Метоболизм процесі

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Жоспар

Кіріспе

Метоболизм процесіне жалпы түсінік
БТ процестердің жүзеге асуы.

Негізгі бөлім

Ашу процесі
Ашу процесінің түрлері

Кіріспе

Биообъектілерден, шикізат (субстрат), технологиялық жағдай және құрал-жабдықтардан құралған биотехнологиялық жүйе өндірісте нақты өнім алу үшін тағайындалады. Ашыту, биосинтез және биотрансформация процестері нәтижесінде өнім алынады.

Биотехнологиялық жүйеде орталық орынды микроорганизмдер алады, ал техиологиялық үрдістің алпараттық жабдықталуы, субстратты таңдауы микробтың биологиялық қасиеттер ерекшеліктеріне, олардың ферментациялауына байланысты.

Микробтық клетка эволюцияда биологиялық жүйе ретінде өсіп көбеюге, түрді, популяцияны сақтауға бейімделген.

Микробтық клеткада қандайда болмасын метаболиттің алмасу процесін шектен тыс синтезделуіне қалыптастыру, бейімделу үшін микроорганизмдердің биохимиясы мен физиологиясы, генетикасы туралы терең білім жинақтау қажет.

Клетканың метаболизмі, қоректену және тыныс алу ерекшеліктерін ескеріп арнайы және элективті қоректік орталар дайындалуда, таза дақылдың бөліп алуына жағдайлар жасалуы жақсарып келеді.

Микробиологияда қалыптаскан әдістемелік және метолологиялық негіздері, нақты айтсақ - микроорганизмдердің биологиялық қасиеттерін зерттеуі. іп vitro-да дакылдандырудың қажетті жағдайларын жасауы, өсіп-көбеюіне түрлік белгілердің тұрақтылығының сақталуына қоректік орта кұрамы, температуралық режимі, және т. б. әсерін талдау, толығымеи микроорганизмдер биотехнологиясы ізденісіне кіреді.

Сонымен қатар, микроорганизмдер биотехнологиясында ерекше міндеттер басым - адамның тіршілігіне қажетті биологиядық автивті қосылыстарды, нақты метаболитті синтездеуге микробтық клетканың табиғи қабілеттілігін жоғарлату, қайта-қайта күшейту болып келеді.

МИКРООРГ АНИЗМДЕРДІҢ МЕТАБОЛИЗМІ

Зат алмасу - клеткалардың тіршілігін қамтамасыз ететін барлық химиялық реакциялардың жиынтығы. Химиялық реакциялардың бәрі екі класка бөлінеді: катаболизм және анаболизм.

Катаболизм - реакция ағымында энергияның электрохимиялық немесе химиялық түрде пайда болуы. Катаболиттік реакциялар күрделі органикалық заттарды қарапайым заттарға ыдыратады.

Анаболизм - реакция ағымында карапайым заттардан күрделі заттардың - мономерлер мен полимерлердің пайда болуы. Бұл реакциялардың көбі - дегидролитикалық реакциялар, яғни реакция барысында су бөлінеді.

Катаболизм мен анаболизм тығыз байланысты және бір-біріне білінбей ауысады.

Дегенмен, зат алмасу реакцияларын топқа бөлуге болады:

бастапқы қоректік заттардың кішігірім фрагменттерге ыдырауы;
катаболизмге де, аноболизмге де қажетті аралық заттардың пайда болуы (амфиболизм) ;
соңғы реакииялар: анаболизмде пайда болған соңғы заттар клетка компонеттерін құруға жұмсалады, ал катаболизмде пайда болған заттар сыртқа бөлініп шығады.

Катаболитік және алаболиттік реакциялар ферменттердің көмегімен іске асады. Олар химиялық реакцияның жылдамдығын үдетеді, өздері реакция нәтижесінде өзгермейді. Сондықтан олар катализатор болып саналады.

Ферменттердің тиімділігі өте жоғары. Олар қолайлы жағдайда химиялық реакцияның жылдамдығын 10 ⁸ -нен 10 ¹⁰ -ңе дейін артгырады. Ферменттердің өзіндік ерекшеліктері бар. Әр фермент тек белгілі бір субстратқа әсер етеді, мұны субстраттық ерекшеліктер деп атайды. Сонымен қатар бір фермент тек бір реакцияны катализдейді. Бұл фермент әсерінің ерекшелігі болып саналады.

Ферменттер белгілі бір химиялық байланысқа (салыстырмалы ерекшелік) немесе белгілі стериоизомерге әсер етеді (стериохимиялық ерекшелік) . Кейбір ферменттер мультиферменттік жүйе құрады.

Ферменттер, әдетте, екі бөліктен тұрады: апофермект (протеин бөлігі) және кофактор (протеин емес бөлшек) . Апофермент кофакторсыз қызмет атқармайды. Екі бөлік қосылғанда ғана каталитикалық белсенді фермент пайда болады. Металдың иондары немесе органикалық молекулалардың жиынтығы кофактор бола алады. Соңғылары кофермент деп аталады, олар витаминдерден тұрады.

Мысалы, пен кұрамында никотин қышқылы, ал флавинкоферменттердің флавинмононуклеотид пен құрамында рибофлавин бар.

Барлық ферменттер 6 класқа бөлінеді

Ферменттердің кластары және химиялық реакциялардың түрлері

№

Кластар

Химиялық реакциялар

Мысалдар

№: 1

Кластар: Оксидоредуктазалар

Химиялық реакциялар: Тотығу-тотықсыздану теакциялары (оттегі мен сутегі қосылады не жоғалады)

Мысалдар:

Цитохромоксидаза

Лактатдегидогеназа

№: 2

Кластар: Трансферазалар

Химиялық реакциялар: Белгілі бір топтарды (амин, ацетил, фосфат, т. б. ) тасымалдау

Мысалдар: Ацетаткиназа

№: 3

Кластар: Гидролазалар

Химиялық реакциялар: Суды қосылуы арқылы субстратты ыдырату (гидролиз реакциясы)

Мысалдар:

Липаза

Сахараза

№: 4

Кластар: Лиазалар

Химиялық реакциялар: Судың қатысуынсыз субстратты ыдырату

Мысалдар: Изоцитратлиаза

№: 5

Кластар: Изомеразалар

Химиялық реакциялар: Молекуладағы атомдарды алмастыру

Мысалдар:

№: 6

Кластар: Лигазалар

Химиялық реакциялар: Екі молекуланы қосу реакциялары

Мысалдар: Ацетил КоА-синтеза

Ферментативті реакция - кезекпен өтетін бірнеше реакциялардың белгілі бір ферменттермен байланысты. Алғашқы ферменттің (Ф) әсерімен пайда болған зат келесі фермент үшін субстрат (С) қызметін атқарады:

С → С ₁ → С ₂ → С ₃ ₁ − − → соңғы өнім

Ф ₁ Ф ₂ Ф ₃

Сонымен, прокариотты клеткаларда зат алмасу процесін қамтамасыз ететін көптеген ферменттативті реакциялар жүреді.

Ашу процестері

Ашу процесі анаэробты, оттексіз жағдайда өтеді. Мұнда электрон доноры (энергия беруші) ретінде органикалық заттар (қанттар, аминқышқылдар және т. б. ) пайдаланылады. Олар гликолиз немесе КДФГ-жолымен пирожүзім қышқылына дейін тотығады. Ал пирожүзім кышқылы әрі қарай тотықпайды, соңғы өнімдерге айналады:

Пайда болған өнімдерге қарай ашу процестерін сүт қышқылды, спиртті, пропион қышқылды, майлы қышқылды, аралас ашу процестері деп бөледі.

Сүт қышқылды ашу процесі. Бұл процесті анаэробты, бірақ оттегіге толерантты сүт қышқыл бактериялар жүргізеді. Олар, моносахаридтермен қатар, дисахаридтерді де, мысалы, лактозаны ашытады. Соңғы өнімдерге қарай сүт қышқылды ашу процесі 2 түрлі болады: гомоферментативті және гетероферментативті.

Гомоферментативті ашу процесі. Бұл процесті Lactococcus және Рedіососсus туыстары мен Laсtabacillus туысының кейбір түрлері жүргізеді. Қанттар сүт қышқылына айналады, өнімдердің 90%-ы соның үлесіне тиеді. Спирт ашу процесінен айырмашылығы электрон акцепторының рөлін пирожүзім қышқылы атқаратындығында, ол тікелей сүт қышкылына тотықсызданады.

Сүт қышқылды ашу процесінің нәтижесінде екі молекула АҮФ және екі молекула сүт қышқылы пайда болады.

Кейбір гомоферментативті сүт қышқыл бактериялар цитраттан хош иісті заттар диатецил және ацетоин түзеді. Бұл процестің басты ферменті - цитратлиаза.

Гетероферментаттті ашу процесі. Көптеген таяқша Lactobacillus туысына жататын бактериялар гетероферментативті ашу процесін жүргізеді. Соңғы өнім ретінде сүт қышқылы, этанол және көмірқышқыл газы пайда болады. Қанттар глюкозомонофосфат жолымен ыдырайды.

Гетероферментативті сүт қышқылды ашу процесінің нәтижесінде сүт қышқылының бір молекуласы, бір молекула АҮФ, бір молекула этанол және бір молекула СО ₂ түзіледі.

Сүт қышқылын гомо- және гетероферментативті сүт қышқылды бактериялардан басқа бифидобактериялар түзеді. Олар қанттарды пентозофосфаттың жанама жолымен ыдыратқанда, сүт қышқылы пайда болады. Бұл реакцияны қарапайым түрде былай көрсетуге болады.

Глюкозаның екі молекуласы ацетаттың үш молекуласы мен сүт қышқылының екі молекуласына айналады. Фосфокетолазаның екі түрі кілтті ферменттің рөлін атқарады: біріншісі фруктоза-6-фосфатты, екіншісі ксилоза-6-фосфатты түзеді.

Спиртті (этанолды) ашу процесі. Ашу процесінің бұл түрінде глюкоза этанолға айналады:

С ₆ НО ₆ 2С ₃ Н ₅ ОН + 2СО ₂

G ₀ ‘ = -236 ккал (моль)

Глюкоза пирожүзім қышқылына дейін ыдырайды, ал пирожүзім қышқылынан СО ₂ бөлінеді, яғни ол декарбоксилденеді. Бұл реакцияға пируватдегидрогеназа жауапты. Ол - спиртті ашу процесінің кілтті ферменті. Реакцияның барысында пайда болған ацетальдегид этанолға тотықсызданады:

Спиртті ашу процесін ашытқы саңырауқұлақтарының Saccharomyces және Kluyveromyces туыстасына жататын көптеген түрлері мен прокариоттардың ішінде тек Zутотопаs туысына жататын бактериялар жүргізеді. Ашытқы саңырауқұлақтары глюкозаны гликолиз, ал бактериялар Энтнер-Дудоров жолымен ыдыратады.

Дрожжалары анаэробты жағдайдан аэробты жағдайға көшіргенде, спирт түзілмейді. Бұл процесті Л. Пастер ашты, сондықтан ол Пастер эффектісі немесе спиртті ашу процесінің негізгі түрі деп аталады. Ал 1911 ж. К. Нойберг ашытқы саңырауқұлақтар өсетін қоректік ортаға глюкозамен қатар бисульфид (NаНSО ₃ ) немесе бикарбонат (NаНSО ₃ ) қосып зерттеулер жүргізіп, спиртті ашу процесінің қосымша екі түрін ашты. Бұл қосылыстар бар ортада спирт түзілуінің тежелетінін және оның орнына ашу процесінің басқа өнімі - глицериннің пайда болатынын анықтады. Оның себебі, ацетальдегид негізгі ашу процесінде сутегі акцепторының рөлін атқара алса, ортада бисульфид пен бикарбонат болғанда атқара алмайды. Бисульфид пен бикарбонаттың әсері әр түрлі. Бисульфид ацетальдегидпен байланысады. Сондықтан сутегінің акцепторы ацетальдегид емес, дегидроацетонфосфат болады. Нәтижесінде глицерин пайда болады. Ол Нойбергтің ашу процесінің екінші түрі деп аталып кетті. Бикарбонат бар кезде ацетальдегид дисмутаза реакциясына ұшырайды да, этанол мен сірке қышқылына айналады. Нәтижесінде де ацетальдегид акцептордың ролін жоғалтады да, қайтадан глицерин түзіледі. Бұны Нойбергтің ашу процесінің үшінші түрі деп атайды. Нойбергтің бұл аталған жаңалықтары практикада бір кезде глицерин алуға пайдаланылды.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.