Smörsyrafermentering

Smörsyrafermentering är en metabolisk väg för omvandling av organiska ämnen genom obligatoriska anaeroba bakterier , vars slutprodukter är ATP , samt smörsyra , butanol, aceton , isopropanol , etanol , ättiksyra , koldioxid och väte . Denna typ av metabolism är främst karakteristisk för bakterier av släktet Clostridium , såsom C. pasteurianum , C. buryricum , C. acetobutylicum , C. pectinovorum [1] samt invånare i vommen hos idisslare , Butyrivibrio- protister och bakterier av den mänskliga tarmmikrofloran Eubacterium och Fusobacterium [2 ] [3] .. Smörfermentering upptäcktes av Louis Pasteur 1861 [ 3] .

Smörsyrafermenteringsreaktioner

Smörsyrabakterier bryter ner glukos och andra hexoser längs den glykolytiska vägen . Pyruvat , efter dekarboxylering , förvandlas till acetyl-CoA , denna process åtföljs av frisättning av koldioxid och reduktion av ferredoxin , som interagerar med hydrogenasenzymet, vilket resulterar i bildandet av väte . Acetyl-CoA är en högenergiförening och dess energi är tillräcklig för att fosforylera ADP , därför ersätts koenzym A -resten i vissa av dessa molekyler med en fosfatgrupp , som sedan överförs till ADP. Denna gren av smörsyrafermentering är energetiskt fördelaktig, eftersom den tillåter dig att få 4 mol ATP per mol glukos (2 mol i glykolysreaktioner, två till under bildandet av ättiksyra), men den har två betydande nackdelar: för det första metabolism av glukos längs denna väg leder till mycket kraftig försurning av miljön, som ett resultat av vilket tillväxten av bakterier kan hämmas; för det andra tillåter denna väg inte cellen att oxidera de reducerade NADH - elektronbärarna som bildas under glykolys [2] .

Acetyl-CoA kan metaboliseras på ett annat sätt: när två av dess molekyler interagerar bildas acetoacetyl-CoA, som under en rad reaktioner övergår till butyryl-CoA. Denna förening har också tillräckligt med energi för ATP-syntes, så koenzym A-resten i den kan ersättas med en fosfatgrupp, varefter denna grupp används i reaktionen av ADP- substratfosforylering . Slutprodukten av denna gren är smörsyra. Bildandet av smörsyra gör att du kan minska pH-minskningen (endast 1 mol syra bildas per 1 mol glukos ), samt att "bli av" med en viss mängd reducerad NAD, men dess energiutbyte är mindre än under bildandet av ättiksyra - endast tre mol ATP per mol glukos.

Om pH-värdet sjunker under 4,4 till följd av frisättningen av organiska syror under smörfermenteringen, aktiveras den metaboliska vägen hos bakterier, vars slutprodukter är etanol , aceton och butanol. Var och en av dessa vägar använder NADH, men ingen av dem producerar mer än två mol ATP per mol glukos [1] .

Användningen av smörsyrafermentering

Användningen av smörsyrafermentering i industriell skala började under första världskriget . Britterna behövde en stor mängd organiska lösningsmedel - butanol (för framställning av konstgjort gummi ) och aceton (som lösningsmedel för nitrocellulosa i processen att tillverka cordit, ett rökfritt explosivt pulver). Dessa ämnen bröts genom pyrolys av trä , och produktionen av ett ton aceton krävde kostnaden för 80-100 ton björk , bok eller lönn . 1915 utvecklade en ung forskare, Chaim Weizmann , en jäsningsmetod med hjälp av bakterien Clostridium acetobutylicum , som gjorde det möjligt att omvandla 100 ton melass till 12 ton aceton och 24 ton butanol. Senare förbättrade han denna metod genom att hitta en bakteriestam som producerade en särskilt stor mängd av de önskade lösningsmedlen. Aceton och butanol erhölls genom smörfermentering fram till 1940- och 1950-talen, då denna metod ersattes av en billigare [4] .

Källor

1. ↑ 1 2 3 Gudz S.P., Kuznetsova R.O., Kucheras R.V. Grundläggande mikrobiologi  (neopr.) . - Kiev: UMK VO, 1991. - ISBN 5-7763-0670-1 .
2. ↑ 1 2 3 Wang, Tay, Ivanov, Hung. Miljöbioteknik  (neopr.) . - Springer, 2010. - ISBN 978-1-58829-166-0 .
3. ↑ 1 2 Barton L. Strukturella och funktionella relationer i  prokaryoter . - Springer, 2005. - ISBN 0-387-20708-2 .
4. ↑ Prescott LM Mikrobiologi  (obestämd) . — 5:a. - McGraw-Hill, 2002. - ISBN 0-07-282905-2 .

Litteratur

• Ordlista över termer i kemi // J. Opeida, A. Schweika. Institutet för fysisk organisk kemi och kolkemi im. L.M. Litvinenko National Academy of Sciences of Ukraine, Donetsk National University - Donetsk: "Weber", 2008. - 758 s. — ISBN 978-966-335-206-0
• Netrusov A.I., Kotova I.B. Microbiology. - 4:e uppl., reviderad. och ytterligare .. - M . : Publishing Center "Academy", 2012. - 384 sid. - ISBN 978-5-7695-7979-0 .

Ordböcker och uppslagsverk	Great Soviet (1 upplaga)
I bibliografiska kataloger	GND : 4704965-0