Ферменты дрожжевых клеток

С момента внесения дрожжей в сусло начинается его брожение, целью которого является максимально полное и быстрое превращение сахаров в спирт. Спиртовое брожение сложный биохимический процесс, в результате которого сахара бражки под действием ферментов дрожжей превращаются в спирт и углекислый газ. Превращение сахаров в спирт и углекислый газ происходит внутри дрожжевых клеток. При этом сахара сначала адсорбируются на поверхности клетки, а потом диффундируют внутрь нее. При прочих равных условиях адсорбционная способность дрожжевых клеток определяется суммарной площадью их поверхности, которая, несмотря на относительно малые размеры одной клетки, довольно значительна при среднем диаметре дрожжевой клетки 8 мкм и с учетом того, что в 1 л нормально заправленной дрожжами бражки находится около 100 миллионов дрожжевых клеток, общая площадь поверхности их в 1 л составляет несколько десятков квадратных метров. С поверхности дрожжевой клетки адсорбированные молекулы сахаров диффундируют внутрь клетки, где под действием находящихся в ней ферментов расщепляются на этиловый спирт и углекислый газ. В свою очередь, молекулы этилового спирта и углекислого газа диффундируют из дрожжевой клетки в окружающую среду. В силу высокой растворимости в воде этиловый спирт равномерно распределяется в бродящей среде. При этом его концентрация (до определенных пределов) в клетке остается все время выше, чем в сусле, и молекулы спирта непрерывно уходят за пределы дрожжевой клетки. [c.120]

Синтез ферментов, как и всех других белков, идет на рибосомах из свободных аминокислот. Концентрация различных ферментов в клетке не является постоянной величиной. Их количество можно тысячекратно увеличить путем индукции, которую вызывают добавлением в среду субстрата. Внесение мальтозы в среду выращивания хлебопекарных дрожжей вызывает, например, увеличение содержания фермента мальтазы в клетках дрожжей. [c.36]

Скоординированные биохимические и биофизические процессы размножения, роста и развития клеток в конкретных условиях среды обитания и составляют сущность обмена веществ, или метаболизма Наличие большого количества ферментов в клетках различных организмов обеспечивает им широкий диапазон адаптивных, или приспособительных возможностей (хотя и не безграничный) Среди различных групп организмов наиболее лабильными являются одноклеточные виды и, прежде всего, бактерии и дрожжи Высшие животные и растения имеют собственные меха- [c.269]

Мальтоза образуется при гидролизе крахмала и гликогена под действием фермента амилазы (диастазы). В свободном виде она встречается в проросших семенах злаков (ячмень, пшеница, рожь), экстракт из которых называют солодом. Солод используется для осахаривания крахмала в спиртовой и пивоваренной промышленности с целью получения декстринов и сахара мальтозы. Мальтоза легко сбраживается дрожжами, клетки которых содержат комплекс ферментов, в том числе и мальтазу. [c.94]

Брожение — каталитический процесс его вызывают образующиеся в клетках дрожжей вещества, относящиеся к классу энзимов, или ферментов,— биологических катализаторов белкового характера. Первоначально полагали, что в клеточном соке дрожжей содержится определенный, вызывающий брожение энзим, который был назван зимазой (от греческого зиме — дрожжи). Впоследствии оказалось, что активный дрожжевой сок содержит не один фермент, а сложную систему веществ белкового и небелкового характера, в которую входит несколько различных ферментов. При их участии превращение глюкозы в этиловый спирт протекает через ряд промежуточных соединений и является результатом нескольких реакций. Поэтому следует иметь в виду, что приведенное уравнение спиртового брожения выражает лишь окончательный результат процесса. [c.115]

На жизнедеятельность дрожжей значительно влияет активная кислотность среды. Водородные ноны изменяют электрический заряд коллоидов плазменной оболочки клеток и в зависимости от концентрации могут увеличивать или уменьшать ее проницаемость для отдельных веществ и ионов. От величины pH зависят скорость поступления питательных веществ в клетку, активность ферментов, образование витаминов. При изменении pH среды изменяется и направление самого брожения. Если pH сдвигается в щелочную сторону, то увеличивается образование глицерина. [c.197]

