Решение: Спиртовое брожение микроорганизмов
Статья к заданиюЭксперимент по исследованию физиологии дрожжей и лактобактерий
Прочитайте текст и выполните задания.
Экспериментатор исследовал особенности физиологии дрожжей и лактобактерий. Для этого он по отдельности вносил в пять пробирок с питательной средой микроорганизмы (дрожжи и лактобактерии) в одинаковой концентрации, добавлял сахар и поддерживал определённую концентрацию кислорода в каждой из них. Через один час он измерил количество накопившегося спирта в каждой пробирке. Результаты приведены на диаграмме.
Используя данные общего материала и диаграммы, ответьте: в чём состоят наблюдаемые различия в продукции спирта между дрожжами и лактобактериями? Как их можно объяснить? Почему при высокой концентрации кислорода дрожжи почти полностью прекращают выработку спирта?
Решение по шагам
4 шагаУ дрожжей в анаэробных условиях происходит спиртовое брожение: глюкоза расщепляется с образованием этилового спирта и углекислого газа.
$$\mathrm{C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2 + энергия}$$Лактобактерии используют преимущественно молочнокислое брожение. Основным продуктом превращения глюкозы у них является молочная кислота, а не этиловый спирт.
$$\mathrm{C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_3H_6O_3 + энергия}$$Поэтому дрожжи продуцируют значительно больше спирта, тогда как у лактобактерий его образование отсутствует или выражено существенно слабее. Наблюдаемые различия объясняются разными типами анаэробного обмена и набором ферментов у этих микроорганизмов.
При высокой концентрации кислорода дрожжи переходят от брожения к аэробному клеточному дыханию. При этом органические вещества полностью окисляются до углекислого газа и воды, а энергии образуется значительно больше, поэтому спиртовое брожение почти прекращается.
$$\mathrm{C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + энергия}$$Дрожжи при недостатке кислорода образуют значительно больше спирта, поскольку осуществляют спиртовое брожение: из глюкозы образуются этиловый спирт и углекислый газ. Лактобактерии используют преимущественно молочнокислое брожение, при котором основным продуктом является молочная кислота, поэтому спирта они образуют мало или не образуют. При высокой концентрации кислорода дрожжи переходят на аэробное дыхание, более энергетически выгодное для клетки; глюкоза полностью окисляется до углекислого газа и воды, поэтому образование спирта почти прекращается.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указывать молочную кислоту как основной продукт обмена дрожжей.
Считать, что при дыхании спирт образуется в большем количестве.
Не объяснять снижение продукции спирта переходом дрожжей на аэробное дыхание.
Путать спиртовое брожение с полным окислением глюкозы.