1. Can organisme foto- și chimiosintetice obține energie de la oxidare organică? Desigur că pot. Plantele și chimiosinteticele se caracterizează prin oxidare, pentru că au nevoie de energie! Cu toate acestea, autotrofii vor oxida acele substanțe pe care ei înșiși le-au sintetizat.

2. De ce organismele aerobe oxigen? Care este rolul oxidării biologice? Oxigenul este final acceptor de electroni care provin de la niveluri de energie mai ridicate ale substanțelor oxidabile. În timpul acestui proces electronii eliberează o cantitate semnificativă de energie, iar rolul oxidării este tocmai în asta! Oxidarea este pierderea de electroni sau a unui atom de hidrogen, reducerea este adăugarea lor.

3. Care este diferența dintre ardere și oxidarea biologică? Ca rezultat al arderii, toată energia este complet eliberată sub formă căldură. Dar odată cu oxidarea, totul este mai complicat: doar 45 la sută din energie este eliberată și sub formă de căldură și este cheltuită pentru a menține temperatura normală a corpului. Dar 55 la sută - sub formă de energie ATPși alte baterii biologice. Prin urmare, cea mai mare parte a energiei încă merge pentru a crea conexiuni de mare energie.

Etape ale metabolismului energetic

1. Etapa pregătitoare caracterizat descompunerea polimerilor în monomeri(polizaharidele sunt transformate în glucoză, proteinele în aminoacizi), grăsimile în glicerol și acizi grași. În această etapă, o anumită cantitate de energie este eliberată sub formă de căldură. Procesul are loc în celulă lizozomi, la nivelul organismului - in sistem digestiv. De aceea, după începerea procesului de digestie, temperatura corpului crește.

2. glicoliza, sau stadiu anoxic- apare oxidarea incompletă a glucozei.

3. stadiul de oxigen- descompunerea finală a glucozei.

glicoliza

1. glicoliza are loc în citoplasmă. Glucoza C 6 H 12 O 6 scindat la PVC (acid piruvic) C 3 H 4 O 3 - în două molecule de PVC cu trei atomi de carbon. Există 9 enzime diferite implicate aici.

1) În același timp, două molecule de PVC au cu 4 atomi de hidrogen mai puțin decât glucoza C 6 H 12 O 6, C 3 H 4 O 3 - PVC (2 molecule - C 6 H 8 O 6).

2) Unde sunt cheltuiți 4 atomi de hidrogen? Datorită a 2 atomi 2 atomi de NAD+ se reduc la doi NADH. Datorită celorlalți 2 atomi de hidrogen, PVC se poate transforma în acid lactic C 3 H 6 O 3 .

3) Și datorită energiei electronilor transferate de la niveluri ridicate de energie de glucoză la un nivel mai scăzut de NAD +, 2 molecule de ATP din ADP și acid fosforic.

4) O parte din energie este risipită sub formă căldură.

2. Dacă nu există oxigen în celulă sau nu este suficient, atunci 2 molecule de PVC sunt restaurate datorită a două NADH la acid lactic: 2C 3 H 4 O 3 + 2NADH + 2H + \u003d 2C 3 H 6 O 3 (acid lactic) + 2HAD +. Prezența acidului lactic provoacă dureri musculare în timpul efortului și lipsă de oxigen. După o sarcină activă, acidul este trimis la ficat, unde hidrogenul este desprins de acesta, adică se transformă înapoi în PVC. Acest PVC poate intra în mitocondrii pentru descompunerea completă și formarea de ATP. O parte din ATP este, de asemenea, utilizată pentru a converti cea mai mare parte a PVC-ului înapoi în glucoză prin inversarea glicolizei. Glicemia va ajunge la mușchi și va fi stocată ca glicogen.

3. Ca urmare oxidarea anoxica a glucozei este creat în total 2 molecule de ATP.

4. Dacă celula are deja sau începe să intre în ea oxigen, PVC-ul nu mai poate fi restabilit la acid lactic, ci este trimis la mitocondrii, unde este complet oxidare la CO 2 șiH 2 O.

Fermentaţie

1. Fermentaţie- aceasta este o degradare metabolică anaerobă (fără oxigen) a moleculelor diferiților nutrienți, cum ar fi glucoza.

2. Fermentația alcoolică, lactică, butirică, acetică are loc în condiții anaerobe în citoplasmă. În esență, modul în care procesul de fermentație corespunde glicolizei.

3. Fermentația alcoolică este specifică drojdiilor, unor ciuperci, plante, bacterii, care în condiții anoxice trec la fermentație.

4. Pentru a rezolva probleme, este important de știut că în fiecare caz, în timpul fermentației, glucoza este eliberată din glucoză 2 ATP, alcool sau acizi- ulei, otet, lapte. În timpul fermentației alcoolice (și butirice), nu numai alcool, ATP, ci și dioxid de carbon sunt eliberați din glucoză.

Stadiul oxigenului al metabolismului energetic cuprinde două etape.

1. Ciclul acidului tricarboxilic (ciclul Krebs).

2. Fosforilarea oxidativă.

schimb de energie(catabolism, disimilare) - un set de reacții de scindare a substanțelor organice, însoțite de eliberarea de energie. Energia eliberată în timpul descompunerii substanțelor organice nu este utilizată imediat de celulă, ci este stocată sub formă de ATP și alți compuși cu energie înaltă. ATP este sursa universală de energie a celulei. Sinteza ATP are loc în celulele tuturor organismelor în procesul de fosforilare - adăugarea de fosfat anorganic la ADP.

La aerobic organismele (care trăiesc într-un mediu cu oxigen) disting trei etape ale metabolismului energetic: oxidarea pregătitoare, fără oxigen și oxidarea oxigenului; la anaerob organisme (care trăiesc într-un mediu fără oxigen) și organisme aerobe cu lipsă de oxigen - două etape: oxidare pregătitoare, fără oxigen.

Etapa pregătitoare

Constă în descompunerea enzimatică a substanțelor organice complexe în cele simple: molecule de proteine ​​- la aminoacizi, grăsimi - la glicerol și acizi carboxilici, carbohidrați - la glucoză, acizi nucleici - la nucleotide. Descompunerea compușilor organici cu molecul înalt este efectuată fie de enzime ale tractului gastrointestinal, fie de enzime de lizozomi. Toată energia eliberată este disipată sub formă de căldură. Moleculele organice mici rezultate pot fi folosite ca „material de construcție” sau pot fi descompuse în continuare.

Oxidare anoxică sau glicoliză

Această etapă constă în scindarea în continuare a substanțelor organice formate în timpul etapei pregătitoare, are loc în citoplasma celulei și nu necesită prezența oxigenului. Principala sursă de energie din celulă este glucoza. Procesul de descompunere incompletă fără oxigen a glucozei - glicoliza.

Pierderea de electroni se numește oxidare, achiziția se numește reducere, în timp ce donorul de electroni este oxidat, acceptorul este redus.

Trebuie remarcat faptul că oxidarea biologică în celule poate avea loc atât cu participarea oxigenului:

A + O 2 → AO 2,

și fără participarea lui, datorită transferului atomilor de hidrogen de la o substanță la alta. De exemplu, substanța „A” este oxidată în detrimentul substanței „B”:

AN 2 + B → A + BH 2

sau datorită transferului de electroni, de exemplu, fierul feros este oxidat la trivalent:

Fe 2+ → Fe 3+ + e -.

Glicoliza este un proces complex în mai multe etape care include zece reacții. În timpul acestui proces, are loc dehidrogenarea glucozei, coenzima NAD + (nicotinamidă adenin dinucleotidă) servește ca acceptor de hidrogen. Ca rezultat al unui lanț de reacții enzimatice, glucoza este transformată în două molecule de acid piruvic (PVA), în timp ce se formează un total de 2 molecule de ATP și o formă redusă de purtător de hidrogen NAD H 2:

C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2H 3 RO 4 + 2NAD + → 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 2H 2 O + 2NAD H 2.

Soarta ulterioară a PVC-ului depinde de prezența oxigenului în celulă. Dacă nu există oxigen, drojdia și plantele sunt supuse unei fermentații alcoolice, în care se formează mai întâi acetaldehida și apoi alcoolul etilic:

1. C 3 H 4 O 3 → CO 2 + CH 3 SON,
2. CH 3 SON + NAD H 2 → C 2 H 5 OH + Peste +.

La animale și unele bacterii, cu lipsă de oxigen, fermentația acidului lactic are loc cu formarea acidului lactic:

C3H4O3 + NADH2 → C3H6O3 + Peste +.

Ca urmare a glicolizei unei molecule de glucoză, se eliberează 200 kJ, dintre care 120 kJ sunt disipați sub formă de căldură și 80% sunt stocați în legături ATP.

Oxidarea oxigenului sau respirația

Constă în descompunerea completă a acidului piruvic, are loc în mitocondrii și cu prezența obligatorie a oxigenului.

Acidul piruvic este transportat în mitocondrii (structura și funcțiile mitocondriilor - cursul nr. 7). Aici au loc dehidrogenarea (eliminarea hidrogenului) și decarboxilarea (eliminarea dioxidului de carbon) PVC cu formarea unei grupări acetil cu doi atomi de carbon, care intră într-un ciclu de reacții numit reacții ciclului Krebs. Există o oxidare suplimentară asociată cu dehidrogenarea și decarboxilarea. Ca rezultat, trei molecule de CO 2 sunt îndepărtate din mitocondrie pentru fiecare moleculă de PVC distrusă; se formează cinci perechi de atomi de hidrogen asociate cu purtători (4NAD H 2, FAD H 2), precum și o moleculă de ATP.

Reacția globală a glicolizei și distrugerii PVC-ului din mitocondrii la hidrogen și dioxid de carbon este următoarea:

C6H12O6 + 6H2O → 6CO2 + 4ATP + 12H2.

Ca rezultat al glicolizei se formează două molecule de ATP, două - în ciclul Krebs; două perechi de atomi de hidrogen (2NADHH2) s-au format ca urmare a glicolizei, zece perechi - în ciclul Krebs.

Ultimul pas este oxidarea perechilor de hidrogen cu participarea oxigenului la apă cu fosforilarea simultană a ADP la ATP. Hidrogenul este transferat la trei mari complexe enzimatice (flavoproteine, coenzime Q, citocromi) ale lanțului respirator situat în membrana interioară a mitocondriilor. Electronii sunt preluați din hidrogen, care sunt în cele din urmă combinați cu oxigenul în matricea mitocondrială:

O 2 + e - → O 2 -.

Protonii sunt pompați în spațiul intermembranar al mitocondriilor, în „rezervorul de protoni”. Membrana interioară este impermeabilă la ionii de hidrogen, pe de o parte este încărcată negativ (datorită O 2 -), pe de altă parte - pozitiv (datorită H +). Când diferența de potențial prin membrana interioară atinge 200 mV, protonii trec prin canalul enzimei ATP sintetazei, se formează ATP, iar citocrom oxidaza catalizează reducerea oxigenului în apă. Deci, ca urmare a oxidării a douăsprezece perechi de atomi de hidrogen, se formează 34 de molecule de ATP.

Sursa primară de energie pentru organisme este soarele. Quantele de lumină sunt absorbite de clorofila conținută în cloroplastele celulelor plantelor verzi și se acumulează sub forma energiei legăturilor chimice ale substanțelor organice - produse ale fotosintezei. Celulele heterotrofe ale plantelor și animalelor primesc energie din diverse substanțe organice (glucide, grăsimi și proteine) sintetizate de celulele autotrofe. Se numesc ființele vii care pot folosi energia luminoasă fototrofe,și energia legăturilor chimice - chimiotrofe.

Procesul de consum de energie și materie se numește alimente. Există două tipuri de nutriție: holozoic - prin captarea particulelor de alimente în interiorul corpului și holofitic - fără captare, prin absorbția nutrienților dizolvați prin structurile de suprafață ale corpului. Nutrienții care intră în organism sunt implicați în procesele metabolice. Respiraţie poate fi numit un proces în care oxidarea substanţelor organice duce la eliberarea de energie. Respirația internă, tisulară sau intracelulară are loc în celule. Majoritatea organismelor sunt caracterizate respirație aerobică, care necesită oxigen (Fig. 8.4). La anaerobi, trăind într-un mediu lipsit de oxigen (bacterii) sau aerobi cu deficiența ei, disimilarea se desfășoară în funcție de tip fermentaţie(respirație anaerobă). Principalele substanțe care se descompun în timpul respirației sunt carbohidrații - o rezervă de prim ordin. Lipidele reprezintă o rezervă de ordinul doi și numai atunci când rezervele de carbohidrați și lipide sunt epuizate, proteinele sunt folosite pentru respirație - o rezervă de ordinul al treilea. În procesul respirației, electronii sunt transferați printr-un sistem de molecule purtătoare interconectate: pierderea de electroni de către o moleculă se numește oxidare, atașarea electronilor la o moleculă (acceptor) - recuperare, energia eliberată în acest caz este stocată în legăturile macroergice ale moleculei de ATP. Unul dintre cei mai comuni acceptori din biosisteme este oxigenul. Energia este eliberată în porțiuni mici, în principal în lanțul de transport de electroni.

schimb de energie, sau disimilare, este un ansamblu de reacții de scindare a substanțelor organice, însoțite de eliberarea de energie. În funcție de habitat, un singur proces de metabolism energetic poate fi împărțit condiționat în mai multe etape succesive. În majoritatea organismelor vii - aerobi care trăiesc într-un mediu cu oxigen, în timpul disimilării sunt efectuate trei etape: pregătitoare, fără oxigen și oxigen, în timpul cărora substanțele organice se descompun în compuși anorganici.