Биохимические производства основаны на получении продуктов при помощи живых организмов. Основным производителем продукции являются микроорганизмы (бактерии, дрожжи) и продукты их жизнедеятельности. Микробиологический синтез происходит в клетках микроорганизмов или вне их под действием выделяемых микроорганизмами ферментов — катализаторов (см. разд. 4.6.1). Именно [c.426]

Такая реакция оказывается благоприятной для клетки, поскольку образующаяся уксусная кислота нейтрализует щелочь pH среды смещается к нейтральным значениям, после чего вновь возобновляется стандартный процесс спиртового брожения. Суммарное значение Дб оказывается столь значительным, что может обеспечить синтез двух или трех молекул АТР, однако неизвестно, где и каким образом это происходит. Очевидно, наиболее логичным было бы его сопряжение с окислением ацетальдегида в ацетат, которое могло бы идти через образование ацетил-СоА и ацетилфосфата (рис. 9-9) —путь, используемый во многих процессах бактериального брожения. Однако дрожжи содержат фермент, окисляющий ацетальдегид непосредственно в ацетат, причем сопряженного синтеза АТР при этом не было выявлено. [c.349]

Дрожжи — живые одноклеточные организмы (грибки), размножающиеся в сахаристой среде для их жизнедеятельности нужно, чтобы среда содержала соли аммония (как источник азота для синтеза ими белков своего тела), соли фосфорной кислоты и еще некоторые минеральные соли. Можно, однако, раздавить и таким образом убить дрожжи (Бухнер) или подсушить их и экстрагировать водой (А, Н. Лебедев), и все равно их сок или экстракт оказывает каталитическое действие и вызывает такое же превращение сахаров в спирт, как и живые дрожжи. Ферментный препарат, сбраживающий сахара, был назван зимазой. Оказалось, что он содержит целый комплекс ферментов, из которых многие присутствуют и в клетках животных и растений, катализируя в процессе клеточного дыхания те же превращения сахаров (глюкозы или фруктозы), что и в первой фазе брожения. Названия этих ферментов приведены в схеме на стр. 464. Строение ферментов рассмотрено в отдельной главе книги II. [c.462]

Гидролиз белков можно провести ферментативно или используя кислоты и щелочи. При щелочном гидролизе белков возможно разрушение некоторых аминокислот или их изомеризация в )-формы, которые в биологических системах используются не полностью. Надо отметить, что в щелочной среде инактивируются некоторые витамины. При кислотном гидролизе белков разрушаются незаменимая аминокислота — триптофан и некоторые витамины группы В. Гидролиз белков можно осуществить, используя препараты протеолитических ферментов. Кроме того, в самих клетках дрожжей есть активные протеолитические ферменты, которые при определенных условиях в среде могут разрушать клеточные белки (автолиз). [c.110]

Фермент пероксидаза содержит белок с М,. = 34000— 150000 в форме, которая зависит от объекта (клетки щитовидной железы, молока, хрена, редьки, дрожжей, плесени и т. д.), и протопорфирин Fe(III). Пятое координационное место Fe занимает имидазол Im, а шестое — либо свободно, либо занято молекулой Н2О. Комплекс (1т)Ре (Н20)ПП является высокоспиновым (5 = ), железо выходит из плоскости N4. Существует множество пероксидаз, отличающихся природой молекулы белка, т. е. структурой белковой части молекулы. [c.750]

Химические методы разрушения клеточных стенок включают обработку щелочью, органическими растворителями или детергентами. Если белковый продукт не разрушается при pH от 10,5 до 12,5, то можно без труда и дешево ли-зировать большие количества бактериальных клеток. Например, рекомбинантный гормон роста человека очень просто выделить из клеток Е. соИ обработкой гидроксидом натрия при pH И. После обработки щелочью не остается практически ни одной жизнеспособной клетки, что автоматически решает проблему утечки рекомбинантных микроорганизмов. Обработка органическими растворителями - это простой и недорогой способ разрушения клеток, который используется для выделения ферментов из дрожжей. Однако, чтобы убедиться в том, что в подобранных условиях белковый продукт не денатурирует, необходимо провести предварительное тестирование. Под действием детергентов в мембранах бактериальных клеток образуются поры, через которые белки и другие молекулы выходят из клетки. К сожалению, детергенты дороги, в больщинстве случаев в их присутствии белки денатурируют, а кроме того, они могут загрязнять конечный продукт. [c.365]

Необходимо иметь в виду, что в молоке при превращении молочного сахара в молочную кислоту мы имеем не свободные ферменты, 41 живые клетки дрожжей и бактерий, что ферменты тесно связаны с клеткой и процессы совершаются в живом организме. Они связаны - с жизнью клетки, с ее ростом, размножением и потреблением нужной для ее существования энергии. Необходимо иметь в виду, что прекращение жизни бактерий и дрожжей еще не останавливает процесса, так как он катализируется ферментами этих организмов можно ввести яды и убить микроорганизмы распад сахара и прекращение его в молочную кислоту от этого не остановится для прекращения процесса требуется не только убить микроорганизмы, но и разрушить ферменты. [c.59]

Глютатион обнаружен во всех клетках. Очень много его в зародыше пшеничного зерна и в дрожжах. Он является переносчиком водорода в окислительно-восстановительных реакциях. 5Н-глютатион повышает активность некоторых ферментов и, в частности, протеолитических, при этом часто снижает качество муки и выпекаемого из нее хлеба. Окислительно-восстановительную реакцию глютатиона можно представить следующим образом [c.63]

Пищевой этиловый спирт ( 2HJOH) получают в результате брожения углеводов различного пищевого сырья под действием ферментов дрожжей. Ферменты (энзимы) — это органические катализаторы белковой природы, которые вырабатываются живыми клетками. Термин фермент происходит от латинского fermentum — закваска , термин энзим — от греческого enzyme — в закваске . [c.7]

При брожении обязательно происходит фосфорилирование глюкозы, образование фосфорных эфиров глюкозы, а затем расщепление глюкозы на соединения с тремя атомами углерода, из которых после дальнейших превращений образуется пиро-виноградная кислота. Этот путь разложения гексоз носит название анаэробный гликолиз или гексозодифосфатный путь. Различия между типами брожений начинаются с пировиноградной кислоты. В зависимости от набора ферментов в клетках микроорганизмов пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту (молочнокислые бактерии), этиловый спирт (дрожжи) и т. д. [c.96]

Своими фундаментальными опытами Э. Бухнер выяснил впоследствии (1894 г.) эти вопросы. При раздроблении клеток пивных дрожжей растиранием с тонким кварцевым песком и прессовании этой массы получается сок, который уже не содержит клеток дрожжей, но все же еще способен сбраживать сахара. Даже сок, полученный из клеток, предварительно убитых антисептическими веществами, производит брожение. Отсюда следует, что спиртовое брожение не нуждается в присутствии формированного фермента, т. е. организованного живого вещества, а производится веществом, содержащимся в клетках дрожжей, т. е. неформированным ферментом . Бухнер назвал фермент дрожжей, производящий брожение, зимазой. Впоследствии было установлено, что зимаза является не индивидуальным ферментом, а смесью нескольких ферментов, каждый из которых катализирует одну из реакций процесса брожения. [c.246]

Методы иммобилизации не требуют обязательного выделения определенного фермента. Интактные клетки, содержащие нужный фермент, можно иммобилизовать на твердой поверхности. Например, интактные клетки бактерий Е. соН использовались после иммобилизации для катализа химического превращения фумаровой кислоты и аммиака в аспарагиновую кислоту — один из аминокислотных строительных блоков белков. Кроме того, иммобилизованные клетки дрожжей могут применяться при ферментации в производстве этилового спирта. Этот процесс был реализован в крупном опытном производстве. [c.122]

