Семестровая работа. Брожение. Витамин В15. Шпилевая РХТ-349 Вариант 16 Семестровая работа. Контрольная работа по основам биохимии Вариант 16 студентка группы рхт 349 Шпилевая Ксения Романовна Проверила
 Скачать 43.95 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Волгоградский государственный технический университет Химико-технологический факультет Кафедра «Промышленная экология и безопасность жизнедеятельности» Контрольная работа по основам биохимии Вариант № 16 Выполнила: студентка группы РХТ – 349 Шпилевая Ксения Романовна Проверила: К. т. н., доцент Колотова Ольга Владимировна Волгоград, 2022 Оглавление 1.1 Брожение 2 1.2 Роль анаэробного распада глюкозы для промышленности 4 1.3 Образование конечных продуктов. Химизм реакций 5 2.1 Общая характеристика. Биохимические функции 9 2.2 Симптомы и причины гиповитаминоза 12 Если человек серьезно болен, подвергается высоким нагрузкам и имеет признаки расстройства микрофлоры, то у него может возникнуть дефицит витамина В15. 12 2.3 Симптомы и причины гипервитаминоза 12 1 Брожение. Роль анаэробного распада глюкозы для промышленности. Образование конечных продуктов. Химизм реакций. 1.1 Брожение Брожение в широком смысле слова можно определить, как процесс обмена веществ. Это важнейшее специфическое свойство, характеризующее жизнедеятельность микроорганизма. Обмен веществ складывается из двух противоположных процессов: с одной стороны, в клетке микроорганизма постоянно идут процессы распада (энергетический обмен) составных частей протоплазмы (диссимиляция), с другой стороны – восстановление (пластический обмен) химического состава клетки за счет веществ, поступающих из внешней питательной среды (ассимиляция). Они между собой взаимосвязаны. При этом образуются различные продукты обмена веществ: этиловый спирт, органические кислоты, СО2, метан, водород, ацетон и др. Брожение – биохимический процесс, основанный на окислительно-восстановительных превращениях органических соединений в анаэробных условиях. В ходе брожения происходит образование АТФ за счёт субстратного фосфорилирования. При брожении субстрат окисляется не полностью, поэтому брожение энергетически малоэффективно в сравнении с дыханием, в ходе которого АТФ образуется не за счёт субстратного фосфорилирования, а за счёт окислительного фосфорилирования. Различают два типа брожения: анаэробное и аэробное. К первому типу относятся спиртовое, ацетоно-бутиловое и молочнокислое брожение. Второй тип получил название окислительного брожения. Жизнедеятельность микроорганизмов в этом случае связана с использованием молекулярного Оз, в соответствии с чем и конечные продукты получаются окисленными (лимонная, глюконовая или уксусная кислота).[1] Брожение осуществляют многие микроорганизмы, так называемые бродильщики, как прокариотические, так и эукариотические. В качестве субстрата в процессах брожения могут выступать различные органические соединения, в которых углерод окислен не полностью: углеводы, спирты, органические кислоты, аминокислоты, гетероциклические соединения. Продуктами брожения также выступают органические вещества: органические кислоты (молочная, уксусная, масляная и другие), спирты, ацетон, также могут выделяться газы: улекислый газ, водород, аммиак, сероводород, метилмеркаптан, а также образовываться различные жирные кислоты. Типы брожения принято именовать по основному выделяемому продукту. В процессе брожения выделяют два этапа: окислительный, при котором специальные ферменты отрывают электроны от субстрата и передают их на временный переносчик (например, NAD+). Высвобождающаяся в ходе этого процесса энергия запасается в виде АТФ. восстановительный, при котором образовавшееся промежуточное соединение восстанавливается за счёт переноса на него электронов и протонов с временного переносчика. Восстановленные органические соединения выделяются микроорганизмами во внешнюю среду. Как правило, в ходе брожения молекула субстрата расщепляется, а одни и те же соединения служат и донорами, и акцепторами электронов. Известно и сопряжённое сбраживание, при котором донорами и акцепторами электронов являются разные вещества. Так, при сбраживании некоторых аминокислот одна аминокислота окисляется, а другая – восстанавливается.[2] 1.2 Роль анаэробного распада глюкозы для промышленности Гликолиз - это последовательность реакций, в результате которых глюкоза распадается на две молекулы пировиноградной кислоты (пирувата) (аэробный гликолиз) или две молекулы молочной кислоты (лактата) (анаэробный гликолиз). Анаэробный гликолиз – это расщепление глюкозы в отсутствии или при недостаточном количестве кислорода. Анаэробный гликолиз включает те же реакции, что и аэробный гликолиз до пирувата, но с последующим превращением пирувата в лактат. Суммарное уравнение процесса:  Рассмотрим роль данного процесса в промышленности Гликолиз широко применяется в пищевой промышленности. Например, получение этанола и содержащих его продуктов винно-водочной промышленности, в ходе которого дрожжи с помощью набора ферментов гликолиза превращаю сахар в пируват и далее при действии пируватдекарбоксилазы и алкогольдегидрогеназы – в этиловый спирт. Также, в основе применения различных видов молочнокислых бактерий в молочной промышленности лежит их способность осуществлять гликолиз и восстановление пирувата с помощью лактатдегидрогеназы. Молочнокислое брожение – основной процесс при производстве кисломолочных продуктов, сыров, кислосливочного масла. Спиртовое брожение происходит при выработке кефира и кумыса. Пропионовокислое брожение играет важную роль в созревании сыров с высокой температурой второго нагревания (швейцарский, советский и др.). Маслянокислое брожение при производстве молочных продуктов нежелательно, так как является причиной появления в кисломолочных продуктах неприятного, вкуса и запаха, а в сырах – вспучивания. Гликолиз – один из универсальных процессов, так как с него начинается дыхание, спиртовое и молочнокислое брожения а также другие биохимические процессы. 1.3 Образование конечных продуктов. Химизм реакций В зависимости от накапливающихся при брожении веществ различают спиртовое, молочнокислое, пропионовокислое, маслянокислое брожение и др. Спиртовое брожение – это процесс расщепления сахаров микробами с образованием спирта и углекислого газа. Основные возбудители спиртового. Брожения – дрожжи – участвуют в жизни человека. Они необходимы для получения этилового спирта, пива, вина, а также хлебопечения. В процессе спиртового брожения наряду с основным продуктом – этанолом – образуются побочные продукты: глицерин, высшие спирты, сивушные масла, альдегиды, органические кислоты, эфиры, углекислый газ. Уравнение спиртового брожения выглядит следующим образом:  Спиртовое брожение протекает при кислых значениях рН 4 – 4,5. При подщелачивании среды до pН 8 или введении в среду сульфита (или бисульфита) натрия дрожжи в качестве основного продукта брожения накапливают не спирт, а глицерин (до 40% по отношению к сброженному сахару). Это так называемая глицериновая форма спиртового брожения:  Молочнокислое брожение представляет собой процесс расщепления микроорганизмами сахаров с образованием молочной кислоты. Молочнокислые бактерии делят на две большие группы: 1. Гомоферментативные, образующие в основном (не менее 85 – 90%) молочную кислоту и лишь ничтожные количества других продуктов (летучих кислот, этилового спирта и углекислоты). Брожение вызывается молочнокислыми бактериями семейства Lactobacillus, Streptococaceae. Этот тип молочнокислого брожения можно представить следующим общим уравнением:  Гомоферментативные бактерии вызывают гомоферментативное брожение, расщепление глюкозы (гликолиз) по ЭМП-пути (Эмбдена — Мейергофа — Парнаса). Образовавшаяся пировиноградная кислота восстанавливается в молочную кислоту, так как гомоферментативные молочнокислые бактерии содержат в клетках фермент лактатдегидрогеназу. 2. Гетероферментативные, образующие, благодаря разнообразию имеющихся у них ферментов из сахара, кроме молочной кислоты, и другие продукты брожения (уксусную кислоту, этиловый спирт, диоксид углерода, некоторые виды образуют еще янтарную кислоту, водород, ароматические вещества). Схематически процесс гетероферментативного молочнокислого брожения можно выразить уравнением  Гетероферментативные молочнокислые бактерии не имеют основных ферментов – альдолазы и триозофосфатилазы, поэтому расщепление идет по ГМФ-пути и заканчивается по ЭМП-пути. 3. Бифидоброжение — вызывается бифидобактериями, из глюкозы образуются уксусная и молочная кислоты:  Пропионовокислое брожение осуществляют бактерии семейства Propionibacterium, более известны из которых Propionibacterium freudenreichii и Propionibacterium acidi-propionici. Пропионовокислье, или пропионовые бактерии были выделены из в 1878 г. Фитцем. Это грамположительные неподвижные искривленные полиморфные палочки, удлиненные, кокковидные, разветленные, спор не образуют. Клетки располагаются одиночно, парами, цепочками, группами. Пропионовокислое брожение – это превращение молочной кислоты и её солей или сахара в пропионовую и уксусную кислоты с выделением углекислого газа и воды:   Пропионовокислые бактерии сбраживают углеводы по пути Эбдена — Меергофа — Парнаса до стадии пировиноградной кислоты. Взависимости от факторов пировиноградная кислота может окисляться в уксусную СНЗСООН и СО2), восстанавливаться в молочную, карбоксилироваться (присоединением СО2) в щавелевоуксус-ную, которая через яблочную и фумаровую восстанавливается до янтарной кислоты. Пропионовая кислота образуется восстановлением пировиноградной или молочной кислоты, либо карбоксилированием (отнятием СО2) янтарной кислоты. Пропионовокислые бактерии требовательны к пище (источнику белка, азота и витаминов), не развиваются ниже рН 5.0, дезаминируют аминокислоты, выделяют жирные кислоты, являются ингибиторами микромицетов, предотвращая плесневение. Маслянокислое брожение — процесс анаэробного превращения сахаров с образованием масляной кислоты, углекислого газа и водорода. Вызывается облигатными (строгими) анаэробами семейства Bacillaceaeрод Clostridium. Это крупные грамположительные палочки, образующие устойчивые споры, при формировании которых киетка принимает вид веретина или барабанной палочки. Этот вид брожения применяют для производства масляной кислоты, которая широко используется в промышленности.[3] Суммарное уравнение брожения имеет вид:  2 Витамин В15 (пангамовая кислота): общая характеристика (распространение в природе, структура витамина и кофактора); биохимические функции; причины и симптомы гипер – и авитоминоза 2.1 Общая характеристика. Биохимические функции  Витамин B15 - физиологически активное водорастворимое соединение, обладающее витаминоподобными свойствами. Не доказано, что недостаточность пангамовой кислоты в организме человека ведет к нарушению обмена веществ, следовательно, она не является витамином, правильнее называть ее витаминоподобным веществом. С химической точки зрения пангамовая кислота представлена эфиром глюконовой кислоты и демитилглицина. Химическая формула N, N-диметилглицингидрохлорид ((CH3)2 NCH2 COOH; эфир D-глюконовой и диметиламиноуксусной кислот). Разрушается в воде и под воздействием света. Пангамовая кислота достаточно широко распространена в продуктах питания. Источники растительные: семена растений (тыква, кунжут, подсолнечник), пивные дрожжи, цельный коричневый рис, цельное зерно, дыня и арбуз, косточки абрикосов, орехи, миндаль. Источники животные: печень, кровь. Служит источником свободных метильных групп. Улучшает липидный обмен, снижает уровень холестерина в крови. Участвует в окислительных процессах, повышает усвоение кислорода тканями, устраняет гипоксию, ускоряет восстановительные процессы, увеличивает продолжительность жизни клеток. Стимулирует работу надпочечников, печени. Защищает печень от цирроза. Стимулирует синтез белков. Повышает содержание креатинфосфатов мышцах и гликогена в печени и мышцах (креатинфосфат играет важную роль в нормализации фенкциональной способности мышц и в оптимизации энергитических процессов в целом). Обладает противовоспалительным, антигиалуронидазными свойствами, дает сосудорасширяющий и