Промяна в концентрацията на захар по време на ферментация и дишане
Изпълнение на теста
50 ml представителна клетъчна суспензия се поставя в двата реакционни съда и предварително се инкубира. Спринцовката има маркуч за обезвъздушаване и такъв за вземане на проби.
- От всяка от двете партиди се вземат проби от 2 епруветки Eppendorf (2 ml) с интервал от 20 минути
- пробите се центрофугират при 12000 (rpm) в продължение на 5 минути
- супернатантите се прехвърлят и се загряват при 90 ° С в термоблок за 10 минути
- събраните и охладени проби се центрофугират отново при 12000 (rpm) в продължение на 10 минути
- измерване на ъгъла на въртене в поляриметъра при 365nm - първата проба се използва за изплакване, втората като измервателен разтвор
Четения
анаеробен експериментален подход
| 80 | 7.15 | 238,33 | |||
| 100 | -- | -- | -- | -- | -- |
| 120 | 7,78 | 259,33 | +21-ви | +2.10 | +6.30 |
| 140 | 7.61 | 253,67 | -5.66 | -0,57 | -1.70 |
подход за аеробни тестове
| 80 | 7.23 | 241,00 | |||
| 100 | -- | -- | -- | -- | -- |
| 120 | 7.57 | 252,33 | +11.33 | +1.13 | +3.40 |
| 140 | 7.39 | 246,33 | -6-то | -0,60 | -1.80 |
За определяне на концентрацията на глюкоза в поляриметъра се използва стандартен разтвор с концентрация 10 mM и ъгъл на въртене 0,3 ° като референтна точка. След това концентрацията се изчислява, както следва: \ [c = \ frac * 10 \ text >> \]
За получаване на суспензия от дрожди се култивират 2,5 g дрожди в общо 250 ml среда. Ако приемем, че дрождите не са се размножили след отглеждането, представителна проба от 50 ml съдържа 0,5 g дрожди. За изчисляване на промяната в количеството на веществото от концентрацията се използва следната формула: \ [n (\ text) = \ Delta M [\ text] * \ frac \]
оценка
теоретични съображения
- Молекулярна формула на дишането: \ [C_6H_O_6 + 6 O_2 \ rightarrow 6 CO_2 + 6 H_2O + 30 ATP \]
- Молекулярна формула за етанолна ферментация: \ [C_6H_O_6 \ rightarrow 2 C_2H_5OH + 2 CO_2 + 2 ATP \]
- загубата на тегло при митохондриално дишане е 72g на мол глюкоза и 88g на мол глюкоза при етанолна ферментация
Сравнение на експерименталните подходи
Поради грешка в изпълнението на експеримента и трудности с поляриметъра, пробите за \ (t = 100 \) трябваше да бъдат изхвърлени, така че за оценка могат да се използват само измерените стойности за \ (t = 120 \) и \ (t = 140 \).
Измерването на поляризационния ъгъл при \ (t = 120 \) показа, че концентрацията на глюкоза се е увеличила в сравнение с измерената стойност \ (t = 80 \), което ясно показва сериозна грешка. Възможно е да сме използвали поляриметъра по различен начин от групата преди нас за измерената стойност \ (t = 80 \). Като цяло обаче може да се каже, че поляриметърът е най-големият източник на грешки и че той също може да е счупен. Механиката на брояча често се забива, така че действителната измерена стойност може да не бъде зададена. Поради старостта на устройството могат да се приемат допълнителни признаци на износване.
Консумацията на кислород на дрождите в експеримента с потока е: \ [\ dot_ = -0,549 \ frac \]
Общата формула на дишането може да се използва за изчисляване на консумацията на глюкоза чрез чисто дишане, това е: \ [\ dot _> = \ frac * \ dot_ = \ mathbf> \]
Ако сега извадите консумацията на глюкоза чрез дишане от специфичната консумация на глюкоза при експерименти с аеробна ферментация, ще получите стойността за чиста аеробна ферментация: \ [\ dot _> = \ mathbf> \]
Съотношението на аеробната ферментация към дишането е 19: 1. Това показва, че дрождите до голяма степен ферментират дори при аеробни условия. Ако трябва да направим прогноза за ефекта на Пастьор въз основа на това знание, се приема, че това е много ниско, тъй като в аеробни условия се извършва много малко дишане и по този начин консумацията на глюкоза почти не намалява. Това е желан ефект, който е засилен от развъждането на хлебна мая. Важна предпоставка за анаеробна ферментация е наличието на подходящи захари като глюкоза.
Пастьоров ефект
Ефектът на Пастьор описва явлението, че дрождите консумират повече глюкоза при анаеробни условия, отколкото при аеробни условия. Това се дължи на ниския добив на АТФ при етанолна ферментация.
Ако сравните консумацията на глюкоза от анаеробния подход с аеробния подход, забележимо е, че консумацията на глюкоза при вентилирания подход е дори по-висока, отколкото при невентилирания подход. Ако сравните консумацията на глюкоза чрез ферментация и при двата подхода, може да се види, че ферментацията преобразува приблизително същото количество глюкоза и при двата подхода. (\ (\ dot_ \ приблизително -1,70 \ frac \)) Фактът, че дрождите преобразуват повече глюкоза в аеробния подход чрез допълнително дишане, показва отрицателен пастьорен ефект, но това се дължи на аеробната ферментация на специално отглежданата хлебна мая.
Коефициент на дишане (RQ)
\ (\ ляво (\ frac _> _> \ дясно) \) е особено високо поради аеробната ферментация и произтичащата от това ниска консумация на кислород. Продукцията \ (CO_2 \) се състои от дишане и ферментация. От реакционното уравнение за пълното вдишване на глюкоза може да се види, че моларният поток на \ (O_2 \) съответства на този на \ (CO_2 \). При етанолната ферментация моларният поток на \ (CO_2 \) е два пъти по-висок от този на глюкозата. Това води до: \ [RQ = \ frac = 7.23 \]
Образуването на АТФ се състои от част от дишането и част от ферментацията. Съответният добив на АТФ е посочен в теоретичните предварителни съображения. Това води до: \ [\ dot_> = (91 * 10 ^ * 30) + (1.71 * 2) = \ mathbf> \]
Аеробната ферментация е от голямо икономическо значение за хората. Дрождите превръщат големи количества глюкоза в \ (CO_2 \) за кратко време, което се използва като повишаващо средство. В допълнение, скоростта на растеж е по-висока при аерирани суспензии от дрожди. За дрождите аеробната ферментация предлага възможност за бързо осигуряване на големи количества глюкоза на междинните продукти за метаболизма и образуваният алкохол инхибира растежа на конкурентни микроорганизми.
Разглеждане на грешка
Провеждането на експеримента вече гарантира висок потенциал за грешки. Всички проби трябва да бъдат взети в рамките на определен период от време и смяната на тестовите групи може бързо да доведе до неясноти и грешки. Друг източник на грешка е поляриметърът, който вероятно също е дефектен. Механиката на брояча за аналоговия дисплей на измерваната стойност се задръсти няколко пъти. В допълнение, замърсяването може да е възникнало въпреки изплакването, тъй като почистването на измервателната камера е било трудно.
Консумация на кислород в затворената система
екзекуция
Приготвят се разредена суспензия от дрожди и суспензия от растителни клетки. От всяко от суспензиите се взема известно количество и съдържащият се в това количество кислород се разпределя равномерно в суспензията с изключване на въздуха и постоянно разбъркване с помощта на бъркалка. Консумацията на кислород се визуализира като функция на времето чрез електрод с помощта на записващо устройство. Този експеримент се повтаря с добавяне на калиев цианид към суспензиите. Това инхибира цитохром оксидазата, като по този начин прави нормалните дихателни пътища невъзможни.
оценка
Консумация на кислород в поточната система
екзекуция
Суспензия от дрожди с концентрация 10 g дрожди на литър се разбърква, за да се насити суспензията с кислород. След това се изпомпва през херметически затворен маркуч, в края на който се измерва концентрацията на кислород в суспензията. Този експеримент е проведен с две различни скорости на изпомпване. Това даде възможност да се определи консумацията на кислород в дрождните клетки от разликата в концентрациите и от разликата във времената на пропускане. Имаше и опит за повторен опит при всяка скорост на изпомпване. Използваните скорости на помпата са 8.4 и 4.2 ml/30s, поради което 2.3 ml се нуждаят от време от 8.2s и 16.4s, за да преминат през помпената система. Измерените концентрации на кислород са 6,3 и 5,3 mg/l при по-висока скорост на изпомпване и 5,9 и 4,9 mg/l при по-ниска скорост на изпомпване.
оценка
Средната разлика в концентрацията е 0,4 mg/l, времевата разлика 8,2 s. Така се консумират 0,049 mg/l * s. За концентрация от 10 g дрожди на литър това води до промяна в концентрацията от 17,56 mg O2 * h-1 * g-1. Това съответства на 293 μg/min * g, така че има повече от сто μg отклонение от експеримента с разредената суспензия. Това може да се обясни с по-високата плътност на дрождените клетки и по този начин също така и по-силната конкуренция за кислород. Може би това създава малки участъци в маркуча с много ниска концентрация на кислород, така че в някои случаи тук преобладава ферментацията. От друга страна, грешките в експерименталната настройка или боравенето с клетките също могат да бъдат причини за това отклонение.