А. Цитохромоксидаза (млекопитающие). Б. Дыхательный фермент (дрожжи). Спектры получили, измеряя эффективность, с которой свет различных длин волн снимал выаванпое окисью углерода ингибирование поглощения 0 в целых клетках (В) и в ферментных препаратах (А). По оси ординат — отношение эффективности света с данной длиной волны к эффективности света с X = 436 лшк. [c.388]

Дрожжевые клетки неспособны расщеплять прибавленные к ним крахмал и гликоген. Гликоген же, содержащийся в дрожжах, легко распадается с образованием этилового спирта и углекислого газа. Объясняется это тем, что коллоидальные полисахариды не проникают в дрожжевые клетки и ферменты, катализирующие их распад, не выделяются дрожжевыми клетками Б окружающую их среду. Крахмал (картофеля, злаков) предварительно расщепляют, или, как говорят, осахаривают. Осахаривание крахмала, распад его с образованием мальтозы, осуществляют с помощью амилазы, содержащейся в проросщих зернах ячменя (в солоде). Распад мальтозы с образованием глюкозы происходит с помощью фермента дрожжей мальтазы. Сахароза, подобно мальтозе, непосредственно используется дрожжами, так как они богаты сахаразой. Спиртовое брожение начинается с процесса фосфорилирования глюкозы. [c.279]

Уже к началу этого века стало известно, что определенные ферменты дрожжей образуются в клетках только при выращивании их на определенных субстратах,-эффект, получивший название индукция ферментов . Индукция была исследована у бактерий, и в частности у Е. oli, у которой контролирующий механизм такого типа представлен организацией генов лактозной системы. [c.176]

В 1926 г. был выделен входящий в комплекс витамина В термостабильный фактор. При нагревании водного экстракта дрожжей антиневритический фактор В1 разрушался, термостабильный же фактор, оказавшийся фактором роста, не изменялся. Он был назван витамином В,. Изучение витамина Вз привело к изучению и синтезу важнейшего фермента живой клетки, к установлению взаимосвязи ферментных и витаминных свойств широко распространенных в природе пигментов и, наконец, дало возможность сделать некоторые обобщающие выводы относительно механизма действия витаминов в живой клетке. Идя различными, путями, независимо друг от друга, исследователи пришли к одной цели— к синтезу фермента-витамина. [c.88]

В 1872 г. русский врач и биохимик М. М. Манассеин отметил, что спиртовое брожегше может проходить в отсутствие живых клеток. Окончательно вопрос о возможности осуществления брожения без живых клеток микроорганизмов был решен в конце XIX в. Немецкие ученые--братья Г. и Э. Бухнеры в 1897 г. показали, что экстракт растертых дрожжей способен вызывать спиртовое брожение. Они предполагали, что этот процесс вызывается одним ферментом. Русский ученый А. Н. Лебедев усовер-н1енствовал способ получения из дрожжей экстракта, содержа-пич о ( )ерменты, и показал, что процесс брои<ения осуществляется во много этапов рядом ферментов. Так было установлено, что причиной брожения могут быть как сами живые клетки, так и ферменты, образуемые клеткой. Работы по изучению ферментов, вызывающих брожение, послужили основой для становления [c.12]

Это явление было известно уже в конце ХУП века. Позднее Пастер доказал, что вызывающие брожение дрожжевые грибки попадают в растворы сахара из воздуха, а стерилизованные растворы, если предохранить их от проникновения зародышей, не подвергаются брожению. Тем самым было доказано, что спиртовое брожение вызывается дрожжами, и поэтому долгое время считали, что процесс расщепления сахара на спирт и углекислый газ должен быть обязательно связан с жизнедеятельностью дрожжей, которые даже получили название организованного фермента. Возрал<ения Либиха, что разложение сахара представляет собой явление, лищь сопутствующее росту дрожжей, но не являющееся частью собственно жизненных процессов этих микроорганизмов, не получили в то время общего признания. Лишь ъ 1897 г. Бухнер опубликовал результаты проведенных им, решающих опытов, которые сразу разъяснили вопрос о природе брожения. Путем растирания дрожжевых клеток с кварцевым песком Бухнеру удалось в значительной степени разрушить их оболочки. Из подготовленной таким образом грибковой массы был под большим давлением отжат сок, не содержащий дрожжевых клеток, но все же обладавший способностью сбраживать виноградный сахар до спирта и углекислого газа . Эта способность сохранялась даже при прибавлении антисептических средств, прекращающих жизнедеятельность дрожжей. Так, было доказано, что вещество, вызывающее спиртовое брожение, находится внутри дрожжевых клеток, может быть выделено из них и не теряет своей активности вне дрожжевой клетки. [c.119]

Калий. Калий необходим не только как питательный элемент, но п как стимулятор размножения дрожжей. Стимулирующее дей-стБие объясняется его существенной ролью в окислительном фос-форилировании и в процессах гликолиза. Движение неорганического фосфора внутрь клетки специфично стимулируется калием. Калий активирует дрожжевую альдолазу, необходим для действия фермента иируваткарбоксилазы и влияет, так же как азот и сера, на липидный обмен дрожжевых клеток. [c.199]

Микроэлементы. Микроэлементы также имеют важное значение для размножения и жизнедеятельности дрожжей, входя в состав ферментов, витаминов и других соединений, участвующих в их синтезе. Они влияют на скорость и характер различных биохг -мических процессов. Например, кобальт стимулирует размножение дрожжей, повышает содержание в клетках азотистых веществ небелковой природы, прежде всего ДНК, РНК и свободных аминокислот. Он стимулирует также синтез витаминов — рибофлавина и аскорбиновой кислоты. Стимулирующее действие микроэлементов объясняется тем, что они образуют с ферментами металлорганиче-ские и внутрикомплексные соединения. Получаемый эффект зависит от прочности связи фермента с молекулой субстрата пли активации субстрата в промежуточном активном комплексе. [c.199]

Иммобилизованные клетки микроорганизмов применяют для биотрансформации органических соединений, разделения рацемических смесей, гидролиза ряда сложных эфиров, инверсии сахарозы, восстановления и гидроксилирования стероидов. Иммобилизованные хроматофорь используют в лабораторных установках для синтеза АТФ, а пурпурные мембраны — для создания искусственных фотоэлектрических преобразователей — аналогов солнечных батарей. Разрабатывается реактор на основе иммобилизованных клеток дрожжей для получения этанола из мелассы, в котором дрожжи сохраняли бы способность к спиртовому брожению в течение 1800 ч. Из более чем 2000 известных в настоящее время ферментов иммобилизована и используется для целей инженерной энзимологии примерно десятая часть (преимущественно оксидоредуктазы, гидролазы и трансферазы). [c.93]

Процедура вьщеления ДНК в клетки дрожжей довольно проста. Обычно целлюлозную клеточную стенку удаляют обработкой ферментами, получая так называемые сферопласты. Их инкубируют с ДНК в присутствии СаС и полиэтиленгликоля. Мембрана при этом становится проницаемой для ДНК. Дальнейшая ин( а-ция сферопластов в среде с агаром восстанавливает клеточную стенку. Селекция дрожжевых клонов, трансформированных рекомбинантными плазмидами, основана на применении в качестве клеток-хозяев определенных мутантов, не способных расти на среде, в которой отсутствует тот или иной питательный компонент. Векторная плазмида содержит гены, которые при попадании в клетку-хозяина придают ей этот недостаюший признак. Трансформанты легко отбираются по их способности давать колонии на обедненной среде. Применяя приемы, аналогичные использовавшимся при клонировании в бактериях, удается достичь синтеза чужеродных белков в дрожжевых клетках. Эти клетки подобно В. subtilis секретируют большое количество белка во внеклеточную среду, что используется также для секреции чужеродных белков, например интерферона человека (с. 43). [c.125]

