Брожение анаэробное среды

Выше мы разобрали наиболее простой способ решения донор-акцепторной проблемы, который реализуется в виде молочнокислого брожения у группы гомоферментативных молочнокислых бактерий. Дальнейшие поиски на путях эволюции привели к формированию других метаболических возможностей для решения этой проблемы. Одна из них заключается в том, что из пировиноградной кислоты в результате ее окислительного декарбоксилирования образуется ацетальдегид, который становится конечным акцептором водорода. В итоге из 1 молекулы гексозы образуются 2 молекулы этилового спирта и 2 молекулы углекислоты. Процесс получил название спиртового брожения. Спиртовое брожение распространено среди прокариотных (различные облигатно и факультативно анаэробные эубактерии) и эукариотных (дрожжи) форм. В анаэробных условиях у высших растений также отмечено накопление этилового спирта. [c.219]

А. Обычная обработка. Наиболее важную, если не основную, роль в обработке стоков играют микробиологические процессы, основанные на усиленной минерализации органического вещества (например, обработка активированным илом, капельные фильтры, медленные песчаные фильтры) и на метановом брожении (анаэробное разложение). Основные конечные продукты этих процессов или безопасны (двуокись углерода, вода), или легко удаляются (клетки, СН4). Так как клетки патогенных микроорганизмов в чужеродной для них среде также представляют органическое вещество, подлежащее минерализации, биологическая обработка ведет к снижению их количества. [c.289]

Обычно рекомендуется, чтобы брожение велось в закрытых танках из нержавеющей стали, что позволяет обеспечить анаэробную среду, позволяющую снизить потери летучих соединений. [c.444]

Микроорганизмы, которые погибают в присутствии кислорода, называют облигатными (строгими) анаэробами. Те микроорганизмы, которые могут существовать в аэробных и анаэробных условиях, называют факультативными (условными) анаэробами. Последние могут изменять тип дыхания в зависимости от среды (дрожжи). Анаэробные дыхательные процессы называют брожением. Это явление используется человеком для получения с помощью микроорганизмов ряда ценных продуктов этилового и бутилового спиртов, масляной, молочной и уксусной кислот и т. п. [c.16]

Пропионовую кислоту получают в анаэробных условиях методом глубинного культивирования (рис. 51). Используют среду, содержащую 2% глюкозы и источник органического азота, как, например, дрожжевой экстракт, а также соли молочной кислоты. Процесс идет в нейтральной среде (pH 6,8—7,2), при температуре 30°С, длится 7—12 сут. В процессе брожения накапливается про-пионовая, уксусная кислоты (5 1) и выделяется углекислый газ. Примерно 75% сахара потребляется на образование кислот, а 20% — на образование углекислого газа. [c.147]

Влияние окружающей среды на анаэробное брожение [c.153]

Между ними существует переходная группа, которая получила название микроаэрофильных организмов. Для их жизнедеятельности требуются малые концентрации кислорода в среде. Анаэробные микроорганизмы подразделяются на а) факультативные (условные) анаэробы, которые могут развиваться как в присутствии, так и в отсутствии молекулярного кислорода и б) облигатные (безусловные, строгие) анаэробы, развивающиеся только в отсутствии молекулярного кислорода, который для них является ядом. Указанное деление микроорганизмов носит, конечно, условный характер. В зависимости от потребности в кислороде у микробов может быть два типа дыхания аэробное, или настоящее дыхание, и анаэробное дыхание, или брожение. Тип дыхания зависит также от наличия тех или иных дыхательных ферментов в микробной клетке. Остановимся более подробно на этих типах дыхания. [c.528]

Для лучшего размножения, а также активации ослабленных дрожжей необходима аэрация питательной среды, так как построение веществ протоплазмы новых молодых клеток связано с затратой энергии, получаемой дрожжами в процессе дыхания. Поэтому небольшое количество воздуха подают обычно в начале брожения. Процесс же спиртового брожения происходит в анаэробных условиях, и необходимую для жизнедеятельности энергию дрожжи получают в процессе брожения. [c.543]

Под пробкой не должны оставаться пузырьки воздуха. В трубку над средой наливают вазелиновое масло небольшим слоем, и таким образом в сосуде с жидкой средой создаются анаэробные условия. Отсутствие углеводов в среде исключает процесс брожения. В этих условиях будут развиваться лишь микроорганизмы, способные использовать кислород связанных соединений (в первую очередь нитрата). [c.121]

О2 (последний не участвует в осуществляемых ими метаболических реакциях), но способные расти в его присутствии, являются по типу осуществляемого ими метаболизма облигатными анаэробами, устойчивыми к О2 внешней среды. Примером таких организмов служат молочнокислые бактерии. Многие прокариоты, относящиеся к этой же группе, приспособились в зависимости от наличия или отсутствия О2 в среде переключаться с одного метаболического пути на другой, например с дыхания на брожение, и наоборот. Такие организмы получили название факультативных анаэробов, или факультативных аэробов. Представителями этой физиологической группы прокариот являются энтеробактерии. В аэробных условиях они получают энергию в процессе дыхания. В анаэробных условиях источником энергии для них служат процессы брожения или анаэробного дыхания. [c.129]

В природе есть много мест с полным или почти полным отсутствием молекулярного кислорода. Это глубокие слои воды, почвы, илы морей и континентальных водоемов. Особую экологическую нишу для развития анаэробов представляют рубец и кишечник животных и человека. Облигатно анаэробный способ существования широко распространен среди эубактерий. Систематическое изучение анаэробных эубактерий, предпринятое в последние десятилетия, обнаружило неоднородность входящих в эту фуппу организмов, способных получать энергию в процессах брожения, фотосинтеза и анаэробного дыхания. [c.261]

Рост в темноте на органических средах за счет аэробного дыхания анаэробного дыхания брожения — + + 7 [c.305]

Могут ли экстремальные галофилы расти за счет энергии света или он служит только дополнительным источником энергии В лаборатории был показан рост этих бактерий в анаэробных условиях, исключающих возможность осуществления брожения или анаэробного дыхания, при освещении клеток, если они содержат значительные количества бактериородопсина или если в среду внесен ретиналь, для синтеза которого необходим молекулярный [c.422]

У анаэробных микроорганизмов акцептором водорода могут служить молекулы органических веществ с ненасыщенными связями. Такой тип дыхания называется брожением. Среди конечных продуктов брожения всегда имеются не полностью окисленные вещества, и обычно типы брожений получают свое название по конечным продуктам [c.128]

В отличие от синтеза АТФ в митохондриях синтез АТФ в анаэробной фазе распада углеводов (например, при спиртовом брожении или анаэробном дыхании) может иметь место и в гомогенной среде, и он не связан с клеточными структурами. [c.174]

До тех пор, пока всеобъемлющий термин биотехнология не стал общепринятым, для обозначения наиболее тесно связанных с биологией разнообразных технологий использовали такие названия, как прикладная микробиология, прикладная биохимия, технология ферментов, биоинженерия, прикладная генетика и прикладная биология. Если не принимать в расчет производства мыла, то первая же из числа возникших технологий такого рода стала предшественницей прикладной микробиологии. Наши предки не имели представления о процессах, лежащих в основе таких технологий. Они действовали скорее интуитивно, но в течение тысячелетий успешно использовали метод микробиологической ферментации для сохранения пищи (например, при получении сыра или уксуса), улучшения вкуса (например, хлеба и соевого соуса) и производства спиртных напитков. Пивоварение до сих пор остается наиболее важной (в денежном исчислении) отраслью биотехнологии. Во всем мире ежегодно производится около 10 литров пива стоимостью порядка 100 млн, фунтов стерлингов. В основе всех этих производств лежат реакции обмена веществ, происходящие при росте и размножении некоторых микроорганизмов в анаэробных условиях. В конце XIX в. благодаря трудам Пастера были созданы реальные предпосылки для дальнейшего развития прикладной (технической) микробиологии, а также в значительной мере и биотехнологии. Пастер установил, что микробы играют ключевую роль в процессах брожения, и показал, что в образовании отдельных продуктов участвуют разные их виды. Его исследования послужили основой развития в конце XIX и начале XX вв. бродильного производства органических растворителей (ацетона, этанола, бутанола и изопропанола) и других химических веществ, где использовались разнообразные виды микроорганизмов. Во всех этих процессах микробы в бескислородной среде осуществляют превращение углеводов растений в ценные продукты. В качестве источника энергии для роста микробы в этих условиях используют изменения энтропии при превращениях веществ. Совсем иначе обстоит дело в аэробных процессах при контролируемом окислении химических веществ до углекислого [c.11]

Прокариоты морфологически относительно слабо дифференцированы, поэтому среди них можно различить лишь ограниченное число форм. В основном это либо сферические формы, либо прямые и изогнутые палочки. С таким внешним единообразием удивительно контрастирует чрезвычайное многообразие и пластичность метаболических процессов. В то время как животные и растения нуждаются в молекулярном кислороде, многие группы прокариот способны жить без доступа воздуха (в анаэробных условиях), получая необходимую для роста энергию в результате брожения или анаэробного дыхания. Другие группы прокариот обладают способностью использовать энергию света и строят нужные им вещества либо из органических соединений, либо из углекислоты (двуокиси углерода). Некоторые бактерии могут получать энергию путем окисления различных неорганических соединений или элементов. Среди бактерий широко распространена также способность к фиксации молекулярного азота. [c.12]

Чистоту культур сульфатвосстанавливающих бактерий проверяют согласно методике, предложенной Постгейтом [195]. Исследуемую культуру высевают в среду с МПА для обнаружения факультативно-анаэробных гетеротрофных спутников в среде с сахарами и пептоном - для бактерий, осуществляющих брожение на среду Бейеринка [48] - для выявления тионовых бактерий. Для достоверности получаемые данные всегда необходимо сравнивать с контролем (стерильная среда). [c.62]

Решающее значение для совершенствования энергетических механизмов клеток имело появление в ходе эволюции способности к активному трансмембранному переносу ионов Н . АТРазная -помпа (рис. 3.29,1) должна была функционировать уже у самых примитивных клеток — протобионтов — для удаления избытка ионов Н+, которые накапливались в них при брожении (анаэробном окислении глюкозы). В результате выкачивания ионов Н+ во внутриклеточной среде не только поддерживался оптимальный для синтетических процессов уровень pH, но и возникал электрохимический мембранный потенциал, который стал энергетической основой мембранного транспорта и осморегуляции (рис. 3.29, II). [c.122]

Превращения углеводов, входящих в состав отмерших организмов, начинаются еще в водной среде. В верхнем слое донного осадка, в аэробной обстановке, может быть полностью минерали- зована даже клетчатка — наиболе устойчивая среди полисахаридов. В анаэробных условиях, когда происходят различные виды брожений, выделяются Н2О, СО2, СН4 и Нг. Микроорганизмы, использующие в качестве питания углеводы, синтезируют другие [c.30]

В первом случае процесс прекращают, когда достигнуто максимальное количество биомассы, когда максимально использован углерой и азот среды. Если источник углерода для образования биомассы и какого-либо продукта общий, например спиртовое брожение на сахарозе или мальтозе, тогда на определенном этапе увеличение биомассы ограничивают (при спиртовом брожении — путем образования факультативно анаэробных условий). [c.66]

Продуцентами этих кислот могут быть бактерии, плесневые грибы или дрожжи. Микроорганизмы, продуцирующие молочную кислоту, а также вызывающие спиртовое брожение, в ходе эволюции приспособились к анаэробному образу жизни. Уксусная и лимонная кислоты в свою очередь образуются в аэробных условиях. По-видимому, кислоты играют определенную роль в борьбе с конкурирующей микрофлорой, а также являются резервными источниками углерода. Так, Aspergillus niger после использования сахара могут использовать в качестве субстрата лимонную кислоту. В свою очередь уксуснокислые бактерии при отсутствии спирта в среде ассимилируют уксусную кислоту, окисляя ее до воды и СО2. [c.143]

Бактериальная микрофлора (рис. 139) представлена.следующими микроорганизмами 1) уксуснокислые бактерии, превращающие этиловый спирт в уксусную кислоту 2) молочнокислые бактерии, относящиеся к бесспо овым палочкообразным видам оптимальная температура для их развития 24—50° они анаэробны, используют сахар, превращая его в молочную кислоту и ряд других веществ (уксусная кислота, этиловый спирт) в результате жизнедеятельности молочнокислых и уксуснокислых бактерий значительно повышается кислотность сусла и бражки 3) маслянокислые и другие спороносные бактерии, использующие сахар (встречаются реже), а также сардины. Сардины представляют собой клетки, состоящие из восьми шариков, очень аэробны, превращают сахар в молочную и уксусную кислоты. Их можно обнаружить в сусле и бражке, полученных в результате гидролиза сельскохозяйственных отходов. Особенно благоприятной средой для развития инфекции служат хлопковые гидролизаты, богатые азотистыми и минеральными веществами. Маслянокислые бактерии являются довольно опасными врагами брожения, так как образуемая ими масляная кислота действует угнетающим образом на дрожжи [c.557]

Основными продуцентами этилового спирта, имеющими широкое практическое применение, являются дрожжи — одноклеточные эукари-отные микроорганизмы, принадлежащие к разным классам высших грибов. Наиболее распространенный способ размножения дрожжей — почкование. Дрожжи — аэробы со сформированным аппаратом дыхания, но в анаэробных условиях осуществляют спиртовое брожение по пути, рассмотренному в предыдущем разделе, т.е. получают энергию за счет субстратного фосфорилирования. Конструктивный метаболизм дрожжей основан на их хорошо развитых биосинтетических способностях. Есть виды дрожжей, развивающиеся на простых синтетических средах эти дрожжи способны синтезировать все необходимые им сложные органические соединения. Существуют виды, нуждающиеся в определенных витаминах группы В. Добавление к питательной среде веществ, содержащих комплекс витаминов, аминокислот, сахаров, приводит, как правило, к заметному стимулированию роста дрожжей. [c.223]

Свойство предельной окисленности молекулы СО2 используется в энергетическом метаболизме ряда анаэробных эубактерий, получающих энергию в процессе брожения, где СО2 служит для удаления избытка восстановителя, т.е. как конечный акцептор электронов. Эта же особенность молекулы СО2 находит применение и в энергетическом метаболизме некоторых анаэробных эубактерий (ацетогены) и архебактерий (метаногены), но у них электроны на СО2 поступают через цепь связанных с мембраной переносчиков электронного транспорта. СО2, участвующая в реакциях энергетического метаболизма, не включается в вещества клетки, а продукты ее восстановления (в виде молекул формиата, ацетата, метана) накапливаются в среде. В наибольшей степени способность вовлекать СО в метаболизм среди первично анаэробных хемогете-ротрофных эубактерий проявляется в фуппе клостридиев. [c.291]

Процесс брожения можно осуществлять в различных вариантах — непрерывном, двухстадийном. На рис. 128 показан двухстадийный процесс, когда в дрожжегенераторах (позиция 6) среду аэрируют 3—4 mVm 4 при 28—30°С и pH 4,2—4,5 дрожжи наращивают до 2,5—6,5% на сукие вещества, затем передают в бродильные аппараты (позиции 8,9), где в анаэробных условиях протекает спиртовое брожение. Перегонку или дистилляцию спирта проводят с целью его отделения от примесей и последующей ректификации до получения 96% этанола или абсолютного (100%) спирта. [c.402]

При использовании метилотрофами многоуглеродных субстратов этот процесс сопряжен с действием дыхательных электронотранспортных систем. Способность к росту при анаэробных условиях (при брожении) при наличии органических веществ в среде у факультативных анаэробных метилотрофов не обнаружена. [c.179]

Биологическая обработка — самый эффективный способ удаления органических веществ из городских сточных вод. Действие биологических очистных систем основано на том, что смешанные культуры микробов разлагают и удаляют коллоидные и растворенные органические вещества из раствора. Параметры среды, в которой находятся микроорганизмы в очистном сооружении, постоянно контролируются например, активный ил в достаточном количестве снабжается кислородом для поддержания аэробных условий. Сточная вода содержит биологическую пищу, питательные вещества для роста и микроорганизмы. Лица, незнакомые с очисткой сточных вод, часто спрашивают, откуда получают специальные биологические культуры. Многочисленные разновидности бактерий и простейших, присутствующие в бытовых сточных водах, служат на очистных установках в качестве исходной биологической затравки. Затем посредством тщательного контроля расхода поступающих сточных вод, рециркуляции микроорганизмов после их осаждения, снабжения кислородом и применения других способов удается вывести желательные биологические культуры, которые сохраняются для обработки загрязненных стоков. Биопленку на поверхности загрузки биофильтра получают, пропуская сточную воду через фильтр. Через несколько недель фильтр может работать, удаляя органические вещества из сточной жидкости, орошающей фильтр. Активный ил в механической или диффузно-воздушной системе начинает действовать при включении аэраторов и подаче сточной воды. Первоначально необходима высокая степень рециркуляции отстоя со дна вторичного отстойника для сохранения в достаточном количестве биологической культуры. Однако через короткий промежуток времени созревает устойчивый активный ил, который эффективно извлекает органические вещества из сточной воды. При включении в работу анаэробного сооружения приходится преодолевать более существенные затруднения, так как метанообразующие бактерии, необходимые для протекания процесса брожения, немногочисленны в необработанной сточной воде. Кроме того, эти анаэробы растут очень медленно и требуют оптимальных условий окружающей среды. Пуск анаэробной установки может быть значительно ускорен при заполнении тенка сточной водой и засеве ее достаточным количеством бродящего ила из близлежащей очистной установки. Сырой осадок сначала подают с незначительной дозой загрузки, а для поддержания должного значения pH в метантенк в необходимых количествах вводят известь. Даже при этих условиях проходит несколько месяцев, прежде чем установка начинает работать на полную мощность. [c.84]

Температура сбраживания является одним из важнейших факторов, влияющих на скорость распада осадка в метан-тенках. Большинство метан-тенков эксплуатируется в условиях мезофильного брожения при температуре 30—35°. При этом распад органического вещества осуществляется теми же группами микроорганизмов, которые вызывают его в двухъярусном отстойнике, работающем обычно при температуре 10—20°. Однако повышение температуры не только ускоряет процесс распада, но делает его более глубоким. При термофильном брожении (50—55°) в процессе распада принимает участие специфическая группа анаэробных термофильных микроорганизмов, имеющих весьма энергичный обмен вследствие высокой активности присущих им ферментов. Среди анаэробов термофилов имеются аммонифицирующие бактерии, денитрифицирующие и десульфурирующие, сбраживающие углеводы, разлагающие клетчатку и жирные кислоты, т. е. все те физиологические группы микробов, которые в условиях мезофильного брожения участвуют в разложении осадка. [c.218]

Судьба дигидрокодегидразы изменяется в зависимости от того, происходит ли реакция в анаэробной или аэробной среде. В нервом случае KoIHj отдает водород акцептору (например, ацетальдегиду в процессе спиртового брожения), регенерируя Kol (и образуя этанол). [c.801]

