A fermentação alcoólica é a magia de transformar o açúcar em álcool etílico. Fermentação nas células A fermentação alcoólica ocorre nas células

A fermentação alcoólica é a base da preparação de qualquer bebida alcoólica. Este é o mais simples e maneira acessível receber álcool etílico. O segundo método - a hidratação do etileno, é sintético, raramente utilizado e apenas na produção de vodka. Veremos as características e condições da fermentação para entender melhor como o açúcar é convertido em álcool. Do ponto de vista prático, esse conhecimento ajudará a criar o ambiente ideal para o fermento - para colocar corretamente o purê, o vinho ou a cerveja.

Fermentação alcoólicaé o processo pelo qual a levedura converte glicose em álcool etílico e dióxido de carbono em um ambiente anaeróbico (sem oxigênio). A equação é a seguinte:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2.

Como resultado, uma molécula de glicose é convertida em 2 moléculas de álcool etílico e 2 moléculas de dióxido de carbono. Nesse caso, é liberada energia, o que leva a um ligeiro aumento na temperatura do meio. Os óleos fúsel também são formados durante o processo de fermentação: butil, amil, isoamil, isobutil e outros álcoois, que são subprodutos do metabolismo dos aminoácidos. De muitas maneiras, os óleos fúsel formam o aroma e o sabor da bebida, mas a maioria deles é prejudicial ao corpo humano, por isso os fabricantes tentam purificar o álcool dos óleos fúsel prejudiciais, mas deixam os úteis.

Levedura são fungos unicelulares forma esférica(cerca de 1.500 espécies), desenvolvendo-se ativamente em meio líquido ou semilíquido rico em açúcares: na superfície dos frutos e folhas, no néctar das flores, na fitomassa morta e até no solo.

Este é um dos primeiros organismos "domesticados" pelo homem, principalmente o fermento é usado para assar pão e fazer bebidas alcoólicas. Os arqueólogos descobriram que os antigos egípcios há 6.000 anos AC. e. aprendeu a fazer cerveja e por volta de 1200 AC. e. dominou o cozimento de pão com fermento.

O estudo científico da natureza da fermentação começou no século XIX, a primeira fórmula química foi proposta por J. Gay-Lussac e A. Lavoisier, mas a essência do processo permaneceu obscura, surgiram duas teorias. O cientista alemão Justus von Liebig sugeriu que a fermentação é de natureza mecânica - as vibrações das moléculas dos organismos vivos são transmitidas ao açúcar, que é dividido em álcool e dióxido de carbono. Por sua vez, Louis Pasteur acreditava que a base do processo de fermentação é de natureza biológica - quando certas condições são atingidas, a levedura começa a transformar o açúcar em álcool. Pasteur conseguiu provar experimentalmente sua hipótese, mais tarde natureza biológica a fermentação foi confirmada por outros cientistas.

A palavra russa “fermento” vem do verbo eslavo antigo “drozgati”, que significa “esmagar” ou “amassar”, há uma ligação clara com assar pão. Por sua vez, nome inglês levedura "levedura" vem das palavras do inglês antigo "gist" e "gyst", que significam "espuma", "liberar gás" e "ferver", o que está mais próximo da destilação.

Como matéria-prima para o álcool, utilizam-se açúcar, produtos que contenham açúcar (principalmente frutas e bagas), bem como matérias-primas que contenham amido: grãos e batatas. O problema é que o fermento não consegue fermentar o amido, então primeiro você precisa decompô-lo em açúcares simples, isso é feito por uma enzima chamada amilase. A amilase é encontrada no malte, um grão germinado, e é ativada em altas temperaturas (geralmente 60-72°C), e o processo de conversão do amido em açúcares simples é chamado de "sacarificação". A sacarificação com malte (“quente”) pode ser substituída pela introdução de enzimas sintéticas, nas quais o mosto não precisa ser aquecido, por isso o método é denominado sacarificação “fria”.

Condições de fermentação

Os seguintes fatores influenciam o desenvolvimento da levedura e o curso da fermentação: concentração de açúcar, temperatura e luz, acidez do ambiente e presença de oligoelementos, teor alcoólico, acesso ao oxigênio.

1. Concentração de açúcar. Para a maioria das raças de levedura, o teor ideal de açúcar no mosto é de 10 a 15%. Em concentrações acima de 20%, a fermentação enfraquece e em 30-35% é quase garantido que pare, pois o açúcar se torna um conservante que impede o funcionamento do fermento.

Curiosamente, quando o teor de açúcar do meio é inferior a 10%, a fermentação também prossegue mal, mas antes de adoçar o mosto é preciso lembrar a concentração máxima de álcool (4º ponto) obtida durante a fermentação.

