Конспект лекций по основам промышленной микробиологии, а также контрольные и тестовые зада
жүктеу/скачать 1,69 Mb. Pdf көрінісі
|
Основы промышленной микробиологии
|
2.3 Метаболизм дрожжевой клетки В основе жизнедеятельности любого организма лежат процессы обмена веществ, для протекания которых требуется постоянный и не- прерывный приток энергии. Большинство организмов для поддержа- ния своей жизнедеятельности используют энергию, освобождающуюся во время диссимиляции органических веществ, в первую очередь саха- ра. В дрожжевой клетке диссимиляция сахара может происходить либо аэробным (дыхание), либо анаэробным (брожение) путём (рисунок 6). Для развития, роста и размножения дрожжевая клетка нуждается в питательных веществах, растворимых в воде. Цитоплазматическая мембрана пропускает питательные вещества в клетку и препятствует их возвращению в среду. Вода свободно проникает в клетку и уходит из неё. В водных растворах с небольшой концентрацией веществ все- гда устанавливается некоторый приток воды в клетку. Вода создаёт давление внутри клетки, и протоплазма оказывается плотно прижатой к эластичным внутренним стенкам клетки. При таком состоянии, называемом тургором , все процессы обмена в дрожжевой клетке про- текают быстро. Питательные вещества под действием ферментов клет- ки включаются в различные продукты обмена. Основными процесса- ми, характеризующими жизнедеятельность дрожжей, являются асси- миляция (анаболизм) и диссимиляция (катаболизм) . При ассимиляции клетки перерабатывают питательные вещества в соединения, используемые для синтеза. Диссимиляция представляет собой процесс преобразования и распада веществ в организм, который сопровождается выделением энергии. Эта энергия используется в про- цессе синтеза и поддержания жизнедеятельности клеток. Дрожжи, развиваясь на сахаросодержащих средах без доступа воздуха, осуществляют сбраживание глюкозы до этанола и углекисло- го газа. Процесс аэробного дыхания, при котором сахар окисляется до углекислого газа и воды, протекает в присутствии воздуха. Оба про- цесса являются экзотермическими. При спиртовом брожении в дрож- жевых клетках энергии выделяется в 22 раза меньше, чем при дыха- нии. Сбраживание глюкозы дрожжами является анаэробным процес- сом, хотя сами дрожжи – аэробные микроорганизмы. В анаэробных условиях брожение протекает интенсивно, но роста дрожжей практи- чески не наблюдается. При доступе воздуха брожение ослабевает и 31 интенсифицируется дыхание и размножение дрожжей. При хорошей аэрации спиртовое брожение практически прекращается. При аэроб- ном дыхании дрожжи получают необходимую энергию при меньшем расходе сахара. Рисунок 6 – Общая схема метаболизма дрожжей Расщепление сахаров происходит по циклу Кребса. Образующая- ся при этом щавелевоуксусная кислота может реагировать с аммиаком, превращаясь в аспарагиновую кислоту, являющуюся основой белковой структуры клетки. Другой путь питательного превращения углеводов – пентозофосфатный цикл. Предполагается, что основное значение этого 32 цикла – снабжение живого организма пентозами, необходимыми для синтеза нуклеиновых кислот и накопления биомассы. Основная роль в синтезе белка принадлежит нуклеиновым кислотам. В их состав вхо- дят пуриновые или пиримидиновые основания, сахар (пентоза) и фос- форная кислота. Синтез белков происходит на рибосомах клеток за счет энергии, выделяющейся при диссимиляции. В улавливании и ис- пользовании этой энергии клеткой участвуют макроэргические соеди- нения, и в первую очередь аденозинтрифосфорная кислота. Фермента- тивный синтез белка в живых системах начинается с процесса активи- рования аминокислот. Для каждой аминокислоты существует свой фермент. Дрожжи рода Saccharomyces не ассимилируют нитраты, так как не имеют ферментов, способных восстанавливать их до ионов аммо- ния. Дрожжи вида Saccharomyces cerevisiae в аэробных условиях ис- пользуют глюкозу, фруктозу, сахарозу, мальтозу, на 1/3 раффинозу, очень медленно используют галактозу. Способность к использованию L-сорбозы, трегалозы, мелецитозы, инулина, L-арабинозы, D-рибозы, глицерина, D-маннита, D-сорбита, α -метил-6-глюкозида и молочной кислоты варьирует. В анаэробных условиях трегалозу не используют. Не ассимилируют целлобиозу, лактозу, мелибиозу, крахмал, ксилозу, D-арабинозу, L-рамнозу, эритрит, рибит, дульцит, салицин, янтарную и лимонную кислоты, инозит. Штаммы имеют различную способность расти на средах в отсутствие витаминов. Органические кислоты меласс и глицерин ассимилируются дрожжами в присутствии моно- и дигли- церидов. Некоторые виды дрожжей (не сахаромицеты) способны утилизи- ровать полисахариды, чаще всего инулин и крахмал. Известны дрожжи, растущие на средах с углеводородами и некоторыми спирта- ми, в том числе метанолом и этанолом, а также органическими кисло- тами и другими углеродными cyбстратами. В качестве источника азота дрожжи используют обычно соли аммония, аминокислоты, небольшие пептиды, реже нитраты и нитри- ты. Некоторые виды нуждаются в одном или более витаминах (чаще в биотине и тиамине), другие способны все необходимые для роста ви- тамины синтезировать сами. жүктеу/скачать 1,69 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|