Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Anyagcsere (metabolizmus) Miller-Urey-kísérlet (1952): A biomolekulákat felépítő alegységek már a feltételezett „őslevesben” is jelen lehettek. ősleves.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Anyagcsere (metabolizmus) Miller-Urey-kísérlet (1952): A biomolekulákat felépítő alegységek már a feltételezett „őslevesben” is jelen lehettek. ősleves."— Előadás másolata:

1 Anyagcsere (metabolizmus) Miller-Urey-kísérlet (1952): A biomolekulákat felépítő alegységek már a feltételezett „őslevesben” is jelen lehettek. ősleves (ősóceán) őslégkör (NH 3, CH 4, H 2, H 2 O, CO) Élet: Anyag- és energiacsere a környezettel Disszimiláció (lat. dissimilatio= különbözővé tétel): lebontás, energianyerés Asszimiláció (lat. assimilatio= hasonlóvá tétel): sejtet felépítő (makro)molekulák előállítása (a környezetben található anyagokból) Asszimilációs/disszimilációs reakciókhoz a redukálóképesség (oxidálóképesség) biztosítása

2 A Winogradsky és Beijerinck által feltárt anyagcsere- diverzitás rendszerbe foglaló feldolgozást kívánt. Albert Jan Kluyver: "A biokémia egysége" (1926) (Die Einheit in der Biochemie) „az elefánttól a vajsav-baktériumig mind egyforma!" A rendet a hidrogén-transzfer precízen kidolgozott elméletére építette fel: "Így minden biokémiai folyamatot, legyen az oxidáció, fermentáció vagy szintézis, elemi reakciók láncolatának tekintünk, mely reakciók mindegyike olyan egyszerű változást képvisel, melynek során hidrogén adódik át az egyik molekuláról,a H-donorról egy másikra, a H-akceptorra.” Kapcsolat az anabolikus és katabolikus (asszimiláció/disszimiláció) folyamatok között

3 Redoxreakciók +-+- F oxidációs száma: 0  -1  redukció, oxidálószer, elektronakceptor H oxidációs száma: 0  +1  oxidáció, redukálószer, elektrondonor oxidáció  (aszkorbinsav: redukálószer, antioxidáns) (dehidro-aszkorbinsav)

4 elektrokémiai rendszer - galvánelem - látható az elektrolitok ebben az esetben cink-szulfát és réz-szulfát, amelyekbe cink illetve réz elektród merül és közöttük fémes vezető biztosítja a kapcsolatot. Egy redoxirendszer redoxpotenciálja (e) az az egyensúlyi elektródpotenciál, amelyet egy iners fémelektród az illető redoxirendszerrel érintkezve felvesz. A rendszerek többségének redoxpotenciálja +1 és -1 V között van. A redoxpotenciál az oxidáló (illetve redukálóképesség) mértéke, önmagában nem, csak más rendszerek redoxpotenciáljához képest értelmezhető: mindig a pozitívabb redoxpotenciálú rendszer képes oxidálni a negatívabbat. Általában, minél pozitívabb egy redoxpotenciál, annál oxidálóbb a rendszer. Redoxreakciók

5

6 Redukálóképesség: NAD(P)H koenzim Nikotinamid-adenin-dinukleotid (-foszfát)

7 Redukálóképesség: FADH 2 koenzim Flavin-adenin-dinukleotid (-foszfát)

8 Univerzális biokémiai energiahordozó: nagyenergiájú foszfátkötés Adenozin-trifoszfát (ATP): a sejtek üzemanyaga ATP + H 2 O → ADP + P i ΔG˚ = −30,5 kJ/mol (−7,3 kcal/mol)

9

10 Glikolízis D-glükóz + 2 NAD ADP + 2 P i + 2 NADH + 2 H ATP + 2 H 2 O 2 piroszőlősav OH HO O - 2 NADH - 2 H + tejsav OH + CO 2 etanol stb.

11 Mikrobiális „emésztés”: (makro)molekulák lebontása, átalakítása keményítőbontó amilázok: pl. Aspergillus fehérjebontó proteázok: pl. Bacillus cellulózbontó cellulázok: pl. Trichoderma reesei, Serpula lacrimans laktózbontó laktáz: pl. Kluyveromyces szaccharózbontó invertáz: pl. Saccharomyces (  glükóz- fruktóz-szirup) glükóz-izomeráz: pl. Lactobacillus (  glükóz-fruktóz-szirup, High Fructose Corn Syrup, pl. HFCS 55 ) stb.

