29 Брожение

1.

БРОЖЕНИЕ И ЕГО ВИДЫ
БРОЖЕНИЕ — процесс бескислородного расщепления органических веществ,
преимущественно углеводов, происходящий под действием ферментов.
Происходит в клетках анаэробов и в клетках аэробов – при дефиците О2
В ходе брожения происходит образование АТФ за счёт субстратного
фосфорилирования
При брожении не происходит полного окисления субстрата, поэтому брожение —
энергетически малопродуктивный процесс.
При различных видах брожения одна молекула глюкозы даёт от до 3,5 молекул АТФ

2.

СПИРТОВОЕ БРОЖЕНИЕ
Дрожжи
Растения при ограничении О2
Они сбраживают моно- и дисахариды до этанола и СО2
При этом образуется 2 АТФ.
Протекает в два этапа (1 этап – гликолиз)
ГЛЮКОЗА
1. C6H12O6 + 2НАД+ + 2АДФ + 2H3PO4 →
2C3H4O3 + 2НАД∙Н+Н+ + 2АТФ.
ПВК
Далее ПВК расщепляется с образованием уксусного альдегида (ацетальдегида)
и углекислого газа:
АЦЕТАЛЬДЕГИД
2. .
Брожение завершается восстановлением ацетальдегида до
этилового спирта (этанола) при помощи НАД∙Н+Н+:
3. .*
1 этап
ЭТАНОЛ
Обратите внимание!
При превращении ПВК в спирт и СО2
АТФ не образуются!!!
На 2 этапе идет окисление НАД, который
возвращается в реакцию гликолиза.
2 этап
Используется в виноделии,
пивоварении, хлебопечении

3.

Обратите внимание!
При превращении ПВК в спирт и СО2
АТФ не образуются!!!
На 2 этапе идет окисление НАД, который возвращается в реакцию гликолиза.
ПИРУВАТДЕКАРБОКСИЛАЗА
АЛКОГОЛЬДЕГИДРОГИНАЗА

4.

Ученый провел эксперимент с дрожжами. Для этого в пять емкостей объемом по 200 мл он
вносил суспензию дрожжей в одинаковой концентрации, в избытке добавлял сахар, а затем
помещал эти емкости в условия с различной концентрацией кислорода. Измерялось
количество этилового спирта, образованного за час. Результаты приведены в таблице.
Почему в условиях свободного доступа кислорода дрожжи практически прекращают
выработку спирта? Как изменятся результаты опыта, если до проведения эксперимента
суспензии дрожжей прокипятят? Ответ поясните.
1) при наличии кислорода дрожжи будут использовать аэробное окисление глюкозы (будут
осуществлять клеточное дыхание);
2) при аэробном дыхании спирт не образуется (спирт образуется в анаэробных условиях
при спиртовом брожении);
3) при кипячении дрожжи погибают (происходит денатурация ферментов, участвующих
в брожении);
4) образование спирта происходить не будет.

5.

Биотехнологи исследовали численность живых клеток
дрожжей при их росте на виноградном сусле при
температуре 25 оС. Культуры дрожжевых клеток и
питательную среду помещали в колбы, закрытые пробкой с
гидрозатворным клапаном (устройством, которое
выпускает газы наружу, но не пропускает внутрь), и колбы,
закрытые ватными тампонами (пропускающими воздух).
Результаты эксперимента отражены на графике. Какой
процесс энергетического обмена преобладал у дрожжей в
колбах, закрытых пробками? Объясните, почему при
отсутствии воздуха плотность живых клеток дрожжей в
среде была ниже, чем при наличии кислорода. Для чего
необходимо было снабдить пробки гидрозатворным клапаном?
Почему колбы прикрывали ватными тампонами, а не
оставляли просто открытыми? Ответ поясните.
1) процесс спиртового брожения;
2) в бескислородных условиях в колбе накопился этиловый спирт, являющийся токсичным для дрожжей;
3) брожение (анаэробный метаболизм) энергетически менее эффективно, чем кислородный (аэробный)
метаболизм;
4) одно и то же количество сахаров (питательных веществ) в бескислородных условиях может
обеспечить жизнедеятельность меньшего количества клеток, чем в кислородных условиях;
5) гидрозатворный клапан выпускал из колбы углекислый газ, образующийся при брожении;
6) гидрозатворный клапан не пропускал в колбу воздух (кислород);
7) ватный тампон препятствовал испарению жидкости из колбы;
8) ватный тампон препятствовал попаданию в колбу посторонних микроорганизмов (пыли, частиц).

6.

МОЛОЧНО-КИСЛОЕ БРОЖЕНИЕ
Обратите внимание!
При превращении ПВК в
молочную кислоту
АТФ не образуются!!!
На 2 этапе идет
окисление НАД, который
возвращается в реакцию
гликолиза.
Молочно-кислые бактерии (лактобактерии)
Также происходит в мышечных волокнах животных при ограничении О2
Сбраживается глюкоза до молочной кислоты (лактата)
При этом образуется 2 АТФ.
Протекает в два этапа (1 этап – гликолиз)
*1. C6H12O6 + 2НАД+ + 2АДФ + 2H3PO4 → 2C3H4O3 + 2НАД∙Н+Н+ + 2АТФ.
ПВК
ГЛЮКОЗА
На втором этапе ПВК восстанавливается за счет НАД∙Н+Н+ до молочной кислоты (С3Н6О3), АТФ при этом не
ЛАКТАТДЕГИДРОГЕНАЗА
синтезируется:
2. 2С3Н4О3 + 2НАД∙Н+Н+ → 2С3Н6О3 + 2НАД+.*
ПВК
МОЛОЧНАЯ КИСЛОТА
Накопление молочной кислоты
*Молочная кислота,
снижает рН и является одной из
образовавшаяся в мышцах, с
причин развития утомления мышц.
током крови поступает в
печень, где подвергается
ферментативному
окислению до ПВК.
При наличии кислорода ПВК
может вступать в
кислородный этап
клеточного дыхания.
Кроме того, в клетках
печени под действием
ферментов ПВК может
превращаться в глюкозу,
которая запасается в виде
гликогена либо снова
поступает в мышцы.*
• Молочно-кислые бактерии
используеются для получения
молочно-кислых продуктов:
сметаны, простокваши,
творога…
• Для получения квашенной
капусты, соленых огурцов…
• Поддерживают
естественную микрофлору
кишечника;
• борются с болезнетворными
микробами, попадающими в
организм с пищей или же
образующимися в кишечнике в
результате гнилостных
процессов;
• помогают усваивать
микроэлементы из пищи;

7.

ЛАКТАТДЕГИДРОГЕНАЗА
Общее уравнение молочнокислого брожения:
С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 → 2С3Н6О3 + 2АТФ.
ГЛЮКОЗА
МОЛОЧНАЯ КИСЛОТА

8.

Экспериментатор изучал скорость размножения
молочнокислых бактерий при различной
фиксированной температуре. Для этого он
вносил некоторое количество бактерий в молоко
и подсчитывал количество микроорганизмов в
разных пробах каждые 4 часа. Результаты
эксперимента показаны на графике. За счет
какого метаболического процесса молочнокислые
бактерии получают энергию? Какие продукты
реакции при этом образуются? Какова
положительная роль молочнокислых бактерий в
жизни человека? Приведите два примера.
1) за счет гликолиза (бескислородного расщепления)
ИЛИ
1) молочнокислого брожения;
2) гликолиз: пируват (пировиноградная кислота), АТФ
ИЛИ
2) молочнокислое брожение: лактат (молочная кислота), АТФ;
3) препятствуют процессам гниения;
4) предотвращают размножение патогенных бактерий (во всех полостях человека и на
поверхности кожи);
5) используется в пищевой промышленности (для изготовления кисломолочных продуктов;
при квашении и консервации овощей).

9.

Объясните, почему в клетках мышечной ткани нетренированного человека
после напряжённой физической работы возникает чувство боли. Почему эта
боль проходит быстрее при приеме горячей ванны или массажа?
1) при напряжённой физической работе в клетках мышечной ткани возникает
недостаток кислорода;
2) происходит молочнокислое брожение, в результате которого накапливается
молочная кислота (лактат);
3) молочная кислота вызывает ощущение боли в мышцах;
4) горячая ванна и массаж обеспечивают приток крови к мышцам;
5) кровь уносит избыток лактата ИЛИ кровь обеспечивает приток кислорода
для окисления лактата.

10.

Экспериментатор решил изучить процесс работы
мышц у домовой мыши (Mus musculs). Для этого он
исследовал состояние мышц тренированных и
нетренированных мышей, подвергая их одинаковым
нагрузкам. Результаты эксперимента показаны на
графике. Как, согласно графику, влияет степень
тренированности мышц на количество лактата
(молочной кислоты), образующегося при их работе?
Почему лактат (молочная кислота) образуется в
мышцах при длительной нагрузке? Ответ поясните.
1) у тренированной мыши скорость накопления (количество) лактата (молочной кислоты)
ниже, чем у нетренированной (или наоборот);
2) при длительной нагрузке в мышцах возникает недостаток кислорода (мышцы
испытывают гипоксию);
3) мышцы переходят на анаэробный (бескислородный) метаболизм (молочнокислое брожение),
в ходе которого образуется лактат.

11.

Экспериментатор решил изучить процесс работы мышц у профессиональных
спортсменов и людей, не имеющих в течение длительного времени систематических
физических нагрузок. Он отобрал по 20 восемнадцатилетних юношей в каждую группу
испытуемых и исследовал концентрацию лактата в крови до и после одинаковых
физических нагрузок. Результаты эксперимента показаны в таблице. Как, согласно
результатам эксперимента, степень тренированности мышц влияет концентрацию
лактата в крови после физической нагрузки? Почему концентрация лактата после
нагрузки возрастает? Ответ поясните. Из какого соединения в клетках человека
синтезируется лактат?
1) у тренированных людей концентрация лактата в крови ниже, чем у нетренированных
(или наоборот);
2) при физической нагрузке в мышцах возникает недостаток кислорода (мышцы
испытывают гипоксию);
3) мышцы переходят на анаэробный (бескислородный) метаболизм (молочнокислое
брожение), в ходе которого образуется лактат;
4) лактат синтезируется из пирувата (ПВК, пировиноградной кислоты) ИЛИ лактат
образуется из глюкозы.