Для того чтобы выявить последовательность химических реакций, составляющих тот или иной метаболический путь, можно воспользоваться тремя главными экспериментальными подходами. Первый из них, наиболее прямой, заключается в изучении метаболического пути in vitro (в пробирке), т. е. не в самой живой ткани, а в ее бесклеточном экстракте, сохраняющем способность катализировать весь исследуемый процесс в целом. Еще в середине прошлого века стало, например, известно, что дрожжи сбраживают глюкозу до этилового спирта и СО2. Однако изучение отдельных стадий этого метаболического пути, поставляющего анаэробным дрожжевым клеткам почти всю необходимую им энергию, началось по-настоящему только с 1898 г., когда Эдуард Бухнер обнаружил, что отжатый из дрожжей сок, не содержащий живых клеток, тоже способен сбраживать глюкозу до этилового спирта и СО2 (разд. 9.1). Позже выяснилось, что брожение в таких экстрактах происходит лишь при добавлении неорганического фосфата и что по мере потребления глюкозы этот фосфат исчезает из экстракта. Оказалось, что в среде накапливается при этом какое-то фосфорилиро-ванное производное гексозы, обладающее всеми теми свойствами, какими должен обладать один из промежуточных продуктов на пути превращения глюкозы в этиловый спирт и СО2. После того как этот промежуточный продукт был идентифицирован, в дрожжевом экстракте удалось обнаружить фермент, превращающий его в другой продукт. Этот последний в свою очередь был выделен и идентифипдрован. Таким образом, идентифицированными оказались уже два промежуточных продукта расщепления глюкозы. Добавляя к эстрак-там ингибиторы ферментов, исследователи добивались накопления других промежуточных продуктов. В конце концов благодаря комбинированию такого рода приемов удалось выделить и идентифи- [c.391]

О 2 для них токсичен см. в конце раздела 7.4). Факультативные анаэробы растут как в присутствии, так и в отсутствие Oj. Среди них следует различать два типа аэротолерантные молочнокисглые бактерии могут расти в присутствии атмосферного кислорода, но не способны его использовать-они получают энергию исключительно с помощью брожения другие факультативно-анаэробные бактерии (Enteroba teria eae) и многие дрожжи могут переключаться с дыхания (в присутствии О2) на брожение (в отсутствие О2). [c.178]

Некоторые микроорганизмы, образующие при брожении кислоты, объединяют в одну физиологическую группу на том основании, что характерным, хотя и не главным продуктом брожения является у них муравь иная кислота. Наряду с муравьиной кислотой такие бактерии вьщеляют и некоторые другие кислоты такой тип метаболизма называют поэтому муравьинокислым брожением или брожением смешанного типа. Так как некоторые типичные представители этой группы обитают в кишечнике, все семейство носит название Enteroba teria eae. Это грам-отрицательные, активно подвижные, не образующие спор палочки с перитрихальным жгутикованием. Будучи факультативными аэробами, они обладают гемопротеинами (цитохромами и каталазой) и способны получать энергию как в процессе дыхания (в аэробных условиях), так и в процессе брожения (в анаэробных условиях). В отнощении питания эти бактерии исключительно нетребовательны-растут на простых синтетических средах, содержащих минеральные соли, углеводы и аммоний. Сбраживание глюкозы у всех представителей этой группы происходит с образованием кислот. Значение Enteroba teria eae для эпидемиологии, а также для разного рода экспериментальных исследований общеизвестно поэтому полезно будет рассмотреть здесь некоторых представителей этого семейства. [c.283]

На примере голомиктического озера можно описать биологические процессы, которые приводят к летнему расслоению и продолжаются несколько месяцев. В пронизанном лучами света эпилимнионе фитопланктон (диатомеи, жгутиковые, зеленые водоросли, цианобактерии) продуцирует биомассу. Обычно из окружающей среды в озеро поступает дополнительный органический материал. Часть этого органического вещества, в особенности частицы, содержащие целлюлозу, опускается на дно озера и разлагается. В начальной аэробной стадии разложения расходуется кислород, и на дне создаются анаэробные условия. В результате анаэробного распада образуются органические продукты брожения Н2, НдЗ, СН4 и СО2. Поскольку конвекции не происходит, эти продукты поступают из донных отложений в толщу воды очень медленно. Один только метан-главный продукт анаэробной цепи питания в донных осадках - выделяется в виде пузырьков газа. На своем пути к поверхности водоема часть метана переходит в раствор и окисляется использующими этот газ аэробными бактериями. Быстрое потребление кислорода в гиполимнионе обусловлено ускоренным распределением метана и ростом метанокисляющих бактерий. В конце концов во всем гиполимнионе создаются анаэробные условия. [c.507]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология