5
МИКРОБИОЛОГИЯ
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
СОДЕРЖАНИЕ
Картофель возделывается как однолетняя культура с вегетативным размножением клубнями, прежде всего, имеет важное продовольственное значение. Среднее количество потребления картофеля на душу населения составляет порядка 120 - 130 кг в год. Кроме того, картофель скармливают свиньям и крупному рогатому скоту, а ботва картофеля отлично пригодна для силосования. В сельском хозяйстве, кроме того, картофель представляет интерес как хороший предшественник для многих культур, так как земля после картофеля остаётся чистой, рыхлой и обогащенной последействием органических удобрений.
Картофель в наших условиях довольно продуктивен, так, например, при соблюдении всех рекомендаций можно получать до 20 - 25 ц. клубней с одного гектара пашни, что говорит о высокой рентабельности возделывания.
Контрольная работа выполнена на 27 страницах, с использованием 4-х литературных источников.
1 Масляно-кислое брожение. Химизм, условия и практическое значение
В природе наиболее распространены моносахариды, в молекулах которых содержится пять углеродных атомов (пентозы) или шесть (гексозы). Моносахариды - гетерофункциональные соединения, в состав их молекул входит одна карбонильная группа (альдегидная или кетонная) и несколько гидроксильных. Например:
Таким образом, моносахариды - это полигидроксиальдегиды (рибоза, глюкоза) или полигидроксикетоны (фруктоза).
Однако не все свойства моносахаридов согласуются с таким строением. Так, моносахариды не участвуют в некоторых реакциях, типичных для карбонильной группы. Одна из гидроксигрупп отличается повышенной реакционной способностью и ее замещение (например, на группу -OR) приводит к исчезновению свойств альдегида (или кетона).
Следовательно, моносахаридам, кроме приведенных формул, свойственна также иная структура, возникающая в результате внутримолекулярной реакции между карбонильной группой с одним из спиртовых гидроксилов.
В разделе 3.2 приведена реакция присоединения спирта к альдегиду с образованием полуацеталя R-CH(OH)OR'. Такая реакция внутри одной молекулы сопровождается ее циклизацией, т.е. образованием циклического полуацеталя.
Известно, что наиболее устойчивыми являются 5-ти и 6-ти членные циклы (часть II, раздел 3.2). Поэтому, как правило, происходит взаимодействие карбонильной группы с гидроксилом при 4-м или 5-м углеродном атоме (нумерация начинается с карбонильного углерода или ближайшего к нему конца цепи).
Таким образом, в результате взаимодействия карбонильной группы с одной из гидроксильных моносахариды могут существовать в двух формах: линейной (оксо-форме) и циклической (полуацетальной). В растворах моносахаридов эти формы находятся в равновесии друг с другом. Например, в водном растворе глюкозы существуют следующие структуры:
Подобное динамическое равновесие структурных изомеров называется таутомерией. Данный случай относится к цикло-цепной таутомерии моносахаридов.
Циклические б- и в-формы глюкозы представляют собой пространственные изомеры, отличающиеся положением полуацетального гидроксила относительно плоскости кольца.
В б-глюкозе этот гидроксил находится в транс-положении к гидроксиметильной группе -СН2ОН, в в-глюкозе - в цис-положении.
С учетом пространственного строения шестичленного цикла (см. анимацию) формулы этих изомеров имеют вид:
Аналогичные процессы происходят и в растворе рибозы:
В твердом состоянии моносахариды имеют циклическое строение. Подробнее о изомерии моносахаридов. Химические свойства моносахаридов обусловлены наличием в молекуле функциональных групп трех видов (карбонила, спиртовых гидроксилов и полуацетального гидроксила). Например, глюкоза как многоатомный спирт образует простые и сложные эфиры, комплексное соединение с гидроксидом меди (II); как альдегид она окисляется аммиачным раствором оксида серебра, а также бромной водой, в глюконовую кислоту COOH-(CHOH)4-COOH и восстанавливается водородом в шестиатомный спирт - сорбит CH2OH-(CHOH)4-CH2OH; в полуацетальной форме глюкоза способна к нуклеофильному замещению полуацетального гидроксила на группу -OR (образование гликозидов, олиго- и полисахаридов). Аналогично ведут себя в таких реакциях и другие моносахариды.
Важнейшим свойством моносахаридов является их ферментативное брожение, т.е. распад молекул на осколки под действием различных ферментов. Брожению подвергаются в основном гексозы в присутствии ферментов, выделяемых дрожжевыми грибками, бактериями или плесневыми грибками. В зависимости от природы действующего фермента различают реакции следующих видов:
в) масляно-кислое брожение C6H12O6 C3H7COOH + 2CO2 + 2H2O
масляная кислота
В живом организме в процессе метаболизма глюкоза окисляется с выделением большого количества энергии:
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 2920 кДж
Уже давно люди заметили, что всякий ягодный, виноградный или иной сок, выжатый из фруктов и оставленный в сосуде, хотя бы и плотно закупоренном, вскоре начинает как бы кипеть, мутиться, пениться, и, если сосуд крепко закупорен, то даже разрывает его и в результате превращается в опьяняющий напиток -- вино. Это изменение сока в вино люди и назвали брожением.
Долгое время не знали, отчего оно происходит. Лишь в 60-х годах XIX столетия французский ученый Луи Пастер изучил этот вопрос и выяснил, что брожение всякой сладкой, т. е. содержащей сахаристые вещества жидкости происходит оттого, что в ней поселяются, размножаются и живут особые низшие организмы, которые были названы дрожжами или дрожжевыми грибками.
Дрожжевые грибки представляют собой кругловатые или удлиненные тельца и настолько малы, что их можно рассмотреть лишь в микроскоп. Собранные же вместе в огромных количествах отдельных грибков дрожжи представляют по виду ту серовато-желтую массу, которая оседает на дне бутылки если в ней дать постоять фруктовому соку в течение некоторого времени.
Дрожжевые грибки обладают способностью при благоприятных условиях очень быстро размножаться, так что на заводах, приготовляющих дрожжи, из одного такого грибка в течение даже 1--2 суток получаются десятки и сотни пудов прессованных дрожжей. Если такое тельце попадет в фруктовый сок, имеющий хоть немного сахара, то оно начинает сейчас же размножаться и вызовет этим брожение сока. Благодаря же тому, что эти грибки чрезвычайно мелки и при высыхании не теряют своей жизнеспособности, а становясь очень легкими, всюду носятся в воздухе, не может быть такого случая, чтобы в сок, простоявший на воздухе открыто хотя бы несколько минут, не попало хотя бы одного такого грибка. Эти грибки могут быть убиты лишь кипячением такого сока, притом в посуде крепко закупоренной.
Попавши в сахаристый сок, дрожжевые грибки начинают очень быстро размножаться, если условия для этого благоприятствуют. Размножаются эти грибки трояко: почкованием, спорами и реже делением. При почковании сбоку дрожжевого тельца появляется бородавочка -- почка; почка эта быстро растет, достигает материнских размеров и тогда, а иногда раньше или позже, отделяется от материнского тельца и живет как самостоятельный грибок. Часто эта дочерняя почка, еще не отделившись от матери, образует свои почки, а те в свою очередь образуют свои почки, следовательно, внуков, правнуков и так далее, так что в этих случаях образуется нечто вроде сильно разветвленного деревца, состоящего из соединенных друг с другом кругловатых телец -- почек. Такая группа грибков носит название дрожжевой колонии. При малейшем сотрясении такая колония быстро распадается на отдельные тельца -- дрожжевые грибки. Это размножение почкованием происходит чрезвычайно быстро.
Размножение дрожжей спорами происходит медленнее. Когда грибок достигает полной зрелости, что обычно случается через 10--12 часов его жизни, тогда внутри тельца дрожжевого грибка образуется 1--11 кругловатых телец, называемых спорами, которые, достигнув соответствующей величины, разрывают материнское тело и таким образом освобождаются. Если при этом условия благоприятны, то споры эти начинают расти, размножаться почкованием, образовывать колонии, как и взрослые грибки. Этот способ размножения замечается обычно тогда, когда дрожжевые грибки, не имея достаточной пищи, чувствуют опасность погибнуть от голода. Споры дрожжей важны для нас потому, что в виде спор грибки эти легче переносят неблагоприятные условия жизни, сухость, голод, более или менее сильный жар и пр. Кроме того, так как они мельче дрожжевых грибков, то легче переносятся воздухом.
Размножение делением наблюдается сравнительно редко и лишь у некоторых видов дрожжевых грибков, имеющих удлиненную палочкообразную форму. В этом случае посередине тельца грибка образуется перегородка, которая и разделяет грибок на два самостоятельных грибка, быстро вырастающих и в свою очередь делящихся пополам и т. д. В результате получается колония дрожжевых грибков в виде более или менее длинной цепочки.
Главными, наиболее важными условиями, необходимыми для размножения и жизни дрожжевых грибков являются:
1) достаточное количество пищи для постройки тела дрожжевых грибков;
2) достаточное количество тепла и
3) возможность добывать, так или иначе, кислород, необходимый для работы этих грибков.
Пищей дрожжевых грибков являются, главным образом, белковые (азотистые) вещества, минеральные вещества и лишь в самом ничтожном размере сахаристые вещества.
Белковые вещества (азотистые), поглощаясь тельцами дрожжевых грибков, накапливаются внутри их, распирают их и этим вызывают рост дрожжей и образование почек. При недостатке белковых веществ дрожжи не размножаются и временно замирают.
Из минеральных веществ наиболее необходимы фосфорная кислота, калий, меньше магний и еще меньше известь. Сахар для пищи дрожжей нужен в очень слабой степени, и, в случае недостатка его, дрожжи легко обходятся и без сахара.
Для жизни дрожжевых грибков нужно достаточно тепла. Хотя эти грибки выдерживают очень низкие температуры и даже при замораживании не умирают, а лишь замирают, но наилучше они себя чувствуют при более средних температурах. Размножение дрожжей почкованием требует при 4° -- 20 часов, 13,5° -- 10 1/2 ч., 23° -- 6 1/2 ч. и при 28°C -- 5 3/4 часа. Считают, что жизнь дрожжевых грибков происходит лишь при температуре не ниже 1° и не выше 47°. При более низкой грибки замирают; а при более высокой (при нагревании до 80--100°C) даже погибают. Необходимое для жизни тепло дрожжевые грибки, как и все животные и человек, добывают посредством дыхания.
Страницы: 1, 2, 3