12 szubsztrát szintű foszforiláció

13 Grádiens A gradiens a matematikában egy skalármezőkre alkalmazható differenciáloperátor. Példák: hőmérsékleti grádiens, nyomásgrádiens, elektrokémiai grádiens Utóbbi: az elektromos potenciál és egy kémiai koncentráció térbeli eltérése a membrán két oldala között. Általában iongrádiens (protongrádiens) okozza, eredménye pedig elektromos feszültség (energia) kialakítása, melyet a sejt felhasználhat. állati sejtek membránpotenciálja

14 Elektrontranszportlánc a mitokondriumban

15 A légzési lánc, mint redoxrendszerek sorozata Légzési enzim-redoxrendszerek Egyensúlyi potenciál (Volt) NADH dehidrogenáz (NAD + / NADH) −0,32 Szukcinát-dehidrogenáz (FMN vagy FAD / FMNH 2 vagy FADH 2 )−0,20 Citokróm bc 1 komplex koenzim Q10 ox / koenzim Q10 red +0,06 Citokróm bc 1 komplex - citokróm b ox / citokróm b red +0,12 Komplex IV: citokróm c ox / citokróm c red +0,22 Komplex IV: citokróm a ox / citokróm a red +0,29 Komplex IV: O 2 / HO - +0,82 Tartomány: 1,14

16 Hőmérsékleti toleranciagörbe

17 Hőmérsékleti optimumok

18 Környezeti tényezők Hőmérséklet (pszichro-, mezo-, termo-, hipertermo-) pH (acido-, neutro-, alkalo-) víz(aktivitás: ozmo-) Fény (UV) Tápanyagok (szénforrás, nitrogénforrás, egyéb elemek) Oxigén -fil -toleráns aerob aerotoleráns mikroaerofil fakultatív anaerob anaerob használja | nem használja, de bírja | keveset igényel | vele is, nélküle is | nem bírja

19 Veszélyfaktorok HőmérsékletHőmérséklet: A legtöbb ételmérgezést okozó kórokozó 5-57 o C között szaporodik, ezért ez a hőmérsékleti veszélyzóna. Fokozottan veszélyes a o C közé eső tartomány. Idő:Idő: az ételeket két órán belül el kell távolítani a veszélyes zónából (hűtéssel vagy melegítéssel) NedvességNedvesség: az ételmérgezést okozó kórokozók legjobban 0,86-1,0 vízaktivitás-értékek között szaporodnak. Konzervekben 0,85 alatt célszerű tartani a vízaktivitást. Tápanyag:Tápanyag: általában a fehérjegazdag ételek romlanak legkönnyebben (tej, tojás, hús, hal) Oxigén:Oxigén: A legtöbb ételmérgezést okozó kórokozó aerob. (Kivétel pl: Cl. botulinum) Sav:Sav: az ételmérgezést okozó kórokozók általában gyengén savas pH-n szaporodnak leggyorsabban (pH=4,6-7,5). Az ételek savanyításával célszerű a 4,5 pH érték alatti tartományt elérni. InokulumInokulum (csíraszáma – erről a szintről indul az exponenciális szaporodás!) (FAT TOM: Food Acidity Time Temperature Oxygen Moisture)

20 Terjedés Levegő: –O 2 -tolerancia (kataláz, SOD) –UV-tolerancia (színanyagok) –Kiszáradás-tűrés (Gram+) –Kémiai tolerancia (pl. SO 2 ) Aeroszol –Cseppfertőzés Fertőzött anyaggal –por Kontakt terjedés

21 Semmelweis Ignác (Buda, – Bécs-Döbling, 1865.) magyar orvos, az „anyák megmentője” Algemeines Krankenhaus: gyermekágyi láz Jacob Kolletschka vérmérgezése  klórmész-oldatos kézmosást antiszeptikumként ajánlotta kollégáinak 1847.

22 Fermentációk Embden-Meyerhof-úthoz (glikolízis) csatlakozó f. Hexóz-monofoszfát-váltáshoz (pentóz- foszfát-út) kapcsolódó f. Speciális utak Homofermentatív/heterofermentatív Egyéb anyagcsereutak elemei megjelennek (pentóz-foszfát-út, citromsav-ciklus) Elágazó utak: NADH/ATP arány változtatható, végtermék-gátlás csökkenthető

23

24

25 Erjedések Etil-alkoholos (élesztők, Sarcina ventriculi, Zymomonas lindneri bakt. – utóbbi más úton) Piroszőlősav Alkohol-dehidrogenáz Acetaldehid etil-alkohol +CO 2 Saccharomyces cerevisiae: -amiláz nincs, invertáz ált. van -tejsav, tejsavbakt. gátolja: komló -kénessavat jól tűri o C erjesztési optimum (ale: >21 o C, lager:  5 o C) -pH: 4,5 Piruvát- dekarboxiláz

26 Homofermentatív tejsavas (glikolízishez kapcs.) Tejföl, aludtej, joghurt (Streptococcus thermophilus + Lactobacillus bulgaricus), kefir, acidophilus milk, vaj, író, sajt, kovász, savanyú káposzta, kovászos uborka, silókukorica Tejsav-baktériumok (Lactobacillus) egyes csoportjai végzik: –2% tejsav erősen gátló hatású –H 2 O 2 -termelés Heterofermentatív tejsavas (pentóz-foszfát-úthoz kapcs) –Leuconostoc: tejsav, etanol, CO 2 Bifidobaktériumok (speciális): tejsavas-ecetsavas Frukto-oligoszaccharidok (FOS) Bifidobaktériumok SCFA Erjedések Vastagbél hámsejtek táplálása, pH csökk. Ca, Fe, Mg felszívódása nő Kórokozók visszaszorítása (Crohn-betegség: irritabilis vastagbél-szindróma)

27 Funkcionális élelmiszerek „Tervező”, „designer„ élelmiszerek: a tápanyag-tartalmon túl egészségmegőrző, betegség-megelőző hatás Probiotikum (Lactobacillus) Prebiotikum (FOS, inulin) Szinbiotikum (pre- és pro-, pl. kefir)

28 Mikroorganizmusok segítségével készített ételek, italok Tartósítás (sajt, káposzta, uborka, silókukorica) Aroma, íz, illat, élvezeti érték Vitamintartalom, egyéb tápanyag dúsulása, feltárása Könnyebb emészthetőség Toxicitás csökkentése (maniókagyökér ciánglikozidjai savas közegben bomlanak: Ny-Afrikában savas erjesztéssel gari n. ételt készítenek) Kelt tészták -élesztők növények felületén, pl. komlón:  komlós kovász -pékélesztő: o C, Pasteur-effektus -sikér: nem engedi ki a buborékot -alkohol is emeli a tésztát sütés közben -„szalonnás” kenyér: túl sok alkohol, alkoholtűrő sikérbontó baktériumok elszaporodása -Kovász: °C-on az élesztő szaporítása kenyértésztában. A hűvösebb kovász jobban kedvez az élesztőgombák szaporodásának, míg a melegebb kovász erőteljesebben savanyodik. Benne a tészta anyagával megegyező anyagokon szaporított élesztő aktívabb és ellenállóbb, mint a gyári élesztő. Mire a tésztába kerül, hozzászokik a körülményekhez és lazítóhatása nagyobb lesz.

29 Mikroorganizmusok segítségével készített ételek, italok Kék-Nílus völgye, Szudán: 7000 éves edény sörmaradványokkal Hammurapi törvénykönyve: a sörkészítés szabályai Reinheitsgebot (a bajor sörtisztasági törvény): sörkészítéshez a következő négy alapanyag szükséges: maláta, komló, élesztő és víz.

30 Mikroorganizmusok segítségével készített ételek, italok Bor: spontán vagy irányított erjesztés –Oxidatív/reduktív –almasav-bontás: gyengébb sav (tejsav) képződik (Oenococcus oeni, Lactobacillus, Pediococcus) –aszúbor: Botrytis cinerea –direkttermők: pektinbontás  metanol –túl sok oxigén (töltögetéssel megelőzhető) Levegőíz (kevés CO 2 ) ecetsav-baktériumok virágélesztők: meleg pincében, felületen oxidálnak, gombaízt okoznak –kevés alkohol, kevés sav: nyúlósodás –rossz dugó: dugóíz (triklór-anizol) –melegben tárolás: barnatörés, fenolok oxidációja –Kevés sav, túl sok tejsavbaktérium: zavarosodás, egéríz, karcosság, muskátliszag, keserű íz (glicerinből akrolein) –vadélesztők: erjedés indulásakor, záptojásszag –penészek: szőlőről, eszközökről –Megkésett szűrés, élesztőbomlás: dögszag, seprőbomlás

31 Mikroorganizmusok segítségével készített ételek, italok gyümölcsbor, méz-ser (mézbor: Schizosaccharomyces pombae), pezsgő égetett (desztillált) szeszesitalok –rozs, árpa, búza, kukorica, burgonya, rizs, (köles, cirok, hajdina) –gyümölcs, cukornád, bor, törköly, seprő kumisz, tejpálinka, savószesz, (kefir): Kluyveromyces spp.  1% alkohol: kvasz, boza, kombucha

32 Mikroorganizmusok segítségével készített ételek, italok Savanyú káposzta (Őrség: kerekrépa): Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus plantarum ill. brevis 2,25-2,5% só: Gram- bakt. visszaszorítása 1,6-1,8 % sav (ebből 1,0-1,3% tejsav) Kovászos uborka (felületén tejsavbaktériumok: nem szabad túlzottan megmosni) Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus plantarum (L. brevis: gázképző, nem kívánatos) –Só, kevés ecetsav: kontroll (élesztők, pektinbontók) Olajbogyó (lúgkezelés, sózás, 6-10 hónap tejsavas erjedés):  feketedés Szójaszósz: koji (Aspergillus oryzae) keményítőt, fehérjét bont  szabad glutaminsav  umami íz + tejsavbaktériumok Miso: jellemzően szójából készült japán ételízesítő, –A. oryzae + Lactobacillus acidophilus, B12+probiotikum, sugárbetegség ellen

33 Mikroorganizmusok segítségével készített ételek, italok Sajtkészítés 1. kazein kicsapása (renin enzim, vagy tejsav-baktériumok termelte tejsav leviszi a pH-t, kicsapja a Ca-ot  denaturáció) 2.Tejcukor bontása: tejsav-baktériumok v. Propionibacterium (ementáli) 3.Néha utóérlelés: Penicillum camemberti, P. roqueforti, Bacillusok (pálpusztai, kvargli, ilmici) Egyéb: Halszószok (DK-Ázsia, ókori Róma): fehérjebontás Bongkrek (indonéz kókusz-sütemény, gyakran toxin-tartalmú) Kávé: terméshús eltávolítása pektinbontó mikroorganizmusokkal Kakaó: erjesztés melegen (élesztők, tejsav- és ecetsav-baktériumok) Fekete tea: zöld tea erjesztésével Szalámik: nitrátredukáló és/vagy tejsav-baktériumok, nemespenészek Érlelt kolbászok, szalámik: min. 60 o C hőkezelés (pl. füstölés) trichinózis ellen (egy)sejt-fehérje: nagy hozam, olcsóság, de gyakran Metionin-hiány ill. túl sok purinbázis

34 Ecetgyártás Hiányos oxidáció (biokémiai értelemben nem fermentáció!) Acetobacterek: etil-alkohol  ecetsav propil-alkohol  propionsav izopropil-alkohol  aceton Alapanyagok: gyümölcs (must, alma, szeder, meggy, málna, stb) bor, almabor, maláta, finomszesz + ivóvíz, levegő Eljárások: –Nyugvócefrés (Orleansi: nyitott hordóban, Pasteur: fakádban) –Mozgócefrés (felületi csörgedező, bükkfaforgácson) –Átmeneti: a töltetet hol cefrével, hol levegővel árasztják el –Alámerített: levegőbefúvással, a közegben a sejtek elkeverve Max. 14%, töményebb: kifagyasztás, desztilláció, extrakció

35 Hain János, Johannes Patersonius ( 17. sz. második fele): orvos, természettudós. Porosz származású katonaorvos, aki rövid lengyelo.-i tartózkodás után Lőcsén, majd Eperjesen működött. Thököly, Teleki Mihály családi orvosi tanácsadója. Orvosi és természettudományi értekezései a lipcsei Academia Naturae Curiosorum: Miscellanea e. folyóiratban jelentek meg (1671) mo.-i betegségekről, ásványokról, meg a kárpáti barlangok sárkányairól (De draconibus Carpathicis). Ennek alapján döntötte el Cuvier, hogy az európai barlangok sárkányainak mondái a barlangi medve maradványainak félremagyarázásából keletkeztek (Magyar Életrajzi Lexikon)


Letölteni ppt "Anyagcsere (metabolizmus) Miller-Urey-kísérlet (1952): A biomolekulákat felépítő alegységek már a feltételezett „őslevesben” is jelen lehettek. ősleves."

Hasonló előadás


Google Hirdetések