Lý thuyết về hô hấp và lên men

1 phân tử glucose lên men sẽ tạo ra 2 phân tử etanol

$\Rightarrow$ Để tạo 2 mol etanol sẽ cần 1 mol glucose sử dụng cho lên men.

Sản xuất sinh khối nấm men cần điều kiện hiếu khí, còn sản xuất bia, rượu và sữa chua cần điều kiện kị khí

Ta thấy 1 phân tử glucose lên men tạo ra 2 phân tử rượu êtilic, quá trình này trải qua giai đoạn đường phân sử dụng 2 phân tử ADP và 2 P vô cơ để tạo 2 ATP.

Vì quá trình lên men glucose thành ethanol sử dụng 8 µmol P vô cơ $\Rightarrow$ lượng glucose được lên men là 8/2= 4 µmol

Ta thấy 1 phân tử glucose lên men tạo ra 2 phân tử axit lactic (lactate), quá trình này trải qua giai đoạn đường phân sử dụng 2 phân tử ADP và 2 P vô cơ để tạo 2 ATP.

Vì quá trình lên men glucose thành axit lactic tạo ra 6 mmol ATP$\Rightarrow$ số phân tử glucose được lên men là 6/2= 3mmol

Vi khuẩn axetic không thể tự biến đổi glucozơ thành axit axêtic, nó chỉ có thể biến đổi rượu thành axit axêtic, được ứng dụng trong sản xuất dấm.

Ta thấy 1 phân tử glucose lên men tạo ra 2 phân tử etanol, quá trình này trải qua giai đoạn đường phân tạo 2 phân tử pyruvat. Tuy nhiên đề cho lên men hoàn toàn 3 phân tử glucose nên ở sản phẩm cuối cùng không còn pyruvat nữa.

Ta thấy 1 phân tử glucose lên men tạo ra 2 phân tử rượu êtilic, quá trình này trải qua giai đoạn đường phân sử dụng 2 phân tử ADP và 2 P vô cơ để tạo 2 ATP.

Như vậy để lên men hết 3 µmol glucose thành rượu êtilic, cần sử dụng 3 x 2 = 6 µmol P vô cơ.

Ta thấy 1 phân tử glucose lên men tạo ra 2 phân tử axit lactic (lactate), quá trình này trải qua giai đoạn đường phân sử dụng 2 phân tử ADP và 2 P vô cơ để tạo 2 ATP.

Vì quá trình lên men glucose thành axit lactic sử dụng 12 phân tử P vô cơ$\Rightarrow$ số phân tử glucose được lên men là 12/2= 6 phân tử

Ý 1 đúng, từ 1 phân tử glucose, qua hô hấp hiếu khí vi khuẩn tích lũy cho tế bào 38 ATP, quá trình này tạo nhiều năng lượng nhất vi phân giải triệt để.

Ý 2 sai vì hô hấp kị khí là quá trình phân giải cacbohiđrat để thu năng lượng cho tế bào.

Ý 3 sai, muốn sản xuất sinh khối nấm men, cần tạo môi trường hiếu khí.

Sản xuất dấm ăn (axit axêtic) là quá trình ôxi hóa rượu thành dấm, đây là quá trình hô hấp hiếu khí không hoàn toàn

Phương trình hô hấp hiếu khí: C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ +6 H₂O

Phương trình lên men etanol: C₆H₁₂O₆ → 2CO₂ + 2C₂H₅OH

$\Rightarrow$ cùng 1 phân tử glucose trải qua hô hấp hiếu khí sẽ tạo ra lượng CO2 gấp 6/2 = 3 lần lên men etanol.

Glucozơ được biến đổi thành rượu nhờ nấm men thông qua quá trình lên men.

Ta thấy 1 phân tử glucose lên men tạo ra 2 phân tử rượu êtilic, quá trình này trải qua giai đoạn đường phân sử dụng 2 phân tử ADP và 2 P vô cơ để tạo 2 ATP.