Orez. 8.4.

Primul stagiu. LAÎn sistemul digestiv al substanțelor alimentare organice multicelulare, sub acțiunea enzimelor corespunzătoare, acestea sunt descompuse în molecule simple: proteine ​​- în aminoacizi, polizaharide (amidon, glicogen) - în monozaharide (glucoză), grăsimi - în glicerol și acizi grași, acizi nucleici - în nucleotide etc. La unicelular, clivajul intracelular are loc sub acțiunea enzimelor hidrolitice ale lizozomilor. LAîn timpul digestiei, o cantitate mică de energie este eliberată, care este disipată sub formă de căldură, iar moleculele organice mici formate pot suferi o scindare ulterioară (disimilare) sau pot fi folosite de celulă ca „material de construcție” pentru sinteza acesteia. compuşi organici proprii (asimilare).

Faza a doua- anoxic, sau fermentație, se efectuează în citoplasma celulei. Substanțele formate în etapa pregătitoare - glucoză, aminoacizi etc. - suferă o descompunere enzimatică ulterioară fără utilizarea oxigenului. Principala sursă de energie din celulă este glucoza. Defalcarea anoxică, incompletă a glucozei (glicoliză) este un proces în mai multe etape de descompunere a glucozei în acid piruvic (P V K), apoi în acizi lactic, acetic, butiric sau alcool etilic, care are loc în citoplasma celulei. În timpul reacțiilor de glicoliză, se eliberează o cantitate mare de energie - 200 kJ / mol. O parte din această energie (60%) este disipată sub formă de căldură, restul (40%) este folosită pentru sinteza ATP. Produșii glicolizei sunt acidul piruvic, hidrogenul sub formă de NADH (nicotinamidă adenin dinucleotidă) și energia sub formă de ATP.

Reacția globală a glicolizei este următoarea:

Cu diferite tipuri de fermentație, soarta ulterioară a produselor de glicoliză este diferită. În celulele animale care se confruntă cu o lipsă temporară de oxigen, de exemplu, în celulele musculare umane în timpul efortului fizic excesiv, precum și în unele bacterii, are loc fermentația acidului lactic, în care PVC-ul este redus la acid lactic:

Cunoscuta fermentație a acidului lactic (în timpul acrișării laptelui, formării smântânii, chefirului etc.) este cauzată de ciuperci și bacterii de acid lactic. În timpul fermentației alcoolice (plante, unele ciuperci, drojdie de bere), produsele glicolizei sunt alcoolul etilic și CO2. În alte organisme, produsele de fermentație pot fi alcool butilic, acetonă, acid acetic etc.

A treia etapă metabolismul energetic - oxidarea completă, sau respirația aerobă, are loc în mitocondrii. În timpul ciclului acidului tricarboxilic (ciclul Krebs), CO 2 este scindat din PVA, iar reziduul cu două atomi de carbon este atașat de molecula de coenzimă A pentru a forma acetil coenzima A, în molecula căreia este stocată energia.

(acetil-CoA se formează și în timpul oxidării acizilor grași și a unor aminoacizi). În procesul ciclic ulterior (Fig. 8.4), interconversiile acizilor organici au loc, ca urmare, de la o moleculă de acetil coenzima A, două molecule de CO2, patru perechi de atomi de hidrogen transportați de NADH 2 și FADH 2 (flavin adenin dinucleotide) și se formează două molecule de ATP. Proteinele purtătoare de electroni joacă un rol important în procesele ulterioare de oxidare. Ei transportă atomii de hidrogen către membrana mitocondrială interioară, unde sunt trecuți de-a lungul unui lanț de proteine ​​construit în membrană. Transportul particulelor de-a lungul lanțului de transfer se realizează astfel încât protonii să rămână pe partea exterioară a membranei și să se acumuleze în spațiul intermembranar, transformându-l într-un rezervor de H +, iar electronii sunt transferați pe suprafața interioară a membranei. membrana mitocondrială internă, unde sunt în cele din urmă combinate cu oxigenul:

