Типы биологического окисления - полное и неполное окисление

1. Типы биологического окисления - полное и неполное окисление

     Большинство аэробных микроорганизмов окисляет органические питательные вещества в процессе дыхания до СО2 и воды. Поскольку в молекуле СО2 достигается высшая степень окисления углерода, в этом случае говорят о полном окислении и отличают этот тип дыхания от не полных окислений, при которых в качестве продуктов обмена выделяются частично окисленные органические соединения.

 Под полным окислением имеется в виду лишь то, что не происходит выделения каких-либо органических веществ; но это вовсе не означает, что окисляется весь поглощенный субстрат. В каждом случае значительная часть субстрата (40-70%) ассимилируется, т.е. превращается в вещества клеток.

Конечными продуктами «неполных окислений» могут быть уксусная, глюконовая, фумаровая, лимонная, молочная кислоты и ряд других соединений. Поскольку эти продукты сходны с теми, которые образуются при брожениях (пропионовая, масляная, янтарная, молочная кислоты и др.), а также в связи с тем, что при промышленных процессах брожения необходимы специальные технические устройства (ферментеры), неполные окисления называют также «окислительным брожением» или «аэробной ферментацией». Слова «брожение» и «ферментация» в этом случае отражают скорее технологический аспект.

К неполным окислениям также причисляется простое отщепление водорода от субстрата и использование микроорганизмов для катализа некоторых реакций, не имеющих для них какого-либо значения в обычных условиях.

Выделение тепла, явления термогенеза и биолюминесценции (свечения)

Термогенез – это выработка организмом тепла для поддержания постоянной температуры тела и обеспечения работы всех его систем, начиная от функционирования внутриклеточных процессов, и вплоть до обеспечения кровообращения, переваривания пищи,  возможности двигаться и т.д..

Люди, склонные к полноте, имеют замедленный  обмен веществ, их система термогенеза  разрегулирована. Это выражается, в  частности, в зябкости тела. Вместо того, чтобы вырабатывать из пищи тепло, организм запасает поступащую энергию в виде жировой ткани. 

Термогенез  можно стимулировать потреблением белковой и углеводистой пищи (но не сахара). Жиры, напротив, не способствуют термогенезу. Но жир, содержащийся в  рыбе и оливковое масло в очень  умеренных количествах полезны.

Повышают термогенез: кофе (в количестве не более 3-4 чашек  в день, если Вам не противопоказан кофеин), зеленый чай, жгучий красный перец.

Биолюминесце́нция — способность живых организмов светиться, достигаемая самостоятельно или с помощью симбионтов. Название происходит от греческого слова «биос», что означает жизнь, и латинского «люмен» — свет. Свет создаётся у более высоко развитых организмов в специальных светящихся органах (напр., в фотофорах рыб), у одноклеточных эукариот — в особых органоидах, а у бактерий — в цитоплазме. Биолюминесценция основывается на химических процессах, при которых освобождающаяся энергия выделяется в форме света. Таким образом, биолюминесценция является особой формой хемилюминесценции.

Аккумуляция энергии в АТФ

2.АТФ – это универсальное топливо всех живых клеток. Аккумуляция энергии в виде АТФ просто необходима, т.к. энергия выделяется в одно время, а используется в другое, вырабатывается в одном месте, а потребляется в другом. АТФ как аккумулятор энергии позволяет организму использовать полученную энергию в различных органах и в любое время, вне зависимости от создавшейся ситуации. При больших и сверхмаксимальных нагрузках выработка энергии осуществляется уже с помощью кислорода.Одна молекула глюкозы расщепляется на 2 молекулы молочной кислоты. При этом выделяется энергия, которая аккумулируется в виде 2 – х молекул АТФ.  Глюкоза распадается на более простые чем молочная кислота части и вступает в наружной мембране в цикл Кребса.

2. Практическое  значение плесневых грибов (получение  органических кислот, ферментов, антибиотиков)

       Плесневые грибы - различные грибы, относящиеся к микромицетам ((от греч. mikros - маленький и mykes - гриб) - грибы и грибообразные организмы микроскопических размеров.).Микроскопические грибы – микромицеты – составная часть практически любой экосистемы. Микромицеты занимают в них самые разнообразные эколого – трофические ниши. Распространены микроскопические грибы повсеместно: в почве, в воздухе, морских и пресных водоемах, на поверхности и внутри тканей растений, на растительных и животных остатках, а так же в жилищах людей. Обильное развитие микромицетов в зданиях наблюдается при высокой влажности воздуха, а так же при наличии субстратов с большой влагоемкостью. 

     Органические кислоты- широко используют в пищевой и фармацевт ческой промышленности, в технике и в качестве химического сырья. Отдельные органические кислоты (лимонную, яблочную) можно получать экстракцией из природного растительного сырья; другие (уксусную, молочную) – в процессах органического синтеза. Более 50 органических кислот могут быть получены на основе микробиологического синтеза. Для технических нужд органические кислоты получают химическим путем; применяемые в пищевой и фармацевтической промышленности в различных биотехнологических процессах. Это производства лимонной, молочной, уксусуной, итаконовой, пропионовой и глюконовой органиче-ских кислот; (молочная и уксусные кислоты производятся также и химии ческим путем).

      Ферменты. Продуцентами ферментов служат многочисленные представители микроскопических грибов, некоторые актиномицеты и др. бактерии. Технология получения ферментных препаратов упрощается, если фермент продуцируется в питательную среду. При выделении внутриклеточных ферментов необходимо предварительно разрушить клетки микроорганизмов. Для исследовательских работ, аналитических целей и т. п. обычно получают ферменты в виде гомогенных (индивидуальных) белков. При промышленной переработке сельскохозяйственного сырья в пищевой промышленности иногда применяют комплексные ферментные препараты. Так, при переработке раститительного сырья ферментный комплекс должен содержать целлюлазы, гемицеллюлазы, пектиназы, протеазы и некоторые другие ферменты. Один из важнейших ферментов, получаемый с помощью микробиологического синтеза - глюкоизомераза, катализирующая изомеризацию глюкозы во фруктозу. Образующийся глюкозо-фруктозный сироп используют в пищевой промышленности вместо сахарозы.

      Антибиотики. Большинство антибиотиков накапливаются вне клеток микроорганизма-продуцента, которыми в основном являются актиномицеты, некоторые грибы и бактерии (главным образом их мутантные формы). Антибиотики, употребляемые преимущественно в медицине, подвергаются высокой степени очистки. Антибиотики для лечения сельскохозяйственных животных имеют специфическую активность относительно наиболее распространенных для них заболеваний, например гельминтозов, кокцидиозов и др. Для добавки в корма обычно выпускают концентрат среды, после выращивания в ней продуцента, иногда вместе с биомассой, содержащей значительное количество других продуктов обмена веществ продуцента, в т.ч. витамины, аминокислоты. нуклеотиды и др.