Nr. ćwiczenia: 9	Kamil Gawlik	Nr. grupy: 7
Data wykonania ćwiczenia: 15.05.2013	Temat ćwiczenia: Fermentacja alkoholowa: Działanie inhibitora w procesie fermentacji. Wpływ temperatury na natężenie oddychania.	Zaliczenie:
Data oddania sprawozdania: 22.05.2013

Definicje:

Fermentacja – proces beztlenowych przemian enzymatycznych związków chemicznych (przede wszystkim zawierających grupę hydroksylową), których efektem jest uzyskanie energii, najczęściej pod postacią ATP.  Wyróżniamy:

fermentacja alkoholowa- proces rozkładu węglowodanów pod wpływem enzymów wytwarzanych przez drożdże z wytworzeniemalkoholu etylowego i dwutlenku węgla:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

fermentacja cytrynowa

fermentacja masłowa

fermentacja mlekowa

fermentacja mannitowa 

fermentacja metanowa

fermentacja octowa 

fermentacja propionowa

Metody badania natężenia fotosyntezy:

1)Ilość zużytego substratu (glukoza):

Płyn fehlinga (spektrofotometr)

Polarymetr

Refraktometr (sacharoza)

2)Ilość wydzielonego produktu (CO₂):

Wagowa (2 filtry H₂SO₄- pochłania parę wodną, CaCl₂-pochłania wodę z otoczenia)

3)Ilość etanolu:

Destylacja

Piknometr

Wapno palone

Rachunkowa

Oddychanie tlenowe- jest procesem katabolicznym polegającym na enzymatycznym rozkładzie złożonych związków organicznych na związki proste z wydzieleniem energii. Jest to proces złożony, zależny od obecności tlenu. Pobierany jest O₂, wydzielany CO₂.

Oddychanie dzielimy na 4 etapy:

1. Glikoliza_ zachodzi w cytoplazmie , jest to rozkład sacharozy z udziałem inwertaz do glukozy i fruktozy. Aby rozpocząć glikolizę musi być dostarczona energia w postaci ATPx2. Końcowym produktem glikolizy jest pirogronian. U roślin może występować szlak jabłczanowy, który odróżnia rośliny od zwierząt. Jest on preferowany gdy istnieje duże zapotrzebowanie na tlen. PEP jest wtedy przekształcany w jabłczan i szybciej transportowany do mitochondrium.

2. Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronianu -zachodzi w matrix mitochondrium, powstaje acetylo-CoA i NADH

3. Cykl Krebsa (cykl kwasu cytrynowego)- w matrix mitochondrium. Zachodzą tu reakcje dehydrogenacji (odłączenia H₂) i dekarboksylacji (odłączenie CO₂), miejscem w którym tworzy się ATP jest przejście bursztynylo-CoA w bursztynian

4. Łańcuch oddechowy -w wewnętrznej błonie mitochondrium. Składa się z wielobiałkowych kompleksów biorących udział w przenoszeniu elektronów z różnych substratów na O₂.

Czynniki wpływające na intensywność oddychania:

Temperatura:

ok. O^OC proces oddychania jest spowolniony

wraz ze wzrostem temperatury intensywność procesu oddychania zwiększa się;

34 – 40^OC – spowolnienie intensywności procesu oddychania

50^OC – proces oddychania spada, ponieważ enzymy ( czyli białka ) ulegają denatunacji;

jeżeli temperatura przez dłuższy czas wynosi ponad 30^OC to proces oddychania przebiega na takim samym poziomie.

 

Ilość tlenu:

w niskiej ilości tlenu intensywność procesu oddychania jest słaba

proporcjonalnie do zwiększania się stężenia tlenu wzrasta intensywność procesu oddychania;

gdy stężenie tlenu jest już bardzo wysokie, na optymalnym poziomie, to mimo to, proces oddychania nie wzrasta

stężenie O₂ na ziemi wynosi 21 %

niedostatek O₂ w glebach ciężkich spowalnia proces oddychania i prowadzi do jego zaniku

niedostatek tlenu prowadzi do fermentacji alkoholowej i powstania alkoholu – jest to proces końcowy.

 

Ilość wydzielonego CO₂

zwiększone stężenie CO₂ obniża i hamuje proces oddechowy

ilość CO₂w atmosferze nie przeszkadza intensywności oddechowej

zwiększona ilość CO₂ wykorzystywana jest do przechowywania owoców i warzyw w chłodniach

 

Woda

Nasiona suche, z małą ilością H₂O ( 10-12 % ) mają proces oddychania spowolniony, gdy dostarczy się jej więcej enzymy zostają uwolnione, podnosi się temperatura i wzrasta intensywność procesu oddychania.

 

Światło

promieniowanie niebieskie zwiększają oddychanie ciemniowe – mitochondrialne,

w ciągu dnia podczas fotosyntezy pierwsze etapy procesu oddychania tlenowego są zahamowane; w niektórych roślinach zachodzi fotorespiracja ( wydzielenie CO₂ i pochłanianie O₂ ); zachodzi ona  w 3 miejscach :

-          mitochondriach

-          chloroplastach

-          peroksysomach

Inhibitory oddychania:

Glikolizy:

Jony fluorkowe- inhibitor enolazy,

Kwas jodooctowy- inhibitor dehydrogenazy aldehydu 3-fosfoglicerynowego,

Cyklu Krebsa:

Fluorooctan- inhibitor przejścia cytrynianu w cis-akonitan,

Arsenian- inhibitor dehydrogenazyα-ketoglutaranowej,

Kwas Malanowy (malonian)- inhibitor dehydrogenazy bursztynianowej,

Transport elektronów:

Cyjanki- blokada oksydazy cytochromowej,

Tlenki węgla- blokada oksydazy cytochromowej,

Rotenon- zatrzymuje przenoszenie elektronów z kompleksu I na ubichinon poprzez zablokowanie miejsca wiązania ubichinonu,

Ćwiczenie 1.

Działanie inhibitora w procesie fermentacji.

Sporządzono 100ml 10% roztworu glukozy i 200ml 25% zawiesiny drożdży w wodzie destylowanej. W zlewkach przygotowano po 120ml roztworów:

-40ml zawiesiny drożdży i 80ml wody destylowanej,

-40ml zawiesiny drożdży, 40ml roztworu glukozy i 40ml wody destylowanej

-40ml zawiesiny drożdży, 40ml roztworów glukozy i 40ml NaF.

Następnie rozlano do próbek i umieścić w temp. 37 stopni.

Wyniki:

Rodzaj roztworu	Długość pęcherzyka [mm]
	10min
A	0
B	24
C	0

Wnioski:

Glukoza jest substratem w procesie fermentacji alkoholowej. Jest ona ważna w celu zajścia glikolizy i powstania dwóch cząsteczek pirogronianu. Fermentacja alkoholowa zaszła jedynie w próbce B ponieważ był tam substrat i organizm zdolny do jej przeprowadzania. W próbce A nie znajdował się substrat a w próbce C znajdował się inhibitor czyli jony fluorkowe. Jony fluorkowe blokują fermentacje alkoholową na poziomie glikolizy hamując działanie enolazy, Jony fluorkowe blokują przyłączenie substratu tworząc w miejscu aktywnym kompleks z jonami magnezu inaktywując w ten sposób działanie enzymu.

Ćwiczenie 2.

Wpływ temperatury na natężenie oddychania.

Przygotowano cztery woreczki ze zbożem 5g każdy oraz pięć erlenmajerek z 25ml wodorotlenku baru i kilkoma kroplami fenoloftaleiny. Po 10 minutowej adaptacji w odpowiednich temp.: 2, 20, 37 i 60 stopni umieszczono nasiona zboża w środku kolb. Po godzinie miareczkowano dwa razy po 10ml wody barytowej roztworem HCl aż do uzyskania zmiany barwy z malinowego na cebulkowy.

Wyniki:

Próba:	Próba I [mm]	Próba II [mm]	Średnia [mm]
Kontrola	9,2	9,2	9,2
2 stopni C	7,6	7,6	7,6
20 stopni C	6,7	6,3	6,5
37 stopni C	4,5	4,6	4,55
60 stopni C	4,7	4,6	4,65

1 M – 1000 mM

197 g/dm³ – 1000 mM [1M]

X – 10 mM

X= 1,97 g/dm³

1,97 g – 1000 ml

X – 1 ml

X= 0,00197 g/ml

1 M BaCO₃- 197g

1 M CO₂- 44g

197g BaCO₃ - 44g CO₂

0,00197 g BaCO₃ - x

X=0,00044 g/ 1000 ml CO₂

Kontrola:

9,2 ml HCl– 10 ml 10mM Ba(OH)₂

X - 25 ml 10mM Ba(OH)₂

X= 23 ml 20mM HCl

25 ml 10mM Ba(OH)₂ - 23 ml HCl = 2 ml BaCO₃

2ºC:

7,6 ml HCl– 10 ml 10mM Ba(OH)₂

X - 25 ml 10mM Ba(OH)₂

X= 19 ml 20mM HCl

25 ml 10mM Ba(OH)₂ - 19 ml HCl = 6 ml BaCO₃

6 ml BaCO₃ - 2 ml BaCO₃ = 4 ml BaCO₃

4 ml BaCO₃ * 0,00197 g/ml BaCO₃ = 0,00788 g/ ml

1 M BaCO₃ – 197 g

X – 0,00788 g

X= 0,00004 M BaCO₃

1 M CO₂ – 44 g

0,00004 M BaCO₃ – x

X CO₂ = 0,00176 g = 1,76 mg

1,76 mg – 5 g rośliny

X – 1 g rośliny

X= 0,352 mg CO₂ / 1g / 1h

POZOSTAŁE OBLICZENIA ZOSTAŁY WYKONANE ANALOGICZNIE.

Kontrola

X= 0,176mg CO₂ / 1g / 1h

20ºC

X= 0,594 mg CO₂ / 1g / 1h

37ºC

X= 1,023 mg CO₂ / 1g / 1h

60ºC

X= 1,001 mg CO₂ / 1g / 1h