Ca rezultat, membrana interioară a mitocondriilor este încărcată negativ din interior și pozitiv din exterior. Când diferența de potențial de-a lungul membranei atinge un nivel critic (200 mV), particulele de H+ încărcate pozitiv încep să împingă prin canalul ATPază (o enzimă încorporată în membrana mitocondrială interioară) prin forța câmpului electric și, odată ajunse în interiorul suprafața membranei, interacționează cu oxigenul, formând apă. Procesul în această etapă implică fosforilarea oxidativă- adăugarea de fosfat anorganic la ADP și formarea de ATP. Aproximativ 55% din energie este stocată în legăturile chimice ale ATP, iar 45% este disipată sub formă de căldură.

Reacții totale ale respirației celulare:

Energia eliberată în timpul descompunerii substanțelor organice nu este utilizată imediat de celulă, ci este stocată sub formă de compuși cu energie înaltă, de obicei sub formă de adenozin trifosfat (ATP). Prin natura sa chimică, ATP aparține mononucleotidelor și constă dintr-o bază azotată de adenină, un carbohidrat de riboză și trei resturi de acid fosforic, interconectate prin legături macroergice (30,6 kJ).

Energia eliberată în timpul hidrolizei ATP este folosită de celulă pentru a efectua lucrări chimice, osmotice, mecanice și alte tipuri de lucrări. ATP este sursa universală de energie a celulei. Furnizarea de ATP în celulă este limitată și completată datorită procesului de fosforilare, care are loc la rate diferite în timpul respirației, fermentației și fotosintezei.

Puncte de ancorare

• Metabolismul constă din două procese strâns interconectate și direcționate opus: asimilarea și disimilarea.
• Marea majoritate a proceselor de viață care au loc în celulă necesită energie sub formă de ATP.
• Descompunerea glucozei în organismele aerobe, în care etapa anoxică este urmată de descompunerea acidului lactic cu participarea oxigenului, este de 18 ori mai eficientă din punct de vedere energetic decât glicoliza anaerobă.

Întrebări și sarcini pentru repetare

• 1. Ce este disimilarea? Descrieți pașii acestui proces. Care este rolul ATP-ului în metabolismul celular?
• 2. Povestește-ne despre metabolismul energetic din celulă folosind ca exemplu descompunerea glucozei.
• 3. Ce organisme se numesc heterotrofe? Dă exemple.
• 4. Unde, ca urmare a ce transformări ale moleculelor și în ce cantitate se formează ATP în organismele vii?
• 5. Ce organisme se numesc autotrofe? În ce grupe sunt împărțiți autotrofii?

Fermentația alcoolică stă la baza preparării oricărei băuturi alcoolice. Acesta este cel mai simplu și mai accesibil mod de a obține alcool etilic. A doua metodă - hidratarea cu etilenă, este sintetică, rar folosită și numai în producția de vodcă. Ne vom uita la caracteristicile și condițiile de fermentație pentru a înțelege mai bine cum se transformă zahărul în alcool. Din punct de vedere practic, aceste cunoștințe vor ajuta la crearea mediului optim pentru drojdie - pentru a pune corect piure, vin sau bere.

Fermentația alcoolică Drojdia transformă glucoza în alcool etilic și dioxid de carbon într-un mediu anaerob (fără oxigen). Ecuația este următoarea:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2.

Ca rezultat, o moleculă de glucoză este transformată în 2 molecule de alcool etilic și 2 molecule de dioxid de carbon. În acest caz, se eliberează energie, ceea ce duce la o ușoară creștere a temperaturii mediului. În timpul procesului de fermentație se formează, de asemenea, uleiuri de fusel: butilic, amil, izoamil, izobutil și alți alcooli, care sunt produse secundare ale metabolismului aminoacizilor. În multe feluri, uleiurile de fusel formează aroma și gustul băuturii, dar cele mai multe dintre ele sunt dăunătoare pentru corpul uman, așa că producătorii încearcă să purifice alcoolul de uleiurile de fuel dăunătoare, dar le lasă pe cele utile.

Drojdie- Sunt ciuperci sferice unicelulare (circa 1500 de specii), care se dezvoltă activ într-un mediu lichid sau semi-lichid bogat în zaharuri: la suprafața fructelor și a frunzelor, în nectarul florilor, fitomasă moartă și chiar sol.