2. Temperatura e luz. Para a maioria das cepas de levedura, a temperatura ideal de fermentação é de 20-26°C (a levedura de cerveja de baixa fermentação requer 5-10°C). A faixa permitida é de 18 a 30 °C. Em temperaturas mais baixas, a fermentação desacelera significativamente e, em valores abaixo de zero, o processo para e a levedura “adormece” - entra em animação suspensa. Para retomar a fermentação, basta aumentar a temperatura.

Demais aquecer destrói o fermento. O limite de resistência depende da tensão. Em geral, valores acima de 30-32 °C são considerados perigosos (especialmente para vinho e cerveja), no entanto, existem raças distintas de levedura alcoólica que podem suportar temperaturas de mosto de até 60 °C. Se a levedura estiver “cozida”, será necessário adicionar um novo lote ao mosto para retomar a fermentação.

O próprio processo de fermentação provoca um aumento de temperatura de vários graus - quanto maior o volume do mosto e mais ativa a levedura, mais forte é o aquecimento. Na prática, a correção da temperatura é feita se o volume for superior a 20 litros - é o suficiente para manter a temperatura abaixo de 3-4 graus do limite superior.

O recipiente é deixado em Sítio escuro ou coberto com um pano grosso. A ausência de luz solar direta evita o superaquecimento e tem um efeito positivo no trabalho das leveduras - os fungos não gostam da luz solar.

3. Acidez do ambiente e presença de oligoelementos. Acidez média 4,0-4,5 pH promove a fermentação alcoólica e inibe o desenvolvimento de microrganismos terceiros. Em um ambiente alcalino, são liberados glicerol e ácido acético. No mosto neutro, a fermentação prossegue normalmente, mas as bactérias patogênicas se desenvolvem ativamente. A acidez do mosto é corrigida antes da adição do fermento. Freqüentemente, destiladores amadores aumentam a acidez Ácido Cítrico ou qualquer suco ácido, e para reduzir o mosto é temperado com giz ou diluído em água.

Além de açúcar e água, o fermento necessita de outras substâncias - principalmente nitrogênio, fósforo e vitaminas. Esses oligoelementos são utilizados pelas leveduras para a síntese dos aminoácidos que compõem suas proteínas, bem como para a reprodução em Estado inicial fermentação. O problema é que em casa não será possível determinar com precisão a concentração das substâncias, e ultrapassar os valores permitidos pode afetar negativamente o sabor da bebida (principalmente do vinho). Portanto, presume-se que as matérias-primas contendo amido e frutas contêm inicialmente a quantidade necessária de vitaminas, nitrogênio e fósforo. Normalmente, apenas purê de açúcar puro é alimentado.

4. Teor alcoólico. Por um lado, o álcool etílico é um resíduo da levedura, por outro lado, é uma forte toxina para fungos de levedura. Com uma concentração de álcool no mosto de 3-4%, a fermentação desacelera, o etanol começa a inibir o desenvolvimento da levedura, em 7-8% a levedura não se reproduz mais e em 10-14% eles param de processar o açúcar - a fermentação para . Apenas cepas individuais de levedura cultivada, criadas em laboratório, são tolerantes a concentrações de álcool acima de 14% (algumas continuam a fermentar mesmo a 18% ou mais). Cerca de 0,6% de álcool é obtido a partir de 1% de açúcar no mosto. Isso significa que para obter álcool 12% é necessária uma solução com teor de açúcar de 20% (20 × 0,6 = 12).

5. Acesso ao oxigênio. Num ambiente anaeróbico (sem acesso ao oxigênio), a levedura visa a sobrevivência e não a reprodução. É neste estado que se liberta o máximo de álcool, pelo que na maioria dos casos é necessário proteger o mosto do acesso do ar e ao mesmo tempo organizar a retirada do dióxido de carbono do tanque para evitar pressão alta. Este problema é resolvido com a instalação de um selo d'água.

Com o contato constante do mosto com o ar, existe o perigo de acidificação. Logo no início, quando a fermentação está ativa, o dióxido de carbono liberado empurra o ar para longe da superfície do mosto. Mas no final, quando a fermentação enfraquece e aparece cada vez menos dióxido de carbono, o ar entra no recipiente descoberto com o mosto. Sob a influência do oxigênio, são ativadas bactérias do ácido acético, que passam a transformar o álcool etílico em ácido acético e água, o que leva à deterioração do vinho, à diminuição do rendimento da aguardente e ao aparecimento de sabor amargo nas bebidas. Portanto, é muito importante fechar o recipiente com selo d'água.

No entanto, a levedura necessita de oxigénio para se multiplicar (para atingir a sua quantidade ideal). Normalmente a concentração que está na água é suficiente, mas para a reprodução acelerada do mosto, após a adição do fermento, ele é deixado aberto por várias horas (com acesso de ar) e misturado várias vezes.

Durante a fermentação alcoólica, além dos produtos principais - álcool e CO 2, muitos outros, chamados produtos da fermentação secundária, surgem dos açúcares. De 100 g de C 6 H 12 O 6 48,4 g de álcool etílico, 46,6 g de dióxido de carbono, 3,3 g de glicerol, 0,5 g ácido succínico e 1,2 g de uma mistura de ácido láctico, acetaldeído, acetoína e outros compostos orgânicos.

Junto com isso, as células de levedura durante o período de reprodução e crescimento logarítmico consomem aminoácidos do mosto de uva, necessários para a construção de suas próprias proteínas. Nesse caso, formam-se subprodutos da fermentação, principalmente álcoois superiores.

No esquema moderno de fermentação alcoólica, existem 10-12 fases de transformações bioquímicas de hexoses sob a ação de um complexo de enzimas de levedura. De forma simplificada, podem ser distinguidas três etapas da fermentação alcoólica.

EUestágio - fosforilação e quebra de hexoses. Nesta fase, ocorrem várias reações, como resultado das quais a hexose é convertida em triose fosfato:

ATP → ADP

O principal papel na transferência de energia nas reações bioquímicas é desempenhado pelo ATP (adenosina trifosfato) e ADP (adenosina difosfato). Fazem parte de enzimas, acumulam grande quantidade de energia necessária à execução dos processos vitais e são adenosina - parte integrante dos ácidos nucléicos - com resíduos de ácido fosfórico. Primeiro, forma-se o ácido adenílico (monofosfato de adenosina ou monofosfato de adenosina - AMP):

Se denotarmos a adenosina com a letra A, então a estrutura do ATP pode ser representada da seguinte forma:

A-O-R-O ~ R - O ~ R-OH

O sinal com ~ denota as chamadas ligações fosfato macroérgicas, extremamente ricas em energia, que é liberada durante a eliminação dos resíduos de ácido fosfórico. A transferência de energia do ATP para o ADP pode ser representada pelo seguinte esquema:

A energia liberada é utilizada pelas células de levedura para garantir funções vitais, em particular a sua reprodução. O primeiro ato de liberação de energia é a formação de ésteres fosfóricos de hexoses - sua fosforilação. A adição de um resíduo de ácido fosfórico do ATP às hexoses ocorre sob a ação da enzima fosfohexoquinase fornecida pela levedura (denotamos a molécula de fosfato pela letra P):

Glicose Glicose-6-fosfato frutose-1,6-fosfato

Como pode ser visto no esquema acima, a fosforilação ocorre duas vezes, e o éster de glicose-fósforo, sob a ação da enzima isomerase, é reversivelmente convertido em éster de frutose-fósforo, que possui um anel furano simétrico. O arranjo simétrico dos resíduos de ácido fosfórico nas extremidades da molécula de frutose facilita sua ruptura subsequente logo no meio. A quebra da hexose em duas trioses é catalisada pela enzima aldolase; como resultado da decomposição, uma mistura de desequilíbrio de 3-fosfogliceraldeído e fosfodioxiacetona é formada:

Fosfoglicerol-novo aldeído (3,5%) Fosfodiohidroxiacetona (96,5%)

Apenas o 3-fosfogliceraldeído está envolvido em reações posteriores, cujo conteúdo é constantemente reabastecido pela ação da enzima isomerase nas moléculas de fosfodioxiacetona.

II etapa da fermentação alcoólica- a formação de ácido pirúvico. Na segunda etapa, a triose fosfato na forma de 3-fosfogliceraldeído sob a ação da enzima oxidativa desidrogenase é oxidada em ácido fosfoglicérico e, com a participação das enzimas correspondentes (fosfogliceromutase e enolase) e do sistema LDF-ATP, transforma-se em ácido pirúvico:

Primeiro, cada molécula de 3-fosfogliceraldeído adiciona outro resíduo de ácido fosfórico a si mesma (devido à molécula de fósforo inorgânico) e o 1,3-difosfogliceraldeído é formado. Então, sob condições anaeróbicas, é oxidado em ácido 1,3-difosfoglicérico:

O grupo ativo da desidrogenase é uma coenzima de estrutura orgânica complexa NAD (nicotinamida adenina dinucleotídeo), que fixa dois átomos de hidrogênio com seu núcleo de nicotinamida:

MAIS+ + 2H+ + MAIS DE H2

EXCESSO de oxidação EXCESSO de redução

Oxidando o substrato, a coenzima NAD passa a ser dona de íons hidrogênio livres, o que lhe confere um alto potencial de redução. Portanto, o mosto em fermentação é sempre caracterizado por uma elevada capacidade redutora, o que é de grande importância prática na vinificação: o pH do meio diminui, as substâncias temporariamente oxidadas são restauradas e os microrganismos patogénicos morrem.

Na fase final II da etapa de fermentação alcoólica, a enzima fosfotransferase catalisa duas vezes a transferência do resíduo de ácido fosfórico, e a fosfogliceromutase o move do 3º átomo de carbono para o 2º, abrindo a possibilidade para a enzima enolase formar ácido pirúvico:

Ácido 1,3-difosfoglicérico Ácido 2-fosfoglicérico Ácido pirúvico

Devido ao fato de que a partir de uma molécula de hexose duplamente fosforilada (2 ATP consumidos) são obtidas duas moléculas de trioses duplamente fosforiladas (4 ATP formados), o balanço energético líquido da quebra enzimática dos açúcares é a formação de 2 ATP. Esta energia proporciona as funções vitais da levedura e provoca um aumento na temperatura do meio de fermentação.

Todas as reações que precedem a formação do ácido pirúvico são inerentes tanto à fermentação anaeróbica dos açúcares quanto à respiração dos organismos e plantas mais simples. A fase III está relacionada apenas com a fermentação alcoólica.

IIIetapa da fermentação alcoólica - formação de álcool etílico. Na fase final da fermentação alcoólica, o ácido pirúvico, sob a ação da enzima descarboxilase, é descarboxilado com formação de acetaldeído e dióxido de carbono, e com a participação da enzima álcool desidrogenase e da coenzima NAD-H2, o acetaldeído é reduzido a Álcool etílico:

Ácido pirúvico Acetilaldeído Etanol

Se houver excesso de ácido sulfuroso livre no mosto em fermentação, parte do acetaldeído se liga ao composto aldeído sulfuroso: em cada litro de mosto, 100 mg de H2SO3 ligam-se a 66 mg de CH3COH.

Posteriormente, na presença de oxigênio, esse composto instável se decompõe e o acetaldeído livre é encontrado no vinho, o que é especialmente indesejável para materiais de champanhe e vinho de mesa.

Na forma comprimida, a conversão anaeróbica da hexose em álcool etílico pode ser representada pelo seguinte esquema:

Como pode ser visto no esquema de fermentação alcoólica, os ésteres de hexose fosfato são formados primeiro. Ao mesmo tempo, moléculas de glicose e frutose, sob a ação da enzima hexokenase, fixam um resíduo de ácido fosfórico do trifosfato de adenositol (ATP) e formam-se glicose-6-fosfato e difosfato de adenositol (ADP).

A glicose-6-fosfato é convertida pela enzima isomerase em frutose-6-fosfato, que adiciona outro resíduo de ácido fosfórico do ATP e forma frutose-1,6-difosfato. Esta reação é catalisada pela fosfofrutoquinase. A formação desse composto químico encerra a primeira etapa preparatória da decomposição anaeróbica dos açúcares.

Como resultado dessas reações, a molécula de açúcar passa para a forma oxídica, adquire maior labilidade e torna-se mais capaz de transformações enzimáticas.

Sob a influência da enzima aldolase, a frutose-1, 6-difosfato é clivada em glicerol aldeído fosfórico e ácidos diidroxiacetona fosfórico, que podem ser convertidos um em um sob a ação da enzima triose fosfato isomerase. O fosfogliceraldeído é submetido a conversão adicional, da qual aproximadamente 3% são formados em comparação com 97% da fosfodioxiacetona. A fosfodioxiacetona, com o uso do fosfogliceraldeído, é convertida pela ação da fosfotriose isomerase em 3-fosfogliceraldeído.

No segundo estágio, o 3-fosfogliceraldeído adiciona outro resíduo de ácido fosfórico (devido ao fósforo inorgânico) para formar 1,3-difosfogliceraldeído, que é desidrogenado pela triose fosfato desidrogenase e dá ácido 1,3-difosfoglicérico. O hidrogênio, neste caso, é transferido para a forma oxidada da coenzima NAD. O ácido 1,3-difosfoglicérico, dando ao ADP (sob a ação da enzima fosfoglicerato kenase) um resíduo de ácido fosfórico, transforma-se em ácido 3-fosfoglicérico, que, sob a ação da enzima fosfogliceromutase, se transforma em ácido 2-fosfoglicérico. Este último, sob a ação da fosfopiruvato hidrotase, é convertido em ácido fosfoenolpirúvico. Além disso, com a participação da enzima piruvato kenase, o ácido fosfoenolpirúvico transfere o resíduo de ácido fosfórico para a molécula de ADP, como resultado da formação de uma molécula de ATP e a molécula de ácido enolpirúvico passa para o ácido pirúvico.

A terceira etapa da fermentação alcoólica é caracterizada pela quebra do ácido pirúvico sob a ação da enzima piruvato descarboxilase em dióxido de carbono e acetaldeído, que, sob a ação da enzima álcool desidrogenase (sua coenzima é NAD), é reduzido a álcool etílico .

A equação geral para fermentação alcoólica pode ser representada da seguinte forma:

C6H12O6 + 2H3PO4 + 2ADP → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP + 2H2O

Assim, durante a fermentação, uma molécula de glicose é convertida em duas moléculas de etanol e duas moléculas de dióxido de carbono.

Mas o curso de fermentação indicado não é o único. Se, por exemplo, não houver enzima piruvato descarboxilase no substrato, então o ácido pirúvico não é clivado em aldeído acético e o ácido pirúvico é diretamente reduzido, transformando-se em ácido láctico na presença de lactato desidrogenase.

Na vinificação, a fermentação da glicose e da frutose ocorre na presença de bissulfito de sódio. O aldeído acético, formado durante a descarboxilação do ácido pirúvico, é removido como resultado da ligação ao bissulfito. O lugar do aldeído acético é ocupado pelo fosfato de diidroxiacetona e 3-fosfogliceraldeído, que recebem hidrogênio de compostos químicos reduzidos, formando o glicerofosfato, que se transforma em glicerol como resultado da desfosforilação. Esta é a segunda forma de fermentação Neuberg. De acordo com este esquema de fermentação alcoólica, o glicerol e o acetaldeído são acumulados na forma de um derivado de bissulfito.

Substâncias formadas durante a fermentação.

Atualmente, cerca de 50 álcoois superiores foram encontrados em produtos de fermentação, que apresentam uma variedade de odores e afetam significativamente o aroma e o bouquet do vinho. Em maiores quantidades durante a fermentação, formam-se álcoois isoamílico, isobutil e N-propílico. Nos vinhos de mesa espumantes e semidoces de moscatel obtidos pela chamada redução biológica de azoto, foram utilizados álcoois superiores aromáticos β-feniletanol (FES), tirosol, álcool terpênico farnesol, com aroma de rosas, lírio do vale, flores de tília. encontrado em grandes quantidades (até 100 mg/dm3). A sua presença em pequenos números é desejável. Além disso, quando o vinho envelhece, os álcoois superiores entram em esterificação com ácidos voláteis e formam ésteres, que conferem ao vinho tons etéreos favoráveis ​​​​de maturidade bouquet.

Posteriormente, foi comprovado que a maior parte dos álcoois superiores alifáticos é formada a partir do ácido pirúvico por transaminação e biossíntese direta com a participação de aminoácidos e acetaldeído. Mas os álcoois superiores aromáticos mais valiosos são formados apenas a partir dos aminoácidos aromáticos correspondentes, por exemplo:

A formação de álcoois superiores no vinho depende de muitos fatores. Em condições normais, acumulam em média 250 mg/dm3. Com a fermentação lenta e prolongada, a quantidade de álcoois superiores aumenta, com o aumento da temperatura de fermentação para 30 ° C, diminui. Sob condições de fermentação em fluxo contínuo, a reprodução da levedura é muito limitada e os álcoois superiores são formados menos do que na fermentação em lote.

Com a diminuição do número de células de levedura como resultado do resfriamento, sedimentação e filtração grosseira do mosto fermentado, ocorre um lento acúmulo de biomassa de levedura e ao mesmo tempo aumenta a quantidade de álcoois superiores, especialmente as séries aromáticas.

Uma quantidade aumentada de álcoois superiores é indesejável para vinhos de mesa brancos secos, champanhe e conhaque, no entanto, confere uma variedade de tonalidades no aroma e sabor aos vinhos tintos de mesa, espumantes e fortes.

A fermentação alcoólica do mosto de uva está também associada à formação de aldeídos e cetonas de elevado peso molecular, ácidos voláteis e gordos e seus ésteres, importantes na formação do bouquet e sabor do vinho.

Professor :

Escola:

Área:

Item: biologia

Aula: 10

tipo de aula: Lição - Jogo de interpretação de papéis com o uso das TIC.

O objetivo da lição:

Aprofundar o conhecimento dos alunos sobre formas de vida não celulares;

e infecção pelo vírus da AIDS.

Lições objetivas:

Oferecer oportunidades para os alunos se unirem de acordo com os interesses, oferecer uma variedade de atividades de dramatização; expandir a capacidade de trabalhar com literatura adicional e materiais da Internet; fomentar um senso de coletivismo; formação de competência sobresujeito.

Tempo: 1 hora

Telefone: 72-1-16

Equipamento: computador, projetor, tela, materiais didáticos.

Fase preparatória:

Uma semana antes da aula, grupos de role-playing de "biólogos", "historiadores", "infeccionistas" são formados pelos alunos da turma e são convidados a encontrar material relevante sobre formas de vida não celulares para o relatório do grupo. O professor oferece-lhes a literatura necessária e recursos de Internet.

Durante as aulas:

Momento organizacional (1 min)

Verificando d / z - trabalho testado em vários níveis

Teste nº 1

1) Glicólise é o processo de divisãoEU :

A) proteínas em aminoácidos;

B) lipídios para maior ácidos carboxílicos e glicerina;

2) A fermentação é um processo:

A) A decomposição de substâncias orgânicas em condições anaeróbicas;

B) Oxidação da glicose;

C) Síntese de ATP nas mitocôndrias;

D) Converter glicose em glicogênio.

3) A assimilação é:

A) A formação de substâncias utilizando energia;

B) A decadência de substâncias com liberação de energia.

4) Organize as etapas do metabolismo energético dos carboidratos em ordem:

A - respiração celular;

B-glicólise;

B-preparatório.

5) O que é fosforilação ?

A) a formação de ATP;

B) Formação de moléculas de ácido láctico;

C) A quebra das moléculas de ácido láctico.

Teste #2

1) Onde ocorrem o primeiro e o segundo estágios da decomposição dos compostos macromoleculares: A) citoplasma; B) mitocôndrias: C) lisossomas D) Complexo de Golgi.

2) Nas células de quais organismos ocorre a fermentação alcoólica?:

A) animais e plantas; B) plantas e fungos.

3) O efeito energético da glicólise é a formação

2 moléculas:

A) ácido láctico; B) ácido pirúvico; B) ATP;

D) álcool etílico.

4) Por que a dissimilação é chamada de troca de energia?

A) a energia é absorvida; B) A energia é liberada.

5) O que está incluído na composição dos ribossomos?

A) ADN; B) lipídios;C) RNA; D) proteínas.

Teste #3

1) Qual é a diferença entre o metabolismo energético em aeróbios e anaeróbios?

A) - ausência de etapa preparatória; B) a ausência de clivagem livre de oxigênio; c) a ausência de um estágio celular.

2) Qual das etapas do metabolismo energético ocorre nas mitocôndrias?

A- preparatório B- glicólise; Respiração de células B

3) quais substâncias orgânicas raramente são consumidas para obter energia na célula:

Proteínas A; Gorduras B;

4) Em quais organelas da célula ocorre a degradação das substâncias orgânicas:

A-ribossomos B-lisossomos; B-núcleo.

5) De onde vem a energia para a síntese do ATP a partir do ADP?

A) - em processo de assimilação; B) - em processo de dissimilação.

Auto-controle. Diapositivo 2

Atualização de conhecimento.

O que sabemos sobre as formas de vida na Terra?

O que sabemos sobre formas de vida não celulares?

Por que precisamos desse conhecimento?

4. Apresentação do plano e finalidade da obra.

Deslizar# 3,4

5. Operacional e executivo.

Trabalho em grupo semente

a) O discurso do Sr. "historiadores" com informações sobre a descoberta

vírus. Diapositivo 5

b) Discurso do grupo, “biólogos” com informações sobre a estrutura de uma partícula viral, sobre a divisão dos vírus em contendo RNA e DNA, sobre a estrutura de um bacteriófago. Slides nº 6,7,13

c) O professor explica o método de reprodução dos vírus, os alunos trabalham com caderno. Diapositivo nº 11

d) Discurso de gr. "infeccionistas" com uma mensagem sobre doenças infecciosas de humanos, animais e plantas causadas por vírus. Slides nº 8,9,10

e) a história da professora sobre o perigo de contrair o vírus da AIDS. Slide nº 12,14

O trabalho dos grupos secundários

Os caras formam grupos de uma nova composição. E cada grupo

procurando uma resposta para uma pergunta ou tarefa problemática que lhe foi proposta. Por exemplo: Encontre a diferença entre vírus e matéria inanimada? Encontre a diferença entre vírus e matéria viva?

Qual é a finalidade dos antibióticos durante uma doença viral?

6. Reflexivo-avaliativo.

Verificando o trabalho dos grupos; Slide nº 15

Execução do teste;

verifique você mesmo

1 Vírus bacterianos ____________

2 A enzima revertase está presente no vírus ________

3Casca do vírus ______________

4 Forma de vida livre do vírus _____________

5 Número de ácidos nucléicos nas células virais _

6 Vírus cujos organismos não são descritos __________

7 Doenças virais ____________________________

Controle mútuo.

7. Resumindo a lição

8. Criativo trabalho de casa

- compilar palavras cruzadas;

Compilação de um cluster sobre este tema.

Fontes de informação

Livro de referência mais recente de Biologia de N. V. Chebyshev. М-2007

http //schols .keldysh .ru /scyooll 11413/bio /viltgzh /str 2.htm

Par.22 Nas células de quais organismos ocorre a fermentação alcoólica? Na maioria das células vegetais, assim como nas células de alguns fungos (por exemplo, levedura), em vez da glicólise, ocorre a fermentação alcoólica; em condições anaeróbicas, a molécula de glicose é convertida em álcool etílico e CO2. De onde vem a energia para sintetizar ATP a partir de ADP? É liberado no processo de dissimilação, ou seja, nas reações de divisão de substâncias orgânicas na célula. Dependendo das especificidades do organismo e das condições do seu habitat, a dissimilação pode ocorrer em duas ou três etapas. Quais são as etapas do metabolismo energético? 1 - preparatório; concluindo na quebra de moléculas orgânicas grandes em moléculas mais simples: polis.-monoses., lipídios-glic.e gordura. ácidos, proteínas-a.k. A clivagem ocorre em PS. Pouca energia é liberada, mas é dissipada na forma de calor. Os compostos resultantes (monosacos, ácidos graxos, etc.) podem ser utilizados pela célula em reações de troca de formação, bem como para expansão adicional para obtenção de energia. 2- livre de oxigênio = glicólise (processo enzimático de quebra sequencial da glicose nas células, acompanhado pela síntese de ATP; em condições aeróbicas leva à formação de ácido pirúvico, em condições anaeróbicas leva à formação de ácido láctico); С6Н12О6 + 2Н3Р04 + 2ADP --- 2С3Н6О3 + 2ATP + 2Н2О. consiste na decomposição enzimática do org.vest-in, obtido na fase preparatória. O2 não participa das reações desta etapa. As reações de glicólise são catalisadas por muitas enzimas e ocorrem no citoplasma das células. 40% da energia é armazenada em moléculas de ATP, 60% é dissipada como calor. A glicose não se decompõe em produtos finais (CO2 e H2O), mas em compostos que ainda são ricos em energia e, ainda mais oxidados, podem fornecê-la a grandes quantidades (ácido láctico, álcool etílico, etc.). 3- oxigênio (respiração celular); substâncias orgânicas formadas durante o estágio 2 e contendo grandes reservas de energia química são oxidadas nos produtos finais CO2 e H2O. Este processo ocorre nas mitocôndrias. Como resultado da respiração celular, durante a quebra de duas moléculas de ácido láctico, são sintetizadas 36 moléculas de ATP: 2C3H6O3 + 6O2 + 36ADP + 36H3PO4 - 6CO2 + 42H2O + 36ATP. Uma grande quantidade de energia é liberada, 55% é armazenada na forma de ATP, 45% é dissipada na forma de calor. Qual é a diferença entre o metabolismo energético em aeróbios e anaeróbios? A maioria das criaturas vivas que vivem na Terra são aeróbias, ou seja, utilizado nos processos de RH O2 do meio ambiente. Nos aeróbios, a troca de energia ocorre em 3 etapas: preparação, livre de oxigênio e oxigênio. Como resultado disso, a matéria orgânica se decompõe nos compostos inorgânicos mais simples. Nos organismos que vivem em um ambiente livre de oxigênio e não precisam de oxigênio - anaeróbios, assim como nos aeróbios com falta de oxigênio, a assimilação ocorre em duas etapas: preparatória e livre de oxigênio. Na versão de dois estágios da troca de energia, muito menos energia é armazenada do que na versão de três estágios. TERMOS: Fosforilação é a ligação de 1 resíduo de ácido fosfórico a uma molécula de ADP. A glicólise é um processo enzimático de quebra sequencial da glicose nas células, acompanhada pela síntese de ATP; sob condições aeróbicas leva à formação de ácido pirúvico, em anaeróbico. condições levam à formação de ácido láctico. A fermentação alcoólica é uma reação química de fermentação em que uma molécula de glicose, sob condições anaeróbicas, se transforma em álcool etílico e CO2 Par.23 Quais organismos são heterótrofos? Heterótrofos - organismos que não são capazes de sintetizar substâncias orgânicas a partir de substâncias inorgânicas (vivas, fungos, muitas bactérias, células vegetais, incapazes de fotossíntese). Quais organismos na Terra praticamente não dependem da energia da luz solar? Quimiotróficos - utilizam para a síntese de substâncias orgânicas a energia liberada durante as transformações químicas de compostos inorgânicos. TERMOS: Nutrição - conjunto de processos que incluem a ingestão, digestão, absorção e assimilação de nutrientes pelo organismo. No processo de nutrição, os organismos recebem compostos químicos que utilizam em todos os processos vitais. Autotróficos são organismos que sintetizam compostos orgânicos a partir de inorgânicos, recebendo carbono do meio ambiente na forma de CO2, água e sais minerais. Heterótrofos - organismos que não são capazes de sintetizar substâncias orgânicas a partir de substâncias inorgânicas (vivos, fungos, muitas bactérias, células vegetais, incapazes de fotossíntese)

1. Qual é a natureza química do ATP?

Responder. O trifosfato de adenosina (ATP) é um nucleotídeo que consiste na base purina adenina, o monossacarídeo ribose e 3 resíduos de ácido fosfórico. Em todos os organismos vivos, atua como acumulador universal e transportador de energia. Sob a ação de enzimas especiais, os grupos terminais de fosfato são divididos com a liberação de energia, que vai para a contração muscular, processos sintéticos e outros processos vitais.

2. Quais ligações químicas são chamadas macroérgicas?

Responder. As ligações entre os resíduos de ácido fosfórico são chamadas de macroérgicas, pois quando se rompem, uma grande quantidade de energia é liberada (quatro vezes mais do que quando outras ligações químicas são rompidas).

3. Quais células têm mais ATP?

Responder. O maior teor de ATP em células nas quais os custos de energia são elevados. Estas são células do fígado e músculos estriados.

Perguntas após §22

1. Nas células de quais organismos ocorre a fermentação alcoólica?

Responder. Na maioria das células vegetais, assim como nas células de alguns fungos (por exemplo, levedura), em vez da glicólise, ocorre a fermentação alcoólica: a molécula de glicose sob condições anaeróbicas é convertida em álcool etílico e CO2:

C6H12O6 + 2H3PO4 + 2ADP → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP + 2H2O.

2. De onde vem a energia para a síntese do ATP a partir do ADP?

Responder. A síntese de ATP é realizada nas etapas a seguir. Na fase da glicólise, uma molécula de glicose contendo seis átomos de carbono (C6H12O6) é dividida em duas moléculas de ácido pirúvico de três carbonos, ou PVC (C3H4O3). As reações de glicólise são catalisadas por muitas enzimas e ocorrem no citoplasma das células. Durante a glicólise, a quebra de 1 M de glicose libera 200 kJ de energia, mas 60% dela é dissipada na forma de calor. Os 40% restantes da energia são suficientes para a síntese de duas moléculas de ATP a partir de duas moléculas de ADP.

C6H12O6 + 2H3PO4 + 2ADP → 2C3H6O3 + 2ATP + 2H2O

Nos organismos aeróbicos, a glicólise (ou fermentação alcoólica) é seguida pelo estágio final do metabolismo energético - quebra completa do oxigênio ou respiração celular. Durante esta terceira fase, as substâncias orgânicas formadas durante a segunda fase durante a divisão isenta de oxigénio e contendo grandes reservas energia química, são oxidados nos produtos finais CO2 e H2O. Esse processo, assim como a glicólise, é um processo de vários estágios, mas não ocorre no citoplasma, mas nas mitocôndrias. Como resultado da respiração celular, durante a quebra de duas moléculas de ácido láctico, são sintetizadas 36 moléculas de ATP:

2C3H6O3 + 6O2 + 36ADP + 36H3PO4 → 6CO2 + 42H2O + 36ATP.

Assim, o metabolismo energético total da célula no caso de quebra da glicose pode ser representado da seguinte forma:

C6H12O6 + 6O2 + 38ADP + 38H3PO4 → 6CO2 + 44H2O + 38ATP.

3. Quais são as etapas do metabolismo energético?

Responder. Eu palco, preparatório

Compostos orgânicos complexos se decompõem em simples sob a ação de enzimas digestivas, enquanto apenas energia térmica é liberada.

Proteínas → aminoácidos

Gorduras → glicerol e ácidos graxos

Amido → glicose

Estágio II, glicólise (sem oxigênio)

Ocorre no citoplasma e não está associado às membranas. As enzimas estão envolvidas nisso; a glicose é decomposta. 60% da energia é dissipada como calor e 40% é usada para síntese de ATP. O oxigênio não está envolvido.

Estágio III, respiração celular (oxigênio)

Realizado nas mitocôndrias, associado à matriz das mitocôndrias e à membrana interna. Enzimas e oxigênio estão envolvidos nele. O ácido láctico é decomposto. O CO2 é liberado das mitocôndrias para ambiente. O átomo de hidrogênio está incluído em uma cadeia de reações cujo resultado final é a síntese de ATP.

Responder. Todas as manifestações da vida aeróbica requerem gasto de energia, que é reposto pela respiração celular, um processo complexo no qual estão envolvidos muitos sistemas enzimáticos.

Enquanto isso, pode ser representado como uma série de reações sucessivas de oxidação-redução, nas quais os elétrons são separados de uma molécula de um nutriente e transferidos primeiro para o aceptor primário, depois para o secundário e depois para o final. Nesse caso, a energia do fluxo de elétrons é acumulada em ligações químicas macroérgicas (principalmente ligações fosfato da fonte universal de energia - ATP). Para a maioria dos organismos, o aceptor final de elétrons é o oxigênio, que reage com elétrons e íons hidrogênio para formar uma molécula de água. Somente os anaeróbios ficam sem oxigênio, suprindo suas necessidades energéticas por meio da fermentação. Os anaeróbios incluem muitas bactérias, ciliados, alguns vermes e vários tipos de moluscos. Esses organismos usam álcool etílico ou butílico, glicerol, etc. como aceptor final de elétrons.

A vantagem do oxigênio, ou seja, do metabolismo energético aeróbio sobre o anaeróbico, é óbvia: a quantidade de energia liberada durante a oxidação de um nutriente com oxigênio é várias vezes maior do que durante sua oxidação, por exemplo, com ácido pirúvico (ocorre com tal um tipo comum de fermentação como glicólise). Assim, devido ao alto poder oxidante do oxigênio, os aeróbios utilizam com mais eficiência o consumido nutrientes do que os anaeróbios. Ao mesmo tempo, os organismos aeróbicos só podem existir em um ambiente contendo oxigênio molecular livre. Caso contrário, eles morrem.