Glukose fermentasie reaksie. Tipes, betekenis en produk van fermentasie

Glukosefermentasie is een van die hoofreaksies waardeur geeste geproduseer kan word. Dit kan op verskillende maniere uitgevoer word, in elkeen wat individuele produkte gevorm word. Hierdie proses speel 'n belangrike rol in baie gebiede van ons lewe, van kook en kook van wodka tot die reaksies wat in ons liggaam plaasvind.

storie

Die proses van fermentasie van glukose en ander suikers is deur ou mense gebruik. Hulle het 'n bietjie gebakte kos geëet. Hierdie kos was veiliger, omdat dit alkohol bevat, in die medium waarvan baie skadelike bakterieë doodgemaak is. In antieke Egipte en Babilon het mense reeds geweet hoe om baie suikerbevattende drankies en melk te gis. Toe mense aan die einde van die 18de eeu daarin geslaag het om hierdie proses beter te bestudeer, het hulle tipes en moontlikhede vir verbetering, soos nywerhede soos kvass, brouery en wyn-vodka, baie kwalitatief gegroei.

Soorte fermentasie

Vreemd genoeg is hierdie proses anders. En onderskei tussen die tipes fermentasie van glukose in finale produkte. Daar is dus melksuur, alkohol, sitroensuur, asetoon, oleïensuur en verskeie ander. Kom ons praat 'n bietjie oor elke tipe afsonderlik. Melksuurfermentasie van glukose is die hoofproses in die voorbereiding van produkte soos gekromde melk, suurroom, kefir, maaskaas. Dit word ook gebruik om groente te bewaar en voer 'n sleutelfunksie in ons liggaam uit. In suurstofgebrek word glukose omgeskakel na die finale produk - melksuur, wat pyn in die spiere veroorsaak tydens oefening en effens daarna.

Alkoholiese gisting word gekenmerk deur die feit dat etielalkohol as die finale produk gevorm word. Dit vind plaas met behulp van mikroörganismes - gis. En speel 'n sleutelrol in kook, want buiten die hoofproduk gee alkoholiese gisting glukose koolstofdioksied vry (dit verklaar die fluffiness van die gis toets).

Suurlemoenfermentasie vind plaas, soos dit nie moeilik is om te raai nie, met die vorming van sitroensuur. Dit vind plaas onder die invloed van 'n sekere soort swamme en is deel van die Krebs-siklus, wat die asemhaling van al die selle van ons liggaam verseker.

Acetoon-butylfermentasie is baie soortgelyk aan boterzuur. As gevolg hiervan vorm dit olie-, butyl- en etielalkohole, asetoon en koolstofdioksied. Met olie-suur fermentasie word slegs die suur en koolstofdioksied wat ooreenstem met die naam gevorm.

Nou sal ons alle soorte meer in detail ondersoek, en begin met die mees basiese alkoholfermentasie van glukose. Al die reaksies en nuanses van hul kursus sal in detail ontleed word.

Alkoholiese gisting

Ons sal 'n bietjie meer vertel oor glukose fermentasie, waarvan die vergelyking: C ₆ H ₁₂ O ₆ = 2C ₂ H ₅ OH + 2 CO _{2 is} . Wat kan jy uit hierdie reaksie leer? Ons het twee produkte: etielalkohol en koolstofdioksied. As gevolg van laasgenoemde, sien ons die swelling van die gis toets. En as gevolg van die eerste het ons die geleentheid om 'n onvergeetlike smaak van wyn en wyn te kry. Maar dit is eintlik net 'n vereenvoudigde vergelyking. Die volledige reaksie van glukosefermentasie is meer ingewikkeld, dus kom ons vat dit 'n bietjie dieper.

Daar is 'n proses soos glikolise. Letterlik vertaal sy naam as "splitsing suiker." Dit kom voor in die liggaam, en sy neweproduk is pirodruiwensuur, en die hoof een is adenosien-trifosforsuur (ATP), wat tydens hierdie reaksie van 'n ander verbinding gevorm word. Dit kan gesê word dat ATP 'n draer van energie in die liggaam is, en in werklikheid dien glykolise om ons liggaam met energie te voorsien.

Ons het hierdie proses nie tevergeefs aangeraak nie. Trouens, fermentasie is baie soortgelyk aan glikolise, aangesien die eerste stadium presies dieselfde is vir hulle. Dit kan selfs gesê word dat die reaksie van alkoholiese gisting van glukose 'n voortsetting van glikolise is. Die pyruvaat (pirodruiwensuur) wat tydens laasgenoemde gevorm word, word omgeskakel na asetaldehied (CH3-C (O) H), met die vrystelling van koolstofdioksied as 'n neweproduk. Daarna word die gevolglike produk verminder deur die koënsiem NADH wat in die bakterieë voorkom. Die vermindering lei tot die vorming van etielalkohol.

Dus, die reaksie van glukosefermentasie op etanol is soos volg:

1) C ₆ H ₁₂ O ₆ = 2 C ₃ H ₄ O ₃ + 4 H ⁺

2) C ₃ H ₄ O ₃ = CH _3- COH + CO ₂

3) CH _3- COH + NADH + H ⁺ = C ₂ H ₅ OH + NAD ⁺

NADH dien as 'n reaksie katalisator, en die NAD ⁺ ioon speel 'n sleutelrol in die vroeë stadium van glikolise, en vorm aan die einde van alkoholfermentasie terug na die proses.

Kom ons slaag na die volgende verskeidenheid van die tipe reaksies wat ondersoek word.

Melksuur Glukose Fermentasie

Uit alkohol verskil hierdie spesie deurdat dit nie onder die invloed van gis plaasvind nie, maar met die hulp van melksuurbakterieë. Daarom het ons heeltemal verskillende produkte. Melksuurfermentasie vind ook in ons spiere plaas by hoë vragte en 'n gebrek aan suurstof.

Daar is twee tipes van hierdie proses. Die eerste is homofermenterende fermentasie. As jy ooit die voorvoegsel "homo" gehoor het, dan verstaan jy seker wat dit beteken. Homofermentative fermentasie is 'n proses wat een ensiem insluit. In die eerste fase vind glikolise plaas en pyruviesuur word gevorm. Dan kan die gevolglike pyruvaat (in die oplossing, hierdie suur slegs as ione bestaan) hidrogenering ondergaan met NADH ⁺ H en laktaat dehidrogenase. As gevolg daarvan is die produk van reduksie melksuur, wat ongeveer 90% van alle produkte wat tydens die reaksie verkry word, is. Hierdie samestelling kan egter ook gevorm word in die vorm van twee verskillende isomere: D en L. Hierdie tipes verskil omdat hulle spieëlrefleksie van mekaar is en dus ons liggaam anders beïnvloed. Watter isomeer sal in groter mate gevorm word, bepaal die struktuur van laktaat dehidrogenase.

Kom ons slaag na die tweede soort melksuurfermentasie - heterosfereratief. In hierdie proses neem verskeie ensieme deel, en dit gaan oor 'n meer ingewikkelde pad. As gevolg hiervan word meer verskillende produkte tydens die reaksie gevorm: benewens melksuur, kan ons asynsuur en etielalkohol vind.

So het ons gekyk na die melksuurfermentasie. Dit is die proses waardeur ons die smaak van maaskaas, jogurt, ryazhenka en kefir kan geniet. Kom ons vat die reaksie van melksuurgisting van glukose in die algemeen op en skryf neer: C ₆ H ₁₂ O ₆ = 2 C ₃ H ₆ O ₃ . Dit is natuurlik 'n vereenvoudigde skema van die proses van homofermenterende fermentasie, aangesien selfs die skema van die heteroenzymatiese proses baie ingewikkeld sal wees. Chemici studeer nog steeds die melkfermentasie van glukose en vind sy volle meganismes, so ons het nog baie om te streef.

Suurlemoen-gefermenteerde fermentasie

Reaksies van hierdie tipe fermentasie vind plaas, soos met alkohol, onder die invloed van swamme van 'n sekere stam. Die volledige meganisme van hierdie reaksie is nog nie ten volle verstaan nie, en ons kan slegs staatmaak op sekere vereenvoudigings. Daar is egter voorstelle dat die aanvanklike fase van die proses glikolise is. Dan draai die pirodruiwesuur weer in verskillende sure en kom by suurlemoen. As gevolg van so 'n meganisme, versamel ander sure in die reaksie medium, produkte van onvolledige oksidasie van glukose.

Hierdie proses vind plaas onder die invloed van suurstof. In die algemeen kan dit as die volgende vergelyking geskryf word: 2C ₆ H ₁₂ O ₆ + 3 O ₂ = 2C ₆ H ₈ O ₇ + 4H ₂ O. Voordat hierdie tipe fermentasie ontdek is, het mense sitroensuur onttrek. Druk net die vrugte van die ooreenstemmende boom. In die suurlemoen van hierdie suur is egter nie meer as 15% nie, dus was hierdie metode onbevredigend, en na die ontdekking van hierdie reaksie het al die suur met fermentasie geproduseer.

Olierige fermentasie

Gaan voort na die volgende tipe. Hierdie tipe fermentasie vind plaas onder die werking van boterzuurbakterieë. Hulle is wydverspreid, en die proses wat hulle veroorsaak, speel 'n belangrike rol in biologies belangrike siklusse. Met die hulp van hierdie bakterieë vind die ontbinding van dooie organismes plaas. Vetige suur, wat tydens die reaksies gevorm word, lok die reuk van wassers.

Hierdie tipe fermentasie word in die industrie gebruik. Soos jy dalk raai, kry hulle oliezuur. Haar esters word wyd in parfuum gebruik en het 'n aangename reuk, anders as haar eie. Oliefermentasie is egter nie altyd voordelig nie. Dit kan skade aan groente, geblikte goedere, melk en ander produkte veroorsaak. Maar dit kan gebeur as die oliebakterieë net in die produk kom.

Kom ons analiseer die meganisme van glukose olie fermentasie. Die reaksie is soos volg: C ₆ H ₁₂ O ₆ → CH ₃ CH ₂ CH ₂ COOH + 2 CO ₂ ↑ + 2H ₂ . As gevolg daarvan word energie ook geproduseer, wat die lewensaktiwiteit van die boterzuurbakterieë verseker.

Acetoon-butyl fermentasie

Hierdie tipe is baie soortgelyk aan boterzuur. Nie net glukose nie, maar ook glycerien, en pirodruiwesuur kan op hierdie manier beweeg. Hierdie proses kan in twee fases verdeel word: die eerste (soms genoem suur) is eintlik 'n oliesuurfermentasie. Benewens die olie word asynsuur egter ook vrygestel. As gevolg van die gisting van glukose op hierdie manier kry ons produkte wat na die tweede stadium (asetonobutiel) gaan. Aangesien die hele proses ook onder die werking van bakterieë plaasvind, veroorsaak versuring van die medium (toename in die konsentrasie van sure) die vrystelling van spesiale ensieme deur bakterieë. Hulle veroorsaak 'n reaksie vir die omskakeling van glukosefermentasieprodukte na n-butanol (butielalkohol) en asetoon. Daarbenewens kan sommige etanol gevorm word.

Ander tipes fermentasie

Benewens hierdie vyf tipes van hierdie proses, is daar verskeie meer. Byvoorbeeld, dit is asetiese fermentasie. Dit vind ook plaas onder die werking van baie bakterieë. Hierdie tipe fermentasie kan vir nuttige doeleindes gebruik word wanneer dit gepluk word. Dit beskerm voedsel van patogene en gevaarlike bakterieë. Alkaliese of metaangisting word ook onderskei. In teenstelling met vorige tipes, kan hierdie tipe fermentasie uitgevoer word vir die meeste organiese verbindings. As gevolg van 'n groot aantal komplekse reaksies word organiese stowwe verdeel in metaan, waterstof en koolstofdioksied.

Biologiese rol

Gisting is die oudste metode om energie deur lewende organismes te verkry. Sommige wesens produseer organiese stowwe, wat energie ontvang, terwyl ander hierdie stowwe vernietig, terwyl hulle ook energie ontvang. Ons hele lewe word hierop gebou. En in elkeen van ons gaan fermentasie in een of ander vorm voort. Soos hierbo genoem, vind melksuurgisting plaas in spiere met intensiewe opleiding.

Wat nog te lees?

As jy belangstel in die biochemie van hierdie baie interessante proses, is dit die moeite werd om met skoolhandboeke oor chemie en biologie te begin. In baie universiteitshandboeke word so gedetailleerde materiaal uiteengesit dat jy na die lees daarvan net 'n deskundige op hierdie gebied kan word.

gevolgtrekking

So het ons tot die einde gekom. Ons het alle soorte glukose fermentasie en algemene beginsels van hierdie prosesse nagegaan, wat 'n baie belangrike rol speel in die funksionering van lewende organismes en in ons bedryf. Dit is moontlik dat ons in die toekoms verskeie ander tipes van hierdie ou proses sal oopmaak en leer hoe om dit te gebruik tot voordeel van onsself, net soos met diegene wat ons reeds ken.