Celulele de drojdie sub microscop

Acesta este unul dintre primele organisme „îmblânzite” de om, în principal drojdia este folosită pentru coacerea pâinii și prepararea băuturilor alcoolice. Arheologii au descoperit că egiptenii antici timp de 6000 de ani î.Hr. e. a învățat să facă bere, iar până în 1200 î.Hr. e. a stăpânit coacerea pâinii drojdie.

Studiul științific al naturii fermentației a început în secolul al XIX-lea, prima formulă chimică a fost propusă de J. Gay-Lussac și A. Lavoisier, dar esența procesului a rămas neclară, au apărut două teorii. Omul de știință german Justus von Liebig a sugerat că fermentația este de natură mecanică - vibrațiile moleculelor organismelor vii sunt transmise zahărului, care este împărțit în alcool și dioxid de carbon. La rândul său, Louis Pasteur credea că baza procesului de fermentație este de natură biologică - când sunt atinse anumite condiții, drojdia începe să prelucreze zahărul în alcool. Pasteur a reușit să-și demonstreze ipoteza empiric, ulterior natura biologică a fermentației a fost confirmată de alți oameni de știință.

Cuvântul rusesc „drojdie” provine din verbul slavon vechi „drozgati”, care înseamnă „a zdrobi” sau „frământat”, există o legătură clară cu coacerea pâinii. La rândul său, numele englezesc pentru drojdie „drojdie” provine de la cuvintele în engleză veche „gist” și „gyst”, care înseamnă „spumă”, „a da gaz” și „fierbe”, care este mai aproape de distilare.

Ca materie primă pentru alcool, zahăr, produse care conțin zahăr (în principal fructe și fructe de pădure), precum și materii prime care conțin amidon: se folosesc cereale și cartofi. Problema este că drojdia nu poate fermenta amidonul, așa că mai întâi trebuie să-l descompuneți în zaharuri simple, acest lucru se face de o enzimă numită amilază. Amilaza se găsește în malț, bob germinat, și este activată la temperatură ridicată (de obicei 60-72 ° C), iar procesul de transformare a amidonului în zaharuri simple se numește „zaharificare”. Zaharificarea cu malț („fierbinte”) poate fi înlocuită cu introducerea de enzime sintetice, în care mustul nu trebuie încălzit, de aceea metoda se numește zaharificare „la rece”.

Condiții de fermentație

Următorii factori influențează dezvoltarea drojdiei și cursul fermentației: concentrația zahărului, temperatura și lumina, aciditatea mediului și prezența oligoelementelor, conținutul de alcool, accesul la oxigen.

1. Concentrația zahărului. Pentru majoritatea raselor de drojdie, conținutul optim de zahăr al mustului este de 10-15%. La concentrații de peste 20%, fermentația slăbește, iar la 30-35% este aproape garantat să se oprească, deoarece zahărul devine un conservant care împiedică drojdia să funcționeze.

Interesant este că atunci când conținutul de zahăr al mediului este sub 10%, fermentația decurge prost, dar înainte de a îndulci mustul, trebuie să vă amintiți concentrația maximă de alcool (punctul 4) obținută în timpul fermentației.

2. Temperatura si lumina. Pentru majoritatea tulpinilor de drojdie, temperatura optimă de fermentare este de 20-26°C (drojdia de bere cu fermentație inferioară necesită 5-10°C). Intervalul admis este de 18-30 °C. La temperaturi mai scăzute, fermentația încetinește semnificativ, iar la valori sub zero, procesul se oprește și drojdia „adoarme” - cade în animație suspendată. Pentru a relua fermentația, este suficient să ridicați temperatura.

O temperatură prea ridicată va ucide drojdia. Pragul de rezistență depinde de încordare. În general, valorile de peste 30-32 °C sunt considerate periculoase (în special pentru vin și bere), cu toate acestea, există rase separate de drojdie de alcool care pot rezista la temperaturi ale mustului de până la 60 °C. Dacă drojdia este „gătită”, va trebui să adăugați un nou lot la must pentru a relua fermentația.

Procesul de fermentație în sine provoacă o creștere a temperaturii de câteva grade - cu cât volumul mustului este mai mare și cu cât drojdia este mai activă, cu atât încălzirea este mai puternică. În practică, corectarea temperaturii se face dacă volumul este mai mare de 20 de litri - este suficient să se mențină temperatura sub 3-4 grade față de limita superioară.

Recipientul este lăsat într-un loc întunecat sau acoperit cu o cârpă groasă. Absența luminii directe a soarelui evită supraîncălzirea și are un efect pozitiv asupra activității drojdiei - ciupercilor nu le place lumina soarelui.

3. Aciditatea mediului și prezența oligoelementelor. Aciditate medie 4,0-4,5 pH favorizează fermentația alcoolică și inhibă dezvoltarea microorganismelor terțe. Într-un mediu alcalin, se eliberează glicerol și acid acetic. În mustul neutru, fermentația se desfășoară în mod normal, dar bacteriile patogene se dezvoltă activ. Aciditatea mustului se corectează înainte de adăugarea drojdiei. Deseori, distilatorii amatori măresc aciditatea cu acid citric sau orice suc acid, iar pentru a reduce mustul, sting mustul cu cretă sau îl diluează cu apă.

Pe lângă zahăr și apă, drojdia necesită și alte substanțe - în primul rând azot, fosfor și vitamine. Aceste oligoelemente sunt folosite de drojdii pentru sinteza aminoacizilor care alcătuiesc proteina lor, precum și pentru reproducere în stadiul inițial al fermentației. Problema este că acasă nu va fi posibil să se determine cu exactitate concentrația de substanțe, iar depășirea valorilor permise poate afecta negativ gustul băuturii (în special pentru vin). Prin urmare, se presupune că materiile prime care conțin amidon și fructe conțin inițial cantitatea necesară de vitamine, azot și fosfor. De obicei, se hrănește numai piure de zahăr pur.

4. Conținutul de alcool. Pe de o parte, alcoolul etilic este un produs rezidual al drojdiei, pe de altă parte, este o toxină puternică pentru ciupercile drojdiei. La o concentrație de alcool în must de 3-4%, fermentația încetinește, etanolul începe să inhibe dezvoltarea drojdiei, la 7-8% drojdia nu se mai reproduce, iar la 10-14% opresc prelucrarea zahărului - fermentația se oprește . Doar tulpinile individuale de drojdie de cultură, crescute în laborator, sunt tolerante la concentrații de alcool peste 14% (unele continuă să fermenteze chiar și la 18% și peste). Din 1% zahăr din must se obține aproximativ 0,6% alcool. Aceasta înseamnă că pentru a obține 12% alcool, este necesară o soluție cu un conținut de zahăr de 20% (20 × 0,6 = 12).

5. Accesul la oxigen.Într-un mediu anaerob (fără acces la oxigen), drojdia are ca scop supraviețuire, nu reproducere. În această stare se eliberează alcoolul maxim, așa că în majoritatea cazurilor este necesar să se protejeze mustul de accesul aerului și, în același timp, să se organizeze eliminarea dioxidului de carbon din rezervor pentru a evita creșterea presiunii. Această problemă este rezolvată prin instalarea unui sigiliu de apă.

La contactul constant al mustului cu aerul, există pericolul de acrire. La început, când fermentația este activă, dioxidul de carbon eliberat împinge aerul departe de suprafața mustului. Dar la final, când fermentația slăbește și apare din ce în ce mai puțin dioxid de carbon, aerul intră în recipientul descoperit cu mustul. Sub influența oxigenului, sunt activate bacteriile acidului acetic, care încep să proceseze alcoolul etilic în acid acetic și apă, ceea ce duce la deteriorarea vinului, la scăderea randamentului luciului de lună și la apariția unui gust acru în băuturi. Prin urmare, este atât de important să închideți recipientul cu un sigiliu de apă.

Cu toate acestea, drojdia are nevoie de oxigen pentru a se multiplica (pentru a-și atinge cantitatea optimă). De obicei, concentrația care este în apă este suficientă, dar pentru reproducerea accelerată a piureului, după adăugarea drojdiei, se lasă deschisă câteva ore (cu acces la aer) și se amestecă de mai multe ori.

