Chemie - Chemosyntéza

Autor: Přemysl Brada

CHEMOSYNTÉZA
představuje autotrofní asimilaci řady bezbarvých organismů(bakterie) bez využití sluneční energie rostou a množí se v prostředí bez organických látek,zdrojem uhlíku je pro ně CO2 energii pro jeho redukci získávají oxidací jednoduchých anorganických látek v přírodě jako H2SO4,železnaté nebo manganaté soli nebo amoniak nitrifikační bakterie:
sirné bakterie:

FOTOSYNTÉZA
tvořena dvěma pigmentovými systémy

1.systém
je schopen absorbovat světlo o vlnových délkách 700nm
je uskutečnován pigmentem 700 a chlorofylem
uplatnění v cyklické fosforilaci

2.systém
obsahuje kromě chlorofylu tzv.pigment 685
absorbce světla probíhá v kratší vlnové délce
uplatnění v necyklické fosforilaci

CYKLICKÁ FOSFORILACE
začíná fotonem,excituje fotosystém 1(dopadající záření- ve fotónu se uvolní elektron) elektron je zachycen soustavou přenašečů
v poslední řadě těchto přenašečů je umístěn feredoxin(protein s obsahem S a Fe-má vysokou hodnotu redoxního potenciálu)
redukovaný feredoxin se stává silným redukčním činidlem pro další reakce
uvolněný elektron z feredoxinu se opět vrací přes soustavu přenašečů(cytochromy) zpátky do chlorofylu -jeho energie je použita na tvorbu ATP

ADP -> ATP
po návratu elektronu se celý cyklus opakuje
-při stálém osvětlení by tento mechanismus stačil pokrýt energetické potřebyx buňky

NECYKLICKÁ FOSFORILACE
účastní se jí fotosystém 2
je spojena fotolýzou vody
část molekul vody je disociována na H+ a OH-
tyto ionty se odčerpávají a jsou nahrazeny novými ionty z vody
na počátku foton uvolní elektron z chlorofylu
elektron se přenáší na vodíkový iont
vytvoří se vodíkový radikál a ten se váže na koenzym
tento koenzym NADP+ (nikotinamid-adenindinukleotidfosfát)
přijetím radikálu se tento koenzym redukuje a takto zredukovaný koenzym se stává redukčním činidlem v kalvinově cyklu
Chlorofyl(do molekuly)
na místo použitého elektronu se vrací elektron ze skupiny OH-,vytvoří se OH radikály
-jsou nestálé,začnou spolu reagovat a vzniká voda a uvolňuje se kyslík

v oblasti plastidů se uvolňuje kyslík
kyslík je vedlejší produkt u chloroplastu
Energie excitovaného elektronu je použita na syntézu ATP,která je dále využívána jako zdroj energie


Vodíkový proton v konečné fázi fotosyntézy se stává akceptorem elektronu a je použit na tvorbu vody

TEMNOSTNÍ FÁZE FOTOSYNTÉZY
Energie je použita na fixyci CO2 a dále na jeho redukci což vede ke vzniku sacharidů
Akceptorem CO2 je tzv. ribulózatrifosfát přeměněna na ribulózabifosfát na sacharid lze rozdělit na několik etap:

1.etapa
karboxilace ribulózabifosfátu
učastní se CO2 a H2O,vznikají dvě molekuly kyseliny fosfoglycerové

2.etapa
kys.fosforglycerová redukována za pomoci NADPH na fosfoglyceraldehyd

3.etapa
ze dvou molekul fosfoglyceraldyhydu vznikne glukóza a dojde k uvolnění fosfátu

4.etapa
polykondenzací molekul glukózy vzniká polysacharid,kterým je škrob


CHEMISMUS TEMNOSTNÍ FÁZE

1)karboxilace ribulózabifosfátu:
2)redukce kyseliny fosfoglycerové
3)etapa:
4)etapa-kondenzací glukózy vzniká škrob

škrob-

jednotka škrobu-

UVOLŇOVÁNÍ ENERGIE V ŽIVÝCH SYSTÉMECH

Kvašení
dochází zde k rozkladu bezdusíkatých organických látek za působení
kvasinek,bakterií,plíseň

Hnití
rozklad dusíkatých organických látek za pomoci enzymů
Nižší rostliny a mikroorganismy si tímto způsobem uvolňují energii potřebnou pro život.Všechny druhy kvašení probíhají stejně až do vytvoření kyseliny pyrohroznové
úplně stejně - to tvoří,představuje cyklolýzu ,rozkladem kys.pyrohroznové se pak jednotlivá kvašení liší.

ALKOHOLOVÉ KVAŠENÍ
Anaerobní proces,způsoben kvasinkami-jednobuňěčné houby,rodu saccharomycetes a nebo kmen torula
ALKOHOL jsou schopny tvořit plísně a některé bakterie,když se tam dostane kyslík,tak se kvašení zastaví a kvasinky sežerou cukr(mikroorganismy cukr prodýchávají)

1)rozklad cukru jako při glykolýze -vznik kyseliny pyrohroznové,která je
2)dekarboxilována(ztráta C) až na oxid uhličitý a acet aldehyd (CH3CHO)
3)acet aldehyd je za pomoci dehydrogenázy a koenzimu NADH redukován na ethanol -tento ethanol znemožnuje množení jiných mikroorganismů a jeho nahromadění v koncentraci 10-12% znamená zástavu kvašení a smrt kvasinek
Při tomto kvašení kromě ethanolu a CO2 vzniká přiboulina -objevuje se zde glycerol + acetaldehyd + vyšší alkoholy a některé organické kyseliny + kys.mravenčí.
Přítomnost buketové látky dává vínu aromatickou chuť

Druhy výrobků: víno-z ovoce,bobulí vinné révy
pivo-chmel,ječmen - základ
líh-brambory,cukrová řepa,obilí-pšenice,dřevo ze sulfitových výluhů = odpad při výrobě výrobě celulózy
Kvašním se dá získat LÍH max. 12%,vyšší koncentrace se získává destilací,chemicky.
Alkoholové kvašení-dochází k němu při kynutí těsta,uvolňuje se CO2,tvoří dutinky a alkohol se při pečení vypaří

MLÉČNÉ KVAŠENÍ
dva druhy: 1)homofermentativní kvašení
při tomto kvašení vzniká pouze kyselina mléčná

2)heterofermentativní kvašení
vznikají kromě kys.mléčné i jiné produkty

Homofermentativní kvašení
Po vytvoření kys.pyrohroznové (stejné jako u alkoholového kvašení) je tato yksleina redukována koenzimem na kyselinu mléčnou

Heterofermentativní kvašení
Vzniká kromě kyseliny mléčné i kyselina mravenčí ,kys.jablečná,kys.jantarová,ethanol uvolňuje se glycerol.
Při těchto druzích kvašení se uplatňují bakterie typu sterptococus lactis (kvašení mléka)
Při výrobě jogurtů se používá bakterie lacktobakterium.
Při přípravě jiných mléčných výrobků se užívají různé druhy bakterií,které jin dodávají vůni a chuť.
Na vzniku některých výrobků se kromě bakterií podílí i kvasinky - vzniká kys.mléčná + alkohol (př. kefír,kumis)
Mléčné kvašení je používáno při konzervaci potravin (zelí,okurky) - při tomto kvašení vzniká kyselina mléčná.ketrá vytváří kyselé prostředí,které je agresivní na bakterie způsobující hnilobné procesy. Využití také při silážování,siláž je hotová při pH 4,2

KVAŠENÍ PROPIONOVÉ
je způsobeno anaerobními bakteriemi,které opět zkvašují cukry přes kyselinu pyrohroznovou na kys.propionovou
vedlejší kyselinou je kyselina jantarová(butandiová)
kromě ní se uvolňuje i ykselina octová
Činností těchto bakterií vzniká i kyselina mléčná.Propionové bakterie jsou přítomny v mléce a v mléčných
výrobcích (dozrávání sýrů,dodávají jim chuť,při uvolňování CO2 vzniká porovitost sýrů)

MÁSELNÉ KVAŠENÍ
vzniká kyselina máselná
Vedlejšími produkty je kyselina octová ,alkohol,aceton,CO2,H
Původcem tohoto kvašení jsou bakterie typu clostridium,které jsou schopny vázat molekulární dusík
Tyto bakterie se podílejí na dozrávání sýrů,zejména tvarůžků,doplňují mléčné bakterie.
V přírodě se vyskytuje značně,všude tam,kde je větší množství organických látek a málo
kyslíku(bahno,hnůj,rašelina,znečištěné vody)

OCTOVÉ KVAŠENÍ
jedná se o areobní proces(přístup kyslíku)
substrátem pro octové kvašení je zředěný ethanol
na počátku ethanol přechází oxidací přes acetaldehyd CH3CHO a vytvoří se kyselina octová a vedlejší produkt je H2O.

HNITÍ
-mikrobiální rozklad dusíkatých organických látek
-nejčastěji se jedná o bílkoviny
-hnití je způsobováno hnilobnými bakteriemi
-bakterie jsou anaerobní i aerobní,hnití způsobují i některé plísně
bakterie: bacilus putrificus-nachází se v tlustém střevě člověka
escherichia coli-v tlustém střevě,umožnuje pohyb potravy