Vì quá trình lên men glucose thành ethanol TẠO 20 phân tử ATP $\Rightarrow$ số phân tử glucose được lên men là 20/2=10 phân tử

Quá trình lên men được ứng dụng trong: sản xuất sữa chua, bia, rượu.

Sản xuất dấm ăn là do quá trình ôxi hóa không hoàn toàn.

Sản xuất sinh khối nấm men cần thực hiện hô hấp hiếu khí.

Sản xuất nước mắm do phân giải protein.

Đây là quá trình ôxi hóa rượu thành dấm nhờ vi khuẩn axêtic, lớp váng chính là lớp vi khuẩn axêtic, có màu trắng đục nổi ở phía trên.

4 và 5 là ứng dụng sử dụng axit lactic. Axit lactic được dùng trong y dược, chế tạo chất dẻo, sơn, trong công nghiệp nhuộm, thuộc da, sản xuất nhựa sinh học.

1, 2, 3 là ứng dụng sử dụng nấm men.

Dưa muối, sữa chua, rượu vang, bia được sản xuất nhờ lên men

Sinh khối nấm men và axit axetic sản xuất nhờ hô hấp hiếu khí

Ý 1 sai vì làm sữa chua phải ủ sữa đã trộn men ở \[40{}^\circ C\]

Ý 2, 4 sai vì trong muối dưa, lúc đầu vi khuẩn lactic và các loài vi khuẩn khác có trên bề mặt rau quả cùng phát triển nhờ chất dinh dưỡng từ rau quả khuếch tán ra môi trường do quá trình co nguyên sinh, sau đó khi pH giảm, ức chế các loại vi khuẩn khác, vi khuẩn lactic chiếm ưu thế, dưa quả chua ngon.

Ý 3 đúng

1 phân tử glucose lên men sẽ tạo ra 2 phân tử etanol

$\Rightarrow$ 1 mol glucose lên men sẽ tạo ra 2 mol etanol

Ý 1 đúng

Ý 2 đúng

Ý 3 sai vì làm sữa chua là quá trình lên men \Rightarrow1 môi trường kị khí

Ý 4 sai vì có nhiều nấm men gây bệnh cho người như Candida albicans

1 phân tử glucose lên men sẽ tạo ra 2 phân axit lactic

$\Rightarrow$ 1 mol glucose lên men sẽ tạo ra 2 mol axit lactic

Vì không có ôxi, glucose được nấm men lên men sẽ tạo ra etanol và CO2 nên ống nghiệm này sẽ có bọt khí.

Ống nghiệm chứa glucose được vi khuẩn lactic đồng hình lên men sẽ tạo axit lactic, không có bọt khí.

Cả 2 ống nghiệm đều chứa dung dịch không màu.

Ta thấy 1 phân tử glucose lên men tạo ra 2 phân tử etanol, quá trình này trải qua giai đoạn trung gian là tạo 2 axetaldehit. Tuy nhiên đề cho lên men hoàn toàn 3 phân tử glucose nên ở sản phẩm cuối cùng không còn axetaldehit nữa

Ta thấy 1 phân tử glucose lên men tạo ra 2 phân tử axit lactic, quá trình này trải qua giai đoạn đường phân sử dụng 2 phân tử ADP và 2 P vô cơ để tạo 2 ATP.

Như vậy để lên men hết 4 µmol glucose thành axit lactic, cần sử dụng 4 x 2 = 8 µmol P vô cơ.

Ta thấy khi lên men 1 phân tử glucose thành axit lactic sẽ tạo ra 2 phân tử ATP $\Rightarrow$ Lượng ATP tạo thành khi lên men 5 phân tử glucose thành axit lactic là 2 x 5 = 10 phân tử

Sản xuất dấm ăn cần sự có mặt của oxi, quá trình này là quá trình hô hấp hiếu khí không hoàn toàn (oxi hóa không hoàn toàn), còn sản xuất bia, dưa muối và sữa chua cần điều kiện kị khí

1 phân tử glucose lên men sẽ tạo ra 2 phân axit lactic

$\Rightarrow$ Để tạo 6 mol axit lactic sẽ cần 3 mol glucose sử dụng cho lên men.