Par.22 În celulele căror organisme are loc fermentația alcoolică? În majoritatea celulelor vegetale, precum și în celulele unor ciuperci (de exemplu, drojdia), în loc de glicoliză, are loc fermentația alcoolică; în condiții anaerobe, molecula de glucoză este transformată în alcool etilic și CO2. De unde provine energia pentru a sintetiza ATP din ADP? Este eliberat în procesul de disimilare, adică în reacțiile de scindare a substanțelor organice din celulă. În funcție de specificul organismului și de condițiile habitatului său, disimilarea poate avea loc în două sau trei etape. Care sunt etapele metabolismului energetic? 1 - pregătitoare, concluzând în descompunerea moleculelor organice mari în altele mai simple: polis.-monoze., lipide-glic.și grăsime. acizi, proteine-a.k. Clivajul are loc în PS. Puțină energie este eliberată, în timp ce este disipată sub formă de căldură. Compușii rezultați (monosaci, acizi grași, a.k., etc.) pot fi utilizați de către celulă în reacții de schimb de formare, precum și pentru extinderea ulterioară în vederea obținerii de energie. 2- glicoliză fără oxigen (proces enzimatic de descompunere secvențială a glucozei în celule, însoțit de sinteza ATP; în condiții aerobe duce la formarea acidului piruvic, în condiții anaerobe duce la formarea acidului lactic); С6Н12О6 + 2Н3Р04 + 2ADP --- 2С3Н6О3 + 2ATP + 2Н2О. constă în descompunerea enzimatică a org.vest-in, care au fost obținute în etapa pregătitoare. O2 nu participă la reacțiile acestei etape. Reacțiile de glicoliză sunt catalizate de multe enzime și au loc în citoplasma celulelor. 40% din energie este stocată în molecule de ATP, 60% este disipată sub formă de căldură. Glucoza se descompune nu în produși finali (CO2 și H2O), ci în compuși care sunt încă bogați în energie și, oxidați în continuare, o pot da în cantități mari (acid lactic, alcool etilic etc.). 3- oxigenul (respiratia celulara); substanțele organice formate în timpul etapei 2 și care conțin rezerve mari de energie chimică sunt oxidate la produsele finale CO2 și H2O. Acest proces are loc în mitocondrii. Ca urmare a respirației celulare, în timpul descompunerii a două molecule de acid lactic, se sintetizează 36 de molecule de ATP: 2C3H6O3 + 6O2 + 36ADP + 36H3PO4 - 6CO2 + 42H2O + 36ATP. Se eliberează o cantitate mare de energie, 55% este stocată sub formă de ATP, 45% este disipată sub formă de căldură. Care este diferența dintre metabolismul energetic la aerobi și anaerobi? Majoritatea viețuitoarelor care trăiesc pe Pământ sunt aerobe, adică. utilizat în procesele de RH O2 din mediu. În aerobi, schimbul de energie are loc în 3 etape: pregătire, fără oxigen și oxigen. Ca urmare a acestui fapt, materia organică se descompune în cei mai simpli compuși anorganici. La organismele care trăiesc într-un mediu fără oxigen și nu au nevoie de oxigen - anaerobii, precum și aerobii cu lipsă de oxigen, asimilarea are loc în două etape: pregătitoare și fără oxigen. În versiunea în două etape a schimbului de energie este stocată mult mai puțină energie decât în ​​cea în trei etape. TERMENI: Fosforilarea este atașarea a 1 reziduu de acid fosforic la o moleculă de ADP. Glicoliza este un proces enzimatic de descompunere secvenţială a glucozei în celule, însoţit de sinteza ATP; în condiții aerobe duce la formarea acidului piruvic, în anaerob. condiţiile duce la formarea acidului lactic. Fermentația alcoolică este o reacție chimică de fermentație în urma căreia o moleculă de glucoză în condiții anaerobe se transformă în alcool etilic și CO2 Par.23 Care organisme sunt heterotrofe? Heterotrofe - organisme care nu sunt capabile să sintetizeze substanțe organice din cele anorganice (vii, ciuperci, multe bacterii, celule vegetale, incapabile de fotosinteză) Ce organisme de pe Pământ practic nu depind de energia luminii solare? Chemotrofe - folosesc pentru sinteza substanţelor organice energia eliberată în timpul transformărilor chimice ale compuşilor anorganici. TERMENI: Nutriție - un set de procese care includ aportul, digestia, absorbția și asimilarea nutrienților de către organism. În procesul de nutriție, organismele primesc compuși chimici pe care îi folosesc pentru toate procesele vieții. Autotrofele sunt organisme care sintetizează compuși organici din cei anorganici, primind carbon din mediu sub formă de CO2, apă și săruri minerale. Heterotrofe - organisme care nu sunt capabile să sintetizeze substanțe organice din anorganice (vii, ciuperci, multe bacterii, celule vegetale, incapabile de fotosinteză)