- szorbit, mannit, stb), aminosavak, purinok, pirimidinek, zsírok, szerves sav és mások. a legtöbb hemogeterotrofov kapnak energiát és szintetizálása szén SK-s anyagok részét képező sejtek ugyanabból a szerves vegyület.
A kemoheterotrófokban négyféle módon nyerhetünk energiát: aerob légzés, hiányos oxidáció, fermentáció és anaerob légzés. Mindezen energiaelnyelési módszerek alapján, amelyek különböznek a hidrogén (elektronok) végső elfogadóitól, léteznek szerves anyagok biológiai oxidációjának folyamata. A szerves anyagok oxidációjának mértéke határozza meg a sejt által érkező és az ATP makrobiális kötéseiben felhalmozódott energiamennyiséget, valamint a felszabadított szabad energia mennyiségét (termikus vagy más). Az oxidáció, amint a fentiekben említettük, lehet teljes és hiányos.
Aerob körülmények között molekuláris oxigén jelenlétében szerves anyagok teljes oxidációja (aerob légzés) és hiányos lehet.
Anaerob körülmények között (molekuláris oxigén hiányában) hiányos oxidáció (fermentáció) következik be, és a szerves anyagok oxidált oxigénnel való oxidálása során teljes oxidációra kerül sor.
• Aerob légzés. A hidrogénadók a légzés során szerves anyagok, amelyek egyszerre oxidálódnak, és a molekuláris oxigén a hidrogén végső akceptorja. A légzés következtében a szerves anyagok ásványi anyagokkal való teljes oxidációja - szén-dioxid és víz, és nagy mennyiségű hőenergia szabadul fel:
Ez az energia mennyisége megegyezik az 1 gramm glükóz-molekula teljes szabad tartalékaival. Így számos aerob baktériumot és néhány élesztőt használnak sütéshez és takarmányélesztő előállításához.
Aerobikus légzéssel az energia körülbelül 50% -a elvész, mint hő. Ez magyarázza a jelenséget hőtermelés - önálló felmelegedés nagy laza, jól levegőztetett növényi tömeg felhalmozódást (. Hay, silókukorica, trágya, tőzeg, stb), amely esetenként spontán széna, tőzeg, stb ...
A szerves anyagok tökéletlen oxidációja.
Aerob körülmények között a oxidációs szerves anyagok nem megy fel a C02 és H2 0, és mielőtt a kialakulását oxidált termékek és intermedierek H2 0. A hidrogéndonor, mint a levegőt .aerobnom szolgálnak szerves anyag és egy akceptor-molekuláris oxigént. Ugyanakkor az energiát sokkal kevésbé szabadítják fel. Ez a módszer megszerzésének energia JELÖLI nevezett részleges oxidációt, például oxidációja etanolból ecetsav, ecetsav-baktériumok:
A molekula alkohol kötött sokkal több energiát (1369 kJ), de mivel az oxidációs ebben az esetben nem volt teljes, akkor az energia kiosztani kevesebb (487 kJ), és a megmaradt szabad energia, amely a molekula a-alkohol, a fennmaradó-las egy elégtelen égésének terméke - ecetsav. Intrinsic részleges oxidációt a szénhidrátok sok fonalas gombák, gomba oxidálhatók a citromsav, Glu-Konov, oxálsav és más szerves savak.
Erjedés. Az erjesztési folyamat a szerves anyagok részleges oxidációja anaerob körülmények között. A hidrogénadók az erjesztés során szerves anyagok, a hidrogén-akceptorok pedig az erjedés során szerves anyagok is. Ezek köztes fermentációs termékek, amelyeket ezután visszaállítanak. Amikor az energia fermentálódik, sokkal kevésbé szabadul fel, mint amikor 1 gramm glükózt aerob körülmények között oxidálnak, például élesztő által okozott alkoholos fermentációval, csak 118 kJ:
A fermentáció egyéb formái (tejsav, olajos sav stb.) A glükóz energia hiányos felszabadulásával is előfordulnak, mivel a szabad energia egy része áthalad a keletkező, a tápközegben felhalmozódó csökkent fermentációs termékekkel.
Anaerob légzés. Kis számú baktérium (denitrifikálás, deszulfatálás) anaerob körülmények között oxidálja a szerves anyagokat - a hidrogéndonorokat nem molekuláris oxigén segítségével, hanem a nitrátok és szulfátok molekulájába kötött oxigént alkalmazva. Ezek a szervetlen anyagok oxigénben gazdagok, hidrogén-akceptorok.
Anaerob légzés kétféle: nitrát és szulfát. A szerves vegyületek oxidációját a nitrátok oxigénjével nitrát lélegeztetésnek nevezzük:
Glükóz-kálium-nitrát
Szerves anyagok oxidációját szulfát-oxigénnel nevezik szulfát légzésnek:
Glükóz-kálium-szulfát
Az anaerob légzés folyamatait jelentős energiafelszabadulás kíséri.