Để sản xuất sinh khối nấm men, nghĩa là cho nấm men sinh trưởng mạnh mẽ nhằm tăng số lượng tế bào, người ta cần nuôi trong môi trường hiếu khí hoàn toàn để cơ chất được phân giải hoàn toàn thành \[C{{O}_{2}}\] và\[{{H}_{2}}O\] , cung cấp năng lượng ATP nhiều nhất cho nấm men sinh trưởng.

Ta thấy 1 phân tử glucose qua đường phân tạo 2 phân tử pyruvate, sử dụng 2 ADP và 2 P vô cơ để tạo 2 ATP.

Như vậy 6 µmol glucose đường phân hoàn toàn sẽ cần 2 x 6 = 12 µmol ADP

Ta thấy 1 phân tử glucose lên men tạo ra 2 phân tử rượu êtilic, quá trình này trải qua giai đoạn đường phân sử dụng 2 phân tử ADP và 2 P vô cơ để tạo 2 ATP.

Vì quá trình lên men glucose thành ethanol sử dụng 8 phân tử ADP $\Rightarrow$ số phân tử glucose được lên men là 8/2= 4 phân tử

Dưa muối, sữa chua được sản xuất nhờ lên men lactic

rượu vang, bia được sản xuất nhờ lên men êtilic

Sinh khối nấm men và axit axetic sản xuất nhờ hô hấp hiếu khí

Ý 1 đúng, ý 2 sai vì ở vi khuẩn, 1 phân tử glucose trải qua hô hấp hiếu khí tạo 38 phân tử ATP; 1 phân tử glucose trải qua lên men etanol hoặc lên men lactic sẽ tạo ra 2 phân tử ATP $\Rightarrow$ 38:2 = 19 lần

Ý 3 sai vì phương trình hô hấp hiếu khí: C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ +6 H₂O

Phương trình lên men etanol: C₆H₁₂O₆ → 2CO₂ + 2C₂H₅OH

$\Rightarrow$ cùng 1 phân tử glucose trải qua hô hấp hiếu khí sẽ tạo ra lượng CO2 gấp 6/2 = 3 lần lên men etanol.

Ở vi khuẩn, 1 phân tử glucose trải qua hô hấp hiếu khí tạo 38 phân tử ATP; 1 phân tử glucose trải qua lên men lactic sẽ tạo ra 2 phân tử ATP $\Rightarrow$ 3 phân tử glucose trải qua hô hấp hiếu khí hoàn toàn sẽ tạo ra lượng ATP gấp (38x3):(2x3) = 19 lần

Khi muối dưa, lúc đầu vi khuẩn lactic và các loại vi khuẩn khác có trên bề mặt rau quả cùng phát triển nhờ chất dinh dưỡng từ rau quả khuếch tán ra môi trường do quá trình co nguyên sinh, sau đó pH giảm, ức chế các loại vi khuẩn khác, vi khuẩn lactic chiếm ưu thế, dưa quả chua ngon.

Phản ứng lên men rượu:

Đường (Nấm men) \[C{{O}_{2}}+{{C}_{2}}{{H}_{5}}OH+\] năng lượng (ít).

Ta thấy 1 phân tử glucose lên men tạo ra 2 phân tử axit lactic (lactat), quá trình này trải qua giai đoạn đường phân tạo 2 phân tử pyruvat. Tuy nhiên đề cho lên men hoàn toàn 3 phân tử glucose nên ở sản phẩm cuối cùng không còn pyruvat nữa

Sữa chua được hình thành nhờ hoạt động của vi khuẩn lactic, lên men đường trong sữa thành axit lactic. Vi khuẩn lactic không thể lên men protein. Sữa chua không chứa vi khuẩn axetic

- Bước đầu tiên là phải chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm: chuẩn bị 3 ống nghiệm (3)

- Cho vào đáy mỗi ống nghiệm 2 và 3: 1 g bột men hoặc nấm men thuần khiết (2): bước này do phải cho bột men xuống đáy nên phải diễn ra trước khi cho các dung dịch vào ống nghiệm

