Jak probíhá fermentace?

Fermentace je metabolický proces, který vyvolává chemické změny v organických substrátech působením enzymů. V biochemii je úzce definován jako proces, při kterém se glukóza anaerobně štěpí.

Proces fermentace je složitý a zahrnuje několik fází. Zde je zjednodušené vysvětlení, jak fermentace funguje:

1. Glykolýza:První fází fermentace je glykolýza, ke které dochází v cytoplazmě buňky. Během glykolýzy se jedna molekula glukózy rozloží na dvě molekuly pyruvátu spolu s malým množstvím ATP (adenosintrifosfát) a NADH (nikotinamid adenindinukleotid).

2. Dekarboxylace pyruvátu:Pyruvát, produkovaný během glykolýzy, prochází chemickou reakcí zvanou dekarboxylace pyruvátu. Tato reakce odstraňuje atom uhlíku z pyruvátu ve formě oxidu uhličitého (CO2), což vede k produkci acetaldehydu (v případě etanolové fermentace) nebo acetyl-CoA (v případě mléčného kvašení).

3. Redukce:V dalším kroku se redukuje acetaldehyd nebo acetyl-CoA za vzniku konečného produktu fermentace. Při ethanolové fermentaci (prováděné kvasinkami) se acetaldehyd redukuje na ethanol pomocí NADH jako donoru elektronů. Při fermentaