A cukor koncentrációjának változása az erjedés és a légzés során
Teszt végrehajtása
50 ml reprezentatív sejtszuszpenziót helyezünk mindkét reakcióedénybe, és előinkubáljuk. A fecskendőnek van egy tömlője a szellőzéshez és egy a mintavételhez.
- 20 percenként 2 Eppendorf-csőből (2 ml) veszünk mintát a két adagból
- a mintákat 12000 (rpm) sebességgel 5 percig centrifugáljuk
- a felülúszókat átvisszük és egy hőblokkban 10 percig 90 ° C-on melegítjük
- az összegyűjtött és lehűtött mintákat 12 percig (rpm) 10 percig ismét centrifugáljuk
- mérje meg a forgásszöget a polariméterben 365 nm-nél - az első mintát öblítésre, a másodikat mérőoldatként használják
Olvasások
anaerob kísérleti megközelítés
| 80 | 7.15 | 238,33 | |||
| 100 | -- | -- | -- | -- | -- |
| 120 | 7.78 | 259,33 | +21. | +2.10 | +6.30 |
| 140 | 7.61 | 253,67 | -5.66 | -0,57 | -1.70 |
aerob teszt megközelítés
| 80 | 7.23 | 241.00 | |||
| 100 | -- | -- | -- | -- | -- |
| 120 | 7.57 | 252,33 | +11.33 | +1.13 | +3.40 |
| 140 | 7.39 | 246,33 | -6. | -0,60 | -1.80 |
A polariméter glükózkoncentrációjának meghatározásához 10 mM koncentrációjú és 0,3 ° -os szögű standard oldatot használunk referenciapontként. A koncentrációt ezután a következőképpen számítják ki: \ [c = \ frac * 10 \ text >> \]
Az élesztő szuszpenzió előállításához 2,5 g élesztőt tenyésztettünk összesen 250 ml táptalajban. Feltételezve, hogy az élesztő a tenyésztés óta nem szaporodott, egy 50 ml-es reprezentatív minta 0,5 g élesztőt tartalmaz. A következő képletet használták az anyagmennyiség változásának kiszámításához a koncentrációból: \ [n (\ text) = \ Delta M [\ text] * \ frac \]
értékelés
elméleti megfontolások
- A légzés molekuláris képlete: \ [C_6H_O_6 + 6 O_2 \ jobbra 6 CO_2 + 6 H_2O + 30 ATP \]
- Molekulaképlet etanolos fermentációhoz: \ [C_6H_O_6 \ rightarrow 2 C_2H_5OH + 2 CO_2 + 2 ATP \]
- a mitokondriális légzés súlycsökkenése 72 g/mol glükóz és 88 g/mol glükóz esetén etanolos fermentációban
A kísérleti megközelítések összehasonlítása
A kísérlet végrehajtásának hibája és a polariméterrel kapcsolatos nehézségek miatt a \ (t = 100 \) mintáit el kellett dobni, így csak a \ (t = 120 \) és \ (t = 140 \) mért értékei használhatók értékelésre.
A polarizációs szög \ (t = 120 \) mérése azt mutatta, hogy a glükózkoncentráció nőtt a mért értékhez képest (t = 80 \), ami egyértelműen súlyos hibát jelez. Lehetséges, hogy a mért értékhez \ (t = 80 \) másként használtuk a polarimétert, mint az előttünk álló csoport. Általánosságban elmondható azonban, hogy a polariméter jelenti a legnagyobb hibaforrást, és azt is meg lehetett volna törni. A pult mechanikája gyakran elakadt, így a tényleges mért értéket nem lehet elérni.A készülék időskora miatt a kopás további jelei feltételezhetők.
Az élesztő oxigénfogyasztása az áramlási kísérletben: \ [\ dot_ = -0,549 \ frac \]
A teljes légzési képlet felhasználható a tiszta légzéssel történő glükózfogyasztás kiszámítására, ez: \ [\ dot _> = \ frac * \ dot_ = \ mathbf> \]
Ha az aerob fermentációs kísérletek során a légzés útján levonja a glükózfogyasztást a specifikus glükózfogyasztásból, akkor megkapja a tiszta aerob fermentáció értékét: \ [\ dot _> = \ mathbf> \]
Az aerob fermentáció és a légzés aránya 19: 1. Ez azt mutatja, hogy az élesztő aerob körülmények között is nagyrészt fermentes. Ha ezen ismeretek alapján megjósoljuk a Pasteur-hatást, akkor feltételezzük, hogy ez nagyon alacsony, mivel aerob körülmények között nagyon kevés légzést végeznek, és így a glükózfogyasztás alig csökken. Ez egy kívánt hatás, amelyet a sütőélesztő tenyésztése fokozott. Az anaerob fermentáció fontos előfeltétele a megfelelő cukrok, például a glükóz jelenléte.
Pasteur hatás
A Pasteur-effektus azt a jelenséget írja le, hogy az élesztőgomba anaerob körülmények között több glükózt fogyaszt, mint aerob körülmények között. Ennek oka az etanolos fermentáció alacsony ATP-hozama.
Ha összehasonlítjuk az anaerob megközelítésből származó glükózfogyasztást az aerob megközelítéssel, akkor észrevehető, hogy a ventillált megközelítésben a glükózfogyasztás még magasabb, mint a nem szellőztetett megközelítésnél. Ha most összehasonlítja a fermentáció során alkalmazott glükózfogyasztást mindkét megközelítésben, akkor látható, hogy a fermentáció megközelítőleg ugyanannyi glükózt alakít át mindkét megközelítésben. (\ (\ dot_ \ kb -1.70 \ frac \)) Az a tény, hogy az élesztő további légzéssel az aerob megközelítés során több glükózt alakít ki, negatív pasztőr hatást mutat, de ez a speciálisan termesztett pékélesztő aerob fermentációjának köszönhető.
A légzési hányados (RQ)
A \ (\ bal (\ frac _> _> \ jobb) \) különösen magas az aerob fermentáció és az ebből fakadó alacsony oxigénfogyasztás miatt. A (CO_2 \) termelés légzésből és erjesztésből áll. A glükóz teljes belégzésének reakcióegyenletéből látható, hogy az (O) molekulatömeg megegyezik a (CO_2) mennyiségével. Etanolos erjesztésnél a (CO_2) moláris áramlása kétszer olyan magas, mint a glükózé. Ennek eredménye: \ [RQ = \ frac = 7.23 \]
Az ATP képződése egy részből áll a légzésből és egy az erjedésből. A megfelelő ATP hozamot az elméleti előzetes megfontolások tartalmazzák. Ennek eredménye: \ [\ dot_> = (91 * 10 ^ * 30) + (1,71 * 2) = \ mathbf> \]
Az aerob fermentáció gazdasági szempontból nagy jelentőséggel bír. Az élesztő rövid időn belül nagy mennyiségű glükózt alakít át (CO_2) -ba, amelyet emelőszerként használnak. Ezenkívül a szaporodási sebesség magasabb a szénsavas élesztő szuszpenzióknál. Az élesztő esetében az aerob fermentáció lehetőséget nyújt arra, hogy gyorsan nagy mennyiségű glükózt juttasson az anyagcseréhez szükséges köztitermékekhez, és a képződött alkohol gátolja a versengő mikroorganizmusok növekedését.
Hiba megfontolás
A kísérlet elvégzése máris nagy hibalehetőséget garantál. Minden mintát rögzített időkereten belül kell venni, és a tesztcsoportok megváltoztatása gyorsan bizonytalanságokhoz és hibákhoz vezethet. Egy másik hibaforrás a polariméter volt, amely valószínűleg szintén hibás volt. Az analóg mért érték kijelző számlálójának mechanikája többször elakadt. Ezenkívül a kipirulás ellenére is előfordulhat szennyeződés, mivel a mérőkamra tisztítása nehéz volt.
Oxigénfogyasztás a zárt rendszerben
végrehajtás
Hígított élesztő-szuszpenziót és növényi sejt-szuszpenziót készítettünk. Mindegyik szuszpenzióból eltávolítottak egy bizonyos mennyiséget, és az ebben a mennyiségben lévő oxigén egyenletesen oszlott el a szuszpenzióban, levegő kizárása nélkül, és állandó keverés közben keverőpálcával. Az oxigénfogyasztást az idő függvényében vizualizálták egy elektróda segítségével, egy felvevő segítségével. Ezt a kísérletet megismételtük kálium-cianid hozzáadásával a szuszpenziókhoz. Ez gátolja a citokróm-oxidázt, így lehetetlenné teszi a normális légzőrendszert.
értékelés
Oxigénfogyasztás az áramlási rendszerben
végrehajtás
10 g élesztő/liter koncentrációjú élesztő-szuszpenziót kevertünk a szuszpenzió oxigénnel való telítéséhez. Ezt azután légmentes tömlőn keresztül szivattyúzták át, amelynek végén megmérték a szuszpenzió oxigénkoncentrációját. Ezt a kísérletet két különböző szivattyúzási sebességgel hajtották végre. Ez lehetővé tette az élesztősejtek oxigénfogyasztásának meghatározását a koncentrációk különbsége és az áteresztési idő különbsége alapján. Minden szivattyúzási sebességnél újrapróbálkoztak. Az alkalmazott szivattyúsebesség 8,4 és 4,2 ml/30 másodperc volt, ezért 2,3 ml-nek 8,2 és 16,4 másodperces időre volt szüksége a szivattyúrendszeren való átfutáshoz. A mért oxigénkoncentrációk 6,3 és 5,3 mg/l voltak a nagyobb szivattyúzási sebességnél, 5,9 és 4,9 mg/l a lassabb szivattyúzási sebességnél.
értékelés
Az átlagos koncentráció-különbség 0,4 mg/l, az időbeli különbség 8,2 s, tehát 0,049 mg/l * s fogyasztásra kerül. 10 g élesztő/liter koncentráció esetén ez 17,56 mgO2 * h-1 * g-1 koncentrációváltozást eredményez. Ez 293 μg/perc * g-nak felel meg, tehát több mint 100 μg-os eltérés van a hígított szuszpenzióval végzett kísérlettől. Ez az élesztősejtek nagyobb sűrűségével és ezáltal az oxigénért folyó erősebb versennyel magyarázható. Talán ezáltal a tömlőben kis területek jönnek létre, nagyon alacsony oxigénkoncentrációval, így itt az erjedés inkább elterjedt. Másrészt a kísérleti beállítás vagy a sejtek kezelésének hibái is oka lehet ennek az eltérésnek.