Большие дела крошечных клеток

Дрожжи — поистине уникальное творение природы. Поражают темпы их размножения и синтеза различных веществ.


Так, например, в благоприятных условиях содержания корова, масса которой составляет 500 килограммов, синтезирует за сутки около 0,5 килограмма белка.

За то же время пятисоткилограммовая масса дрожжей может образовать белковых веществ в сто тысяч раз больше! И это несмотря на то, что размеры дрожжевых клеток ничтожны — 1 — 10 микрон. Неудивительно, что в настоящее время они широко используются в биотехнологическом производстве различных веществ, и в первую очередь белков. Дрожжевой белок сбалансирован по аминокислотам, в этом отношении сходен с животным. Это позволяет использовать его не только в качестве корма для животных, но и для производства белковых концентратов, искусственных пи

щевых продуктов, а также для обогащения белком натуральных продуктов (хлеба, муки, крупы и др.). Помимо белка дрожжи содержат целый ряд ценных веществ (углеводы, гормоноподобные соединения, ферменты, витамины). В частности, они — наиболее богатый источник витаминов группы В, витамина D и, следовательно, ценное сырье для витаминной промышленности.
Но сейчас нас интересует необычное дыхание дрожжей. Дрожжевые клетки, как и клетки животных и зеленых растений, имеют митохондрии и потому могут осуществлять нормальное дыхание. Попав в анаэробные условия, они не погибают от недостатка энергии, а переходят к спиртовому брожению. Процесс этот идет очень активно. В результате из глюкозы образуются угле
кислый газ и этиловый спирт.
С6Н,206                                          2С2Н5ОН +
+ 2С02 + 116 кДж.
Какие же реакции лежат в основе спиртового брожения? Первоначально молекула глюкозы превращается в две молекулы пировиноградной кислоты, как и в ходе анаэробной фазы дыхания растений. Затем пировиноградная кислота отщепляет молекулу углекислого газа с образованием уксусного альдегида (ацетальдегида) :
СНзСОСООН              » со2 +
+ СНзСОН.
А после этого уксусный альдегид восстанавливается водородом, переносимым с помощью НАД, ¦ до этилового спирта.

СНзСОН + НАД-Н2
              СН3СН2ОН + НАД.
Итак, всего две реакции приводят к образованию из пировиноградной кислоты углекислого газа и этилового спирта.
Для чего дрожжи сбраживают сахара? Конечно же ие для того, чтобы утолить свои потребности в этиловом спирте: при достижении концентрации спирта около 15 процентов их деятельность парализуется. Брожение, как и дыхание, служит для них источником энергии, необходимой для процессов жизнедеятельности. Однако энергетическая эффективность брожения значительно ниже, чем дыхания. Если при брожении в соответствии с уравнением выделяется 116 кДж, то при дыхании— 2824 кДж, то есть в 25 раз больше! И это вполне понятно, поскольку этиловый спирт, образующийся в результате брожения, сам по себе обладает значительным энергетическим потенциалом: подожгите его, и он будет гореть, выделяя много тепла. А вот при дыхании конечными продуктами являются углекислый газ и вода — вещества в энергетическом отношении инертные. Неудивительно, что и АТФ при брожении образуется значительно меньше, чем при дыхании. Для того чтобы, обеспечить свои энергетические потребности за счет спиртового брожения, дрожжам приходится вести его очень интенсивно, перерабатывать большое количество сахаров. И все равно они испытывают дефицит энергии: в анаэробных условиях дрожжевые клетки плохо растут, медленно делятся, совсем не так, как в аэробных, при широком доступе кислорода. Вот почему производство биомассы дрожжей идет в аэробных условиях. Процесс ведут в особых ферментерах, используя в качестве питательной среды отходы целлюлоз? но-бумажиой и сахароваренной промышленности, а также парафины нефти. В настоящее

время разрабатывается технология культивирования дрожжей с использованием в качестве сырья природного газа.
В крупных ферментерах в результате дыхания дрожжевых клеток накапливается большое количество тепла. Отвод его — задача достаточно трудная. Однако если тепло не удалить, то дрожжевые клетки погибнут от высокой температуры. 

Еще по теме Большие дела крошечных клеток:

1. Крошечная хутия Capromys nanus G. Allen, 1917 (VI, 234)
2. Чем больше развивалась почта, тем больше требовалось хороших дорог
3. ЭКСПЕРТИЗА ПО МАТЕРИАЛАМ СУДЕБНОГО ДЕЛА
4. О рассмотрении арбитражного дела
5. ОБ ОРГАНИЗАЦИИ СТРАХОВОГО ДЕЛА В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
6. 8.2.2. Миграция клеток
7. 8.2.5. Дифференцировка клеток
8. 8.2.4. Гибель клеток
9. 8.2.3. Сортировка клеток
10. 8.2. МЕХАНИЗМЫ ОНТОГЕНЕЗА 8.2.1. Деление клеток
11. АКТИВНОСТЬ АДГЕЗИРОВАННЫХ КЛЕТОК
12.   Определение соматических клеток в молоке с применением вискозиметра ВМЛК. 
13. 3.6.2. Проявление свойств наследственного материала на геномном уровне его организации 3.6.2.1. Самовоспроизведение и поддержание постоянства кариотипа в ряду поколений клеток
14. Большая швейцарская овчарка
15. КРАКЕНЫ БОЛЬШИЕ И МАЛЕНЬКИЕ
16. Чистотел большой
17. Новая дорога - большие затраты
18. РОД БОЛЬШИЕ ПАНДЫ GENUS AILUROPODA
19. 5.5.3. Обобщение относительных признаков «больше», «правее»