химический каталог




БРОЖЕНИЕ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

БРОЖЕНИЕ, ферментативное расщепление органических веществ, преимущественно углеводов. Может осуществляться в организме животных, растений и многие микроорганизмов без участия или с участием О2 (соответственно анаэробное или аэробное Б.).

В результате окислит.-восстановит. реакций при БРОЖЕНИЕ освобождается энергия (главным образом в виде АТФ) и образуются соединение, необходимые для жизнедеятельности организма. Некоторые бактерии, микроскопич. грибы и простейшие растут, используя только ту энергию, которая освобождается при БРОЖЕНИЕ Общий промежуточные продукт у многие видов БРОЖЕНИЕ - пировиноградная кислота СН3С(О)СООН, образование которой из углеводов в большинстве случаев протекает таким же путем, как в гликолизе. Некоторые виды БРОЖЕНИЕ, происходящие анаэробно под действием микроорганизмов, имеют важное практическое значение.

Спиртовое БРОЖЕНИЕ осуществляется обычно с помощью дрожжей рода Saccharomyces и бактерий рода Zimomonas по схеме:

где НАД(Ф)Н и НАД(Ф) - соответственно восстановленная или окисленная формы никотинамидадениндинуклеотида или никотинамидадениндинуклеотидфосфата. Первая стадия процесса катализируется ферментом пируватдекарбоксилазой, вторая - алкогольдегидрогеназой. Этот вид БРОЖЕНИЕ используют для пром. получения этанола, а также в виноделии, пивоварении и при подготовке теста в хлебопекарной промышлености. В присут. О2 спиртовое БРОЖЕНИЕ замедляется или прекращается и дрожжи получают энергию для жизнедеятельности в результате дыхания.

Молочнокислое БРОЖЕНИЕ вызывается бактериями родов Lactobacillus и Streptococcus. При гомоферментативном типе БРОЖЕНИЕ молочная кислота образуется непосредственно из пировиноградной в НАД-зависимой реакции, катализируемой лактатдегидрогеназой. При гетероферментативном БРОЖЕНИЕ метаболизм глюкозы до глицеральдегид-3-фосфата осуществляется по фосфоглюконатному пути по схеме:

где АТФ - аденозинтрифосфат, АДФ - аденозиндифосфат. Затем глицеральдегид-3-фосфат по тому же пути, как в гликолизе, окисляется до молочной кислоты. Образующийся смешанный ангидрид уксусной и фосфорной кислот превращается в уксусную кислоту или восстанавливается до этанола:

Молочнокислое БРОЖЕНИЕ играет важную роль при получении различные молочных продуктов (кефира, простокваши и др.), квашении овощей, силосовании кормов в с. х-ве; гомоферментативный процесс используют для пром. синтеза молочной кислоты. Пропионовокислое БРОЖЕНИЕ идет под действием пропио-новокислых бактерий:

где SKoA-остаток кофермента A (KoASH), ФАДН и ФАД - соответственно восстановленная и окисленная формы флавинадениндинуклеотида, ~ высокоэргич. связь. Синтез пропионил-КоА катализируется метилмалонил-КоА-карбоксилтрансферазой (кофермент - биотин), а пропионовой кислоты -транстиоэстеразой. Образующийся сукцинил-КоА под действием L-метилмалонил-КоА-мутазы (кофермент - витамин В12) превращается в метилмалонил - КоА, который снова вовлекается в процесс. Параллельно с основными реакциями под действием пируватдегидрогеназы происходит окислит. декарбоксилирование пировиноградной кислоты:

Пропионовокислое БРОЖЕНИЕ используется в молочной промышлености при изготовлении многие твердых сыров. Маслянокислое БРОЖЕНИЕ осуществляется под действием спорообразующих бактерий рода Clostridium по схеме:

Синтез ацетил-КоА катализируется комплексом ферментов с участием ферродоксина и тиаминдифосфата (тиаминпирофосфата). Из промежуточные продуктов некоторые маслянокислые бактерии синтезируют бутанол, ацетон и изопропанол (т.н. ацетоно-бутиловое Б.):

В результате деятельности маслянокислых бактерий Clostridium Kluyreri возможен синтез масляной кислоты из этанола и уксусной или пропионовой кислоты. Механизм реакции связан с окислением этанола до СН3С(О) ~ SKoA, который превращается в масляную кислоту. Капроновая кислота образуется в результате взаимодействие бутирил-КоА с ацетил-КоА.

Маслянокислое БРОЖЕНИЕ приводит к порче пищевая продуктов, вспучиванию сыра и банок с консервами. Раньше использовалось для получения масляной кислоты, бутилового спирта и ацетона. Метановое БРОЖЕНИЕ начинается с разложения сложных в-в (например, целлюлозы) до одно- или двууглеродных молекул (СО2, НСООН, СН3СООН и др.), которое осуществляют микроорганизмы, живущие в симбиозе с метанообразующими бактериями. Последние синтезируют метан по схеме:

Восстановление СО2 до группы СН3 происходит с участием тетрагидрофолиевой кислоты (ТГФ), затем группа СН3 переносится на витамин В12, где с участием НАДН и АТФ восстанавливается до СН4. В восстановлении др. субстратов ТГФ не участвует.

Метановое БРОЖЕНИЕ в природе происходит в заболоченных водоемах. Используется в пром. и бытовых очистных сооружениях для обезвреживания органическое веществ сточных вод. Образующийся при этом метан (главным образом в смеси с СО2) используется как топливо.

При аэробном БРОЖЕНИЕ образующийся из пировиноградной кислоты ацетил-КоА конденсируется со щавелевоуксусной кислотой с образованием лимонной, которая претерпевает дальнейшие превращения в цикле трикарбоновых кислот. Суммарное уравение этого процесса:

Продуктами аэробного БРОЖЕНИЕ могут быть метаболиты цикла трикарбоновых кислот: лимонная, янтарная, фумаровая и др. В норме они не накапливаются, однако имеются штаммы, главным образом микромицетов, способные накапливать эти соединение в больших кол-вах. Например, при лимоннокислом БРОЖЕНИЕ выход продукта может достигать 70%, что обусловлено повыш. активностью в микроорганизме цитратсинтетазы. Интенсивное накопление фумаровой кислоты происходит при функционировании цикла трикарбоновых кислот и глиоксилатного цикла.

Под действием некоторых аэробных микроорганизмов происходит БРОЖЕНИЕ, при котором углеродный скелет субстрата не подвергается изменениям. К такому виду БРОЖЕНИЕ, в частности, относится образование уксусной кислоты из этанола (уксуснокислое Б.) под действием уксуснокислых бактерий:

См. также Гидролизные производства.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
камин connemara
привод воздушной заслонки gma 321.1/4n
Fossil ES3083
приемная станция xc 1005-a

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(25.02.2017)