Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

PŘEMĚNY C-LÁTEK 1.Úvod 2.Fermentace 1.Etanolové kvašení 2.Mléčné kvašení 3.Máselné kvašení 4.Propionové kvašení 5.Acetonbutanolové kvašení 3.Respirace.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "PŘEMĚNY C-LÁTEK 1.Úvod 2.Fermentace 1.Etanolové kvašení 2.Mléčné kvašení 3.Máselné kvašení 4.Propionové kvašení 5.Acetonbutanolové kvašení 3.Respirace."— Transkript prezentace:

1 PŘEMĚNY C-LÁTEK 1.Úvod 2.Fermentace 1.Etanolové kvašení 2.Mléčné kvašení 3.Máselné kvašení 4.Propionové kvašení 5.Acetonbutanolové kvašení 3.Respirace 1.Úplná aerobní respirace 2.Neúplná aerobní respirace 4.Přeměny složitých C-látek 1.Rozklad škrobu 2.Rozklad celulosy 3.Rozklad pektinových látek 4.Rozklad hemicelulos 5.Rozklad ligninu

2 Úvod Organismy = producenti – konzumenti – reducenti Funkce mikroorganismů v koloběhu biogenních prvků je nezastupitelná = jsou hlavními reducenty Ve vzduchu cca 0,035% CO 2, tj t Roční spotřeba rostlin cca t Zdroje:vulkanický CO 2 spalování fosilních paliv mineralizace organických látek ( % mikroorganismy, 85% půda, 12% voda)

3 Fermentace Navazuje na glykolysu Donorem H + /e - organická látka, akceptorem H + /e - je také organická látka Anaerobní proces Energeticky méně výhodná oproti respiracím 1. Etanolové kvašení CH 3 COCOOH CH 3 COH + CO 2 CH 3 COH + H + CH 3 CH 2 OH C 6 H 12 O 6 2CH 3 CH 2 OH + 2CO 2 (2ATP) Podmínky: anaerobní, mezofilní jednoduché cukry (mono-, disacharidy) složité cukry (škrob) až po hydrolyse zdroj N – NH 4 +, případně organický dostatek P Původci: kvasinky (Saccharomyces) některé bakterie (Zymomonas) Význam: produkce etanolu (alkohol. nápoje, průmyslová surovina) pekařství (biomasa = zdroj vitamínů a bílkovin)

4 2. Mléčné kvašení CH 3 COCOOH + H + CH 3 CHOHCOOH Homofermentativní (HM) = C 6 H 12 O 6 2 CH 3 CHOHCOOH (< 90%) Heterofermentativní (HR) = C 6 H 12 O 6 CH 3 CHOHCOOH+CH 3 COOH + CH 3 CH 2 OH + CH 2 OHCHOHCH 2 OH + CO 2 Požadavky: anaerobní (mikroaerofilní), ale vždy fermentace (chybí cytochromy) mezofilní (termofilní) acidorezistentní náročné na prostředí zdroj C – mono- a disacharidy zdroj N – organické N-látky vyžadují růstové látky – vitaminy Původci = bakterie mléčného kvašení (BMK): Lactococcus: homof.; mléko, sýry, siláž Lc. lactis, Lc. cremoris Streptococcus: Sc. salivarius ssp. thermophilus – HM, jogurt Enterococcus: HM; trávicí trakt, indikátor fekálního znečištění, silážování, probiotika E. faecium, E. faecalis

5 Pediococcus: HM; mléko Leuconostoc: HR; mléko, produkce polysacharidů Lactobacillus: HM i HR Lb. delbrueckii ssp. bulgaricus (HM), jogurt Lb. acidophilus (HM), mléko, pochva, trávicí trakt, probiotika Lb. plantarum (HM) rostliny, siláž Lb. fermentum, Lb. brevis (HR), siláž, kyselé zelí (Bifidobacterium (?BMK; HR; vysoký podíl kyseliny octové 60%); trávicí trakt, probiotika, mléčné výrobky B. bifidum, B. animalis, B. longum) Význam (viz rovněž výše): mléko a mléčné výrobky živočichové: trávicí trakt (!+), nepatogenní konzervace: siláž, zelenina, „domorodé produkty“ probiotika výroba kyseliny mléčné

6 3. Máselné kvašení Široká škála produktů: kyselina máselná + k. octová + další org.kyseliny (valerová, isovalerová, isomáselná) + (aceton) + alkoholy (butanol) + plyny (C O 2,H 2 ) 4 C 6 H 12 O 6 3 CH 3 CH 2 CH 2 COOH + CH 3 COOH + 8 CO H 2 2 CH 3 COCOOH CH 3 CH 2 CH 2 COOH + 2 CO 2 pyruvát acetyl-CoA + CO 2 + H 2 butyrát + acetát + butanol + aceton + isopropanol Požadavky: anaerobní (bez cytochromů), mezofilní zdroj C – široké spektrum C-látek (monosacharidy až polysacharidy, pektiny, aj.) zdroj N – organický N, NH 4 +, i N 2 Původci: Clostridium: G + anaerobní sporulující tyčinka, bohatý enzymový aparát Cl. pasteurianum, Cl. butyricum, Cl. felsineum, Cl. cellobioparum, Cl. thermocellum…..

7 Význam: (široké spektrum aktivit r. Clostridium) typická půdní bakterie – nejdůležitější fermentace v půdě organická hnojiva (hnůj, kompost) rozklad složitých C-látek anaerobně anaerobní fixace N 2 anaerobní rozklad bílkovin patogenní, producent toxinů Cl. perfringens, Cl. botulinum, Cl. tetani trávicí trakt – rozklad složitých C-látek čištění odpadních vod průmyslová produkce kyseliny máselné

8 4. Propionové kvašení hexosa pyruvát propionát + acetát + CO 2 + H 2 O laktát pyruvát propionát+acetát+CO 2 + H 2 O Původce: Propionibacterium Požadavky: jednoduché C-látky organické N-látky aerotolerantní Význam: trávicí trakt zvláště bachor kůže živočichů výroba sýru – ementál („oka“, aroma) produkce vitamínů (B 12 ) protiplísňový preparát

9 5. Acetonbutanolové kvašení = modifikované máselné kvašení, kyselina máselná je redukována H + na butanol dominantní produkty: aceton, butanol, (kyselina máselná - málo) Původce: Clostridium acetobutylicum Význam: fermentační produkce acetonu a butanolu

10 Respirace V koloběhu C významná především aerobní respirace, kde akceptor H + je O 2  Úplná aerobní respirace = úplná mineralizace širokého spektra C-látek (mono-, di-, polysacharidy, tuky, „uhlíkaté skelety“ org. sloučenin, aj.) (hydrolysa – glykolysa – redukce pyruvátu – Krebsův cyklus – dýchací řetězec) Produkty: CO 2, H 2 O (ATP) Významný zdroj CO 2 v životním prostředí  Neúplná aerobní respirace (nepravá kvašení)  Octové kvašení CH 3 CH 2 OH+O 2 CH 3 COOH + H 2 O Původce: Acetobacter kažení vína Význam: výroba octa (ocetnice –imobilizované buňky, kontinuální kultivace)  Citronové kvašení glycidy kyselina citronová Původce: Aspergillus niger Význam: potravinářství – limonády, džemy

11 Rozklad složitých C-látek Významný vliv poměru C:N – opt. 25:1 1. Rozklad celulosy Nejvýznamnější rostlinný polysacharid rozložitelný pouze mikroorganismy Celulosa aktivní celulosa celobiosa glukosa pyruvát (dále odlišné) celulasy: C 1 a C x (glukanasy) Tři hlavní varianty:  Aerobní rozklad v půdě = úplná aerobní respirace (CO 2, H 2 O) Původci: Cytophaga, Sporocytophaga, Cellulomonas, Trichoderma aj.  Anaerobní rozklad v půdě = máselné kvašení s typickými produkty Původci: Clostridium thermocellum  Anaerobní v trávicím traktu = modifikované máselné kvašení Dominantní metabolit = kyselina octová Další metabolity: organické kyseliny (máselná…), CO 2, H 2, alkoholy Typické pro bachor a tlusté střevo Původci: Fibrobacter, Butyrivibrio, Bacteroides, Clostridium cellobioparum Cl. thermocellum Bachor – vedle bakterií ještě houby (celulosa bez bakterií /hub/ nerozložitelná)

12 2. Rozklad škrobu Snadno rozložitelný Začíná hydrolysou (α- a β-amylasy): amylopektin + amylosa; amylopektin + amylosa glukosa amylopektin maltosa + dextriny ; amylosa maltosa  Aerobní rozklad = typická úplná aerobní respirace Produkty: CO 2, H 2 O Původci: Bakterie – Bacillus Houby – Aspergillus Význam: typický půdní proces lepidla produkce amylolytických enzymů (slad, sladidla)  Anaerobní rozklad = typické máselné kvašení (k.máselná, ostatní kyseliny, butanol, CO 2 H 2 ) Původci: Clostridium (Cl. pasteurianum, Cl. butyricum) Význam: typický půdní proces přeměny škrobu v trávicím traktu

13 3. Rozklad pektinových látek Pektin = polygalakturonidy Mezibuněčné prostory rostlinných buněk Začíná hydrolysou – pektinolytické enzymy (pektinasy) Meziprodukty = kyselina galakturonová, galaktosa, xylosa, arabinosa  Aerobní rozklad pektinových látek = úplná aerobní respirace všech meziproduktů hydrolysy Produkty: CO 2, H 2 O Původci: Bacillus, Mucor Význam: půdní proces rosení lnu (produkce pektinolytických enzymů – potravinářství)  Anaerobní rozklad pektinových látek Meziprodukty hydrolysy (s výjimkou kyseliny galakturonové) podléhají máselnému kvašení Produkty: kys. galakturonová, org. kyseliny (máselná, octová…), alkoholy (butanol), CO 2, H 2 Původci: Clostridium Význam: půdní proces trávicí trakt máčení lnu (Cl. pectinovorum)

14 4. Rozklad hemicelulos Komplexní - polymery hexos, pentos, (uronové kyseliny); xylosy a manosy „Čisté“ – relativně snadno rozložitelné Aerobně = aerobní respirace Anaerobně = máselné kvašení 5. Rozklad ligninu Komplexní C-látka, obsahuje aromatická jádra (fenyl + propanyl) Doprovází celulosu a hemicelulosu Zahájen hydrolysou Prioritní aerobní rozklad houbami (basidiomycety, částečně askomycety) Phanerochaete, Pleurotus, později Aspergillus a Trichoderma Doprovodně – aktinomycety (Streptomyces, Nocardia) Dále další bakterie - Pseudomonas Produkty: CO 2 + H 2 O Význam: půdní proces trávicí trakt - termiti


Stáhnout ppt "PŘEMĚNY C-LÁTEK 1.Úvod 2.Fermentace 1.Etanolové kvašení 2.Mléčné kvašení 3.Máselné kvašení 4.Propionové kvašení 5.Acetonbutanolové kvašení 3.Respirace."

Podobné prezentace


Reklamy Google