Зміна концентрації цукру під час бродіння та дихання
Виконання тесту
50 мл репрезентативної клітинної суспензії поміщають в обидва реакційні посудини та попередньо інкубують. Шприц має шланг для вентиляції та шланг для відбору зразків.
- З кожної з двох партій з інтервалом 20 хв відбирають 2 пробірки Еппендорфа (2 мл)
- зразки центрифугують при 12000 (об/хв) протягом 5 хв
- супернатанти переносять і нагрівають при 90 ° С у термоблоці протягом 10 хв
- зібрані та охолоджені зразки знову центрифугують при 12000 (об/хв) протягом 10 хв
- виміряти кут повороту в поляриметрі при 365 нм - перший зразок використовується для промивання, другий як вимірювальний розчин
Читання
анаеробний експериментальний підхід
| 80 | 7.15 | 238,33 | |||
| 100 | -- | -- | -- | -- | -- |
| 120 | 7,78 | 259,33 | +21-го | +2.10 | +6.30 |
| 140 | 7.61 | 253,67 | -5.66 | -0,57 | -1,70 |
аеробні тестові підходи
| 80 | 7.23 | 241,00 | |||
| 100 | -- | -- | -- | -- | -- |
| 120 | 7,57 | 252,33 | +11.33 | +1.13 | +3.40 |
| 140 | 7.39 | 246,33 | -6-й | -0,60 | -1.80 |
Для визначення концентрації глюкози в поляриметрі в якості еталонної точки використовується стандартний розчин з концентрацією 10 мМ та кутом повороту 0,3 °. Потім концентрація обчислюється таким чином: \ [c = \ frac * 10 \ text >> \]
Для отримання суспензії дріжджів культивували 2,5 г дріжджів у загальній кількості 250 мл середовища. Якщо припустити, що дріжджі не розмножились з часу вирощування, репрезентативна проба 50 мл містить 0,5 г дріжджів. Для розрахунку зміни кількості речовини від концентрації використовували наступну формулу: \ [n (\ text) = \ Delta M [\ text] * \ frac \]
оцінка
теоретичні міркування
- Молекулярна формула дихання: \ [C_6H_O_6 + 6 O_2 \ rightarrow 6 CO_2 + 6 H_2O + 30 АТФ \]
- Молекулярна формула для етанольного бродіння: \ [C_6H_O_6 \ rightarrow 2 C_2H_5OH + 2 CO_2 + 2 АТФ \]
- втрата ваги при диханні мітохондрій становить 72 г на моль глюкози та 88 г на моль глюкози при етанольному бродінні
Порівняння експериментальних підходів
Через помилку у виконанні експерименту та труднощі з поляриметром зразки для \ (t = 100 \) довелося викинути, щоб для оцінки можна було використовувати лише вимірювання для \ (t = 120 \) та \ (t = 140 \).
Вимірювання кута поляризації при \ (t = 120 \) показало, що концентрація глюкози зросла порівняно з виміряним значенням \ (t = 80 \), що однозначно вказує на серйозну помилку. Можливо, ми використовували поляриметр інакше, ніж група, що була до нас, для виміряного значення \ (t = 80 \). Однак загалом можна сказати, що поляриметр є найбільшим джерелом помилок і що його також можна було зламати. Механіка лічильника часто застрягала, так що фактичне виміряне значення не могло бути встановлене. Через старість приладу можна припустити подальші ознаки зносу.
Споживання кисню дріжджами в потоковому експерименті становить: \ [\ dot_ = -0,549 \ frac \]
За загальною формулою дихання можна розрахувати споживання глюкози через чисте дихання, це: \ [\ dot _> = \ frac * \ dot_ = \ mathbf> \]
Якщо тепер відняти споживання глюкози шляхом дихання від питомого споживання глюкози в експериментах аеробного бродіння, ви отримаєте значення чистого аеробного бродіння: \ [\ dot _> = \ mathbf> \]
Співвідношення аеробного бродіння до дихання становить 19: 1. Це показує, що дріжджі в значній мірі зброджуються навіть в аеробних умовах. Якщо ми хочемо зробити прогноз ефекту Пастера на основі цих знань, то передбачається, що він дуже низький, оскільки в аеробних умовах виконується дуже мало дихання, і, отже, споживання глюкози майже не зменшується. Це бажаний ефект, який був посилений розведенням хлібопекарських дріжджів. Важливою передумовою анаеробного бродіння є наявність відповідних цукрів, таких як глюкоза.
Ефект Пастера
Ефект Пастера описує явище того, що дріжджі споживають більше глюкози в анаеробних умовах, ніж в аеробних. Це пов’язано з низьким виходом АТФ при етанольному бродінні.
Якщо порівняти споживання глюкози з анаеробного підходу з аеробним підходом, помітно, що споживання глюкози при провітрюваному підході навіть вище, ніж при не аерованому підході. Якщо порівняти споживання глюкози шляхом бродіння в обох підходах, можна побачити, що бродіння перетворює приблизно однакову кількість глюкози в обох підходах. (\ (\ dot_ \ приблизно -1,70 \ frac \)) Той факт, що дріжджі перетворюють більше глюкози в аеробному підході за допомогою додаткового дихання, показує негативний пастеровий ефект, але це пов'язано з аеробним бродінням спеціально вирощених хлібопекарських дріжджів.
Коефіцієнт дихання (RQ)
\ (\ left (\ frac _> _> \ right) \) особливо висока через аеробне бродіння та низьке споживання кисню. Продукція \ (CO_2 \) складається з дихання та бродіння. З рівняння реакції для повного вдихання глюкози видно, що молярний потік \ (O_2 \) відповідає потоку \ (CO_2 \). При етанольному бродінні молярний потік \ (CO_2 \) вдвічі перевищує потік глюкози. Це призводить до: \ [RQ = \ frac = 7,23 \]
Освіта АТФ складається з частини дихання та частини ферментації. Відповідний вихід АТФ вказаний у теоретичних попередніх міркуваннях. Це призводить до: \ [\ dot_> = (91 * 10 ^ * 30) + (1,71 * 2) = \ mathbf> \]
Аеробне бродіння має велике економічне значення для людини. Дріжджі за короткий час перетворюють велику кількість глюкози в \ (CO_2 \), який використовується як підсилювач. Крім того, швидкість розмноження вища за допомогою аерованих суспензій дріжджів. Для дріжджів аеробне бродіння забезпечує можливість швидкого забезпечення великої кількості глюкози проміжними речовинами для метаболізму, а утворений алкоголь пригнічує ріст конкуруючих мікроорганізмів.
Розгляд помилки
Проведення експерименту вже гарантує високий потенціал помилок. Усі зразки повинні бути взяті протягом встановленого часу, і зміна тестових груп може швидко призвести до неясностей та помилок. Іншим джерелом помилок був поляриметр, який, можливо, також був несправним. Механіка лічильника для аналогового відображення виміряних значень заклинила кілька разів. Крім того, забруднення могло статися, незважаючи на промивання, оскільки очищення вимірювальної камери було складним.
Споживання кисню в закритій системі
виконання
Готували розведену суспензію дріжджів та суспензію рослинних клітин. З кожної з суспензій відбирали певну кількість, і кисень, що містився в цій кількості, розподілявся рівномірно в суспензії, за винятком повітря та постійного перемішування за допомогою мішалки. Споживання кисню візуалізували як функцію часу за допомогою електрода за допомогою реєстратора. Цей експеримент повторили з додаванням ціаніду калію до суспензій. Це пригнічує цитохром-оксидазу, тим самим унеможливлюючи нормальні дихальні шляхи.
оцінка
Витрата кисню в проточній системі
виконання
Суспензію дріжджів з концентрацією 10 г дріжджів на літр перемішували для насичення суспензії киснем. Потім його прокачували через герметичний шланг, в кінці якого вимірювали концентрацію кисню в суспензії. Цей експеримент проводився з двома різними швидкостями накачування. Це дозволило визначити споживання кисню клітинами дріжджів за різницею в концентраціях та за різницею у пропускній здатності. Також була спроба повторити спробу на кожній швидкості накачування. Використовувані швидкості насоса становили 8,4 та 4,2 мл/30 с, тому 2,3 мл потрібно 8,2 с та 16,4 с для проходження через насосну систему. Виміряні концентрації кисню становили 6,3 та 5,3 мг/л при вищій швидкості насоса та 5,9 та 4,9 мг/л при меншій швидкості насоса.
оцінка
Середня різниця концентрацій становить 0,4 мг/л, різниця в часі 8,2 с. Отже, витрачається 0,049 мг/л * с. Для концентрації 10 г дріжджів на літр це призводить до зміни концентрації 17,56 мг O2 * h-1 * g-1. Це відповідає 293 мкг/хв * г, тому є більше 100 мкг відхилень від експерименту з розведеною суспензією. Це можна пояснити більшою щільністю дріжджових клітин, а отже, і сильнішою конкуренцією за кисень. Можливо, це створює невеликі ділянки в шлангу з дуже низькою концентрацією кисню, так що бродіння іноді тут більш поширене. З іншого боку, помилки в експериментальній установці або обробці комірок також можуть бути причинами цього відхилення.