 |
Использующих процесс дыхания
|
|
|
|
Аэробное дыхание – окислительно-восстановительный процесс, идущий с образованием АТФ, при котором роль доноров водорода (электронов) играют органические соединения, а роль акцептора выполняет молекулярный кислород.
Процесс протекает в аэробных условиях, а конечными продуктами дыхания являются СО2 и Н2О.
Суммарно процесс дыхания при окислении углеводов выражается уравнением:
С6Н12О6 + 6 О2 ® 6 СО2 + 6 Н2О + 2820 кДж
глюкоза
Схема окисления углеводов в процессе дыхания представлена на рис. 7.3.
Начальная стадия превращения углеводов, вплоть до образования пировиноградной кислоты, полностью идентична ферментативным реакциям окисления в процессе брожения (см. п.7.3).
В клетках аэробов ПВК может быть окислена полностью в цикле Кребса через промежуточное соединение – ацетил КоА (рис. 7.3). При этом водород, отнятый дегидрогеназами в цикле передается в дыхательную цепь ферментов, которая у аэробов, кроме НАД, включает ФАД, систему цитохромов и конечный акцептор водорода - кислород. При этом на каждые 2 атома водорода, поступающих в дыхательную цепь, синтезируются 3 молекулы АТФ.
Таким образом, суммарный энергетический эффект процесса окисления одной молекулы глюкозы теоретически составляет 38 молекулы АТФ, причем 2 молекулы АТФ образуются в результате субстратного фосфорилирования, а 36 АТФ – при окислительном фосфорилировании. Следует учитывать, что часть энергии, образуемой при окислительном фосфорилировании, теряется и количество образуемой энергии меньше теоретически возможного выхода.
Окисление питательных веществ не всегда идет до конца. Некоторые аэробы окисляют органические соединения частично, при этом в среде накапливаются промежуточные продукты окисления. Такие окислительно-восстановительные процессы, протекающие в аэробных условиях, называются неполным окислением или окислительным брожением.
|
|
|
Примерами неполных окислений являются окисление углеводов до органических кислот (щавелевой, глюконовой, итаконовой, уксусной, лимонной) аэробными микроорганизмами – микроскопическими грибами и уксуснокислыми бактериями.
Так, окисление глюкозы в лимонную кислоту можно представить следующим суммарным уравнением:
2С6Н12О6 + 3О2 ® 2С6Н8О7 + 4Н2О + Е
глюкоза лимонная кислота
Продуцентом лимонной кислоты является гриб Aspergillus niger.
Гликозидазы
| 
Углеводы
 ¯
| ||||
  2 НАДН2
| Глюкоза
  ¯
| 2 АТФ | |||
  2 НАДН2
| 2 ПВК
 ¯
| ||||
| 2 СН3СО- SКоА | ||||
| Щавелевоуксусная кислота | Лимонная кислота | ||||
| Яблочная кислота | Изолимонная кислота | ||||
| Фумаровая кислота | СО2 | ||||
| Янтарная кислота | 2 АТФ СО2 | a-кетоглутаровая кислота | |||
| 2(2Н+) | 2 (2Н+) 2 (2Н+) | 2 (2Н+) | |||
| НАД | |||||
   
| ФАД | 6 АТФ | |||
| 2 АТФ 2 АТФ |
  Ц и
т
о
х
р
о
м
ы
| 12 АТФ 12 АТФ |
| (2Н+ + 1/2О2) | Н2О |
 |
Рис. 7.3 - Схема окисления углеводов в процессе дыхания
Вопросы для самопроверки
1. Что такое «анаболизм»?
2. В чем сущность энергетического обмена?
3. В чем состоит взаимосвязь конструктивного и энергетического обмена?
4. Что такое «фосфорилирование»?
5. Какие типы фосфорилирования Вы знаете?
6. Что понимается под «биологическим окислением?
7. Что такое «брожение»?
8. Как называется процесс аэробного окисления глюкозы до углекислого газа и воды?
9. Что такое «неполные окисления» или «окислительные брожения»? Привести примеры.
10. Чем «типичные брожения» отличаются от «окислительных брожений»?
|
|
|
11. Какие ферменты принимают участие в энергетическом обмене аэробов, факультативных анаэробов, облигатных анаэробов?
12. Что подразумевается под «амфиболитическими путями»?
13. Что такое гликолиз?
14.Какие микроорганизмы могут получать энергию путем окислительного фосфорилирования?
15. Каков энергетический эффект процесса дыхания?
16. Какое количество молекул АТФ образуется при анаэробном окислении одной молекулы глюкозы?
17. Перечислить основные этапы анаэробного окисления глюкозы.
18. Перечислить основные этапы аэробного окисления глюкозы.
19. Привести суммарную реакцию процесса дыхания.
20. На какие группы делятся микроорганизмы в зависимости от отношения к кислороду?
21. Какие окислительно-восстановительные ферменты имеются в клетках облигатных анаэробов?
22. Привести примеры микроорганизмов, которые относятся к факультативным анаэробам.
23. Какое вещество является акцептором протонов водорода при дыхании?
24. Какие специфические ферменты принимают участие в процессе превращения пировиноградной кислоты в этиловый спирт?
Литература
1. Шлегель Г. Общая микробиология. – М.: Мир, 1987. – 500 с.
2. Грачева И.М. Технология микробного синтеза белков, аминокислот. – М.: Пищевая промышленность, 1980. – 400 с.
3. Мудрецова-Висс К.А., Кудряшова А.А., Дедюхина В.П. Микробиология, санитария и гигиена – Владивосток: Изд-во ДВГАЭУ, 1997. – 312 с.
|
|
|