ганглиоблокирующий эффекты. Стимулирует иммунные реакции. Обладает детоксицирующими свойствами, снижает потребность в алкоголе и предотвращает похмелье. Функции пангамовой кислоты: участвует в обмене жиров - снижает уровень холестерина в крови, стимулирует процесс утилизации жира в печени, уменьшает риск развития гепатоза и цирроза и помогает в лечении данных заболеваний; участвует в окислительно-восстановительных процессах организма - повышает использование кислорода в тканях, увеличивает продолжительность жизни клеток, обладает противовоспалительным и сосудорасширяющим свойством, положительно влияет на работу сердца; стимулирует синтез белков - увеличивает содержание креатинфосфата и гликогена, снижает утомляемость мышц и повышает работоспособность, ускоряет восстановительные процессы; является мощным антиоксидантом - стимулирует работу печени и надпочечников, выводит из организма токсины и продукты распада алкоголя и некоторых лекарств; повышает иммунитет и устраняет явления дистрофии. Точная суточная потребность человека в пангамовой кислоте не установлена, но ориентировочно считается, что для взрослого человека она составляет 1-2 мг в сутки. По имеющимся в настоящее время данным витамин В15 повышает усвоение кислорода тканями. Немаловажное значение имеет способность пангамовой кислоты и ее кальциевой соли (пангамата кальция) улучшать жировой обмен. Витамин В15 в настоящее время нашел широкое применение в медицине, так как установлена его высокая биологическая активность и вместе с тем безвредность для организма. Препарат витамина В15 рекомендуют для лиц пожилого возраста при разных формах заболевания атеросклероза, а также некоторых кожных заболеваниях. Химическое строение и состав пангамовой кислоты выяснены и подтверждены синтезом. Однако не установлено синтезируется ли пангамовая кислота в организме или она должна обязательно поступать извне.[4] Водорастворимый витамин. Способствует увеличению скорости процесса восстановления после тренировок, увеличивает работоспособность тканей и органов. Дефицит может вызвать нервные расстройства. Избыток иногда может появляться бессонница и раздражительность.[5] 2.2 Симптомы и причины гиповитаминоза Если человек серьезно болен, подвергается высоким нагрузкам и имеет признаки расстройства микрофлоры, то у него может возникнуть дефицит витамина В15. В этом случае лучшим вариантом действий будет купить витамин В15 в виде БАДа и начать его прием. Симптомы гиповитаминоза: повышенная утомляемость, плохое состояние кожи, раздражительность, нарушение выработки гормонов (калоризатор). При недостатке пангамовой кислоты в организме могут отмечаться нервные расстройства, нарушения работы желез, недостаточность снабжения тканей организма кислородом и заболевания сердечно-сосудистой системы (следует учитывать, что исследования были ограничены). 2.3 Симптомы и причины гипервитаминоза Гипервитаминоз возникает в основном у лиц пожилого возраста, которые слишком активно применяли витамин В15. Симптомы избытка В15: нарушение сна, головные боли, учащенное сердечное сокращение, общее плохое самочувствие. В естественных условиях, а также при умеренном потреблении витамина в составе биологически-активных добавок переизбыток витамина невозможен. Список использованный источников 1. Белокурова Е. С., Иванченко О. Б. Биотехнология продуктов растительного происхождения: Учебное пособие. – СПб.: Издательство «Лань», 2019. – 232 с. 2. Куранова Н. Г., Купатадзе Г. А. Микробиология. Часть 2. Метаболизм прокариот. — М.: Прометей, 2017. — 100 с. 3. Сахарова 0. В. Общая микробиология и общая санитарная микробиология : учебное пособие / О. В. Сахарова, Т. Г. Сахарова. — 2 изд., испр. — Санкт-Петербург : Лань, 2019. — 224 с. 4. Никифорова, Т.А. Введение в технологии производства продуктов питания: конспект лекций: в 2 Ч. Часть 1 / Т.А. Никифорова, Е.В. Волошин; Оренбургский гос. ун-т. Оренбург: ОГУ, 2015 — 135 с. 5. Фёдорова Т.Ю. Сибгатулина Ф.Р. Общие основы теории физической культуры и спорта. Часть Ш: Учебное пособие. – М.: РУТ (МИЙТ), 2020. — 140 с. |