- Đổ nhẹ 10 ml dung dịch đường theo thành ống nghiệm 1 và 2; đổ nhẹ 10 ml nước lã đun sôi để nguội theo thành ống nghiệm 3 (1)

- Để các ống nghiệm ở\[30-32{}^\circ C\] , quan sát hiện tượng (4)

Dưa muối, sữa chua được sản xuất nhờ vi khuẩn lactic

Sinh khối nấm men, rượu vang, bia được sản xuất nhờ nấm men

Axit axetic giai đoạn biến đổi từ rượu thành axit axetic là nhờ vi khuẩn axetic

Khi làm sữa chua, đường được lên men bởi vi khuẩn lactic tạo axit lactic và ít năng lượng làm protein trong sữa kết tủa tạo dạng sền sệt là sữa chua mà chúng ta ăn.

Ý 1 đúng vì nấm là sinh vật nhân chuẩn

Ý 2 đúng vì vi khuẩn lam là sinh vật nhân sơ

Ý 3, 4 sai vì động vật nguyên sinh và tảo lục đơn bào là sinh vật nhân chuẩn, chuỗi chuyền e nằm ở màng trong ti thể.

Một số vi sinh vật hiếu khí, khi môi trường thiếu một số nguyên tố vi lượng làm rối loạn trao đổi chất ở giai đoạn kế tiếp chu trình Krebs, chúng thực hiện hô hấp hiếu khí không hoàn toàn.

Khi sử dụng đường làm cơ chất cho nấm men, mà tạo ra nhiều năng lượng thì chứng tỏ đây là quá trình hô hấp hiếu khí. Nấm men sử đường để hô hấp hiếu khí sẽ tạo ra \[C{{O}_{2}},{{H}_{2}}O\] và nhiều năng lượng.

Ở vi khuẩn, 1 phân tử glucose trải qua hô hấp hiếu khí tạo 38 phân tử ATP; 1 phân tử glucose trải qua lên men etanol sẽ tạo ra 2 phân tử ATP $\Rightarrow$ 38:2 = 19 lần

Đây là phương trình phản ứng trong lên men rượu. Khi sử dụng đường làm cơ chất cho nấm men, mà tạo ra ít năng lượng thì chứng tỏ đây là quá trình lên men. Nấm men lên men đường sẽ tạo ra \[{{C}_{2}}{{H}_{5}}OH,C{{O}_{2}}\] và ít năng lượng.

Ta thấy 1 phân tử glucose qua đường phân tạo 2 phân tử pyruvate, sử dụng 2 ADP và 2 P vô cơ để tạo 2 ATP.

Như vậy 6 µmol glucose đường phân hoàn toàn sẽ cần 2 x 6 = 12 µmol ADP.

Dưa muối, sữa chua được sản xuất nhờ lên men lactic

Rượu vang, bia được sản xuất nhờ lên men êtilic

Sinh khối nấm men sản xuất nhờ hô hấp hiếu khí hoàn toàn và axit axetic sản xuất nhờ hô hấp hiếu khí không hoàn toàn.

Ta thấy 1 phân tử glucose lên men tạo ra 2 phân tử rượu êtilic, quá trình này trải qua giai đoạn đường phân sử dụng 2 phân tử ADP và 2 P vô cơ để tạo 2 ATP.

Như vậy để lên men hết 5 µmol glucose thành rượu êtilic, cần sử dụng 5 x 2 = 10 µmol ADP.

1, 2, 3 là ứng dụng sử dụng nấm men.

Nấm men lên men dịch quả tạo thành rượu vang, nấm men còn làm nở bột bì trong sản xuất bánh mì, bánh bao, sản xuất vitamin, enzim.

4 và 5 là ứng dụng sử dụng axit lactic.

Ta thấy 1 phân tử glucose lên men tạo ra 2 phân tử axit lactic, quá trình này trải qua giai đoạn đường phân sử dụng 2 phân tử ADP và 2 P vô cơ để tạo 2 ATP.

Như vậy để lên men hết 4 µmol glucose thành axit lactic, cần sử dụng 4 x 2 = 8 µmol ADP.

Dưa muối, sữa chua, rượu vang, bia được sản xuất nhờ lên men

Sinh khối nấm men và axit axetic sản xuất nhờ hô hấp hiếu khí

Nấm men trong sản xuất rượu phải có khả năng chịu cồn cao, do quá trình lên men tạo ra etanol, nếu không chịu được cồn thì nấm men sẽ chết, không tiếp tục lên men được nữa.

Các ý còn lại sai vì người ta thu sản phẩm là rượu nên rượu không được ôxi hóa. Nấm men không có khả năng chuyển hóa rượu thành tinh bột và không có khả năng thực bào vi sinh vật khác.

Ý 1 đúng

Ý 2 sai vì lên men thực hiện trong môi trường không có ôxi

Ý 3 đúng

Ý 4 sai vì hô hấp hiếu khí tạo ra nhiều năng lượng nhất, nguyên liệu được phân giải triệt để thành H₂O và CO₂

Nhìn vào sơ đồ ta thấy NADH2 (NADHH+) được tạo ra trong đường phân được sử dụng để khử axit piruvic (pyruvate) thành axit lactic (lactat).

Ta thấy quá trình lên men lactic và lên men etanol sử dụng lượng glucose bằng nhau, mà 2 quá trình này sử dụng P vô cơ chỉ ở giai đoạn đường phân $\Rightarrow$ số P vô cơ cần thiết cho 2 quá trình lên men này bằng nhau $\Rightarrow$ tỉ lệ = 1

Một phân tử glucose đi qua đường phân tạo 2ATP, 2 NADH và 2 axit pyruvic.

Hai phân tử pyruvate đi vào ti thể, qua phản ứng axetyl coA hóa tạo ra 2 acetyl coA, 2 CO₂, 2NADH.

2 AcetylcoA đi qua Krebs tạo ra 2 x 3 = 6 NADH, 2 x 1 = 2 FADH₂ và 2 x 1 = 2 ATP.

Tổng 10 NADH tạo ra 30 ATP và 2 FADH₂ tạo ra 4 ATP.

Tổng ATP tạo ra = 2 + 2 + 30 + 4 = 38

Trong bia có chứa etanol nồng độ khoảng trên 5\%, việc sản xuất bia chính là lợi dụng sự hoạt động của nấm men rượu.

Ta thấy 1 phân tử glucose lên men tạo ra 2 phân tử axit lactic (lactate), quá trình này trải qua giai đoạn đường phân sử dụng 2 phân tử ADP và 2 P vô cơ để tạo 2 ATP.

Vì quá trình lên men glucose thành axit lactic sử dụng 10 phân tử ADP $\Rightarrow$ số phân tử glucose được lên men là 10/2= 5 phân tử

Ta thấy quá trình lên men lactic và lên men etanol sử dụng lượng glucose bằng nhau, mà 2 quá trình này sử dụng ADP chỉ ở giai đoạn đường phân $\Rightarrow$ số ADP cần thiết cho 2 quá trình lên men này bằng nhau $\Rightarrow$ tỉ lệ = 1.

Nhìn vào sơ đồ ta thấy NADH2 (NADHH+) được tạo ra trong đường phân được sử dụng để khử axêtalđêhit thành etanol

Ta thấy khi lên men 1 phân tử glucose thành etanol sẽ tạo ra 2 phân tử ATP $\Rightarrow$ Lượng ATP tạo thành khi lên men 7 phân tử glucose thành etanol là 2 x 7 = 14 phân tử

Làm sữa chua cần men giống là thìa sữa chua có sẵn (ví dụ sữa chua vinamilk) nhằm cấy vi khuẩn lactic vào sữa để lên men thành sữa chua.

Dưa muối, sữa chua được sản xuất nhờ lên men lactic

Rượu vang, bia được sản xuất nhờ lên men êtilic

Sinh khối nấm men và axit axetic sản xuất nhờ hô hấp hiếu khí