Роль рибофлавина в биологическом окислении была установлена в результате большого интереса биохимиков к процессам дыхания клетки. В 20-х годах Варбург обнаружил, что кислород реагирует с каким-то железосодержащим катализатором дыхания. Позже было показано, что краситель метиленовый синий часто может замещать кислород в качестве окислителя. Окисление в эритроцитах глюкозо-6-фосфата метиленовым синим требовало присутствия как фермента , так и кофермента , позднее идентифицированного как NADP+. Было установлено, что выделенный из дрожжей желтый белок обладает примечательным свойством обесцвечиваться под действием восстановительной системы, содержащей глюкозо-6-фосфат, белок и кофермент из эритроцитов. [c.253]

Если в культуру бродящих дрожжей добавить бисульфит, то ацетальдегид, образующийся в реакции г, исключается из последующего процесса, образуя бисульфитный аддукт тем самым блокируется восстановление ацетальдегида в этанол—реакция, необходимая для брожения в соответствии с уравнением (9-21). Дрожжевые клетки приспосабливаются к этим условиям, используя накапливающийся NADH для восстановления половины образующегося триозофосфата в глицерин по пути б. Для такого процесса необходимы два фермента, дегидрогеназа [c.348]

Ряд культур дрожжей, в том числе Sa haromy es, в условиях недостаточного обеспечения среды кислородом и при наличии углеводов получают энергию путем анаэробного расщепления сахаров (гликолиз) при этом образуется этанол. Как только в среде появляется кислород, клетки дрожжей сразу переключаются на энергетически более выгодный аэробный метаболизм (Пастеровский эффект) и способны метаболизировать не только глюкозу, но и накопившийся в среде этанол. Усваивать этанол дрожжи могут благодаря наличию в их клетках фермента алько-гольдегидрогеназы (рис. 41). [c.106]

Действие диоксида серы и его соединений. Диоксид серы оказывает непосредственное негативное воздействие на дрожжевые клетки. Уже в малых дозировках, проникая через плазматическую мембрану, он приводит к быстрому расщеплению в клетке тиамина и менее выраженных — тиаминфосфата и тиа-минпирофосфата. При этом в большей или меньшей степени инактивируются зависящие от тиаминпирофосфата ферменты — пируватдекарбоксилаза и транскаталаза и снижается содержание АТФ. При массовом содержании свободного диоксида серы в субстрате выше 150 мг/л жизнедеятельность дрожжей подавляется полностью. Так как проницаемость клетки падает с повышением величины pH субстрата, то гидросульфит и сульфит, хотя и проявляют аналогичное действие, их предельно допустимые массовые доли значительно выше, чем для диоксида серы. Однако при повышении кислотности раствора происходит, как это следует из рис. 7.1, сдвиг динамического равновесия форм 50а в сторону увеличения содержания свободного диоксида. Скорость проникновения всех описанных соединений в клетку чрезвычайно велика. Уже через 30 с после контакта дрожжей с субстратом масса соединений ЗОг в клетках возрастает в 5— 20 раз по сравнению с их содержанием в растворе. [c.243]

Остаток после выделения сока состоит из опорожненных дрожжевых клеток, которые, как и живая, нераздавленная клетка, также богаты ферментами. Эти раздавленные клетки, одни или в смеси с другими веществами, могут быть употреблены для приготовления пластических масс. Дрожжевые остатки после получения сока, также как и цельные дрожжи, как вещество богатое ферментами, должны быть в первую очередь стабилизированы путем разрушения ферментов. [c.206]

Цитохромоксидаза считается главным ферментом при дыхании клеток. Цитохромок Сидазная система завершает дыхательный процесс у животных, растений и дрожжей и сопряжена с синтезом аденозинтрифосфата, благодаря чему живая клетка приобретает энергию. Сосредоточена цитохромоксидазная систе- з в митохондриях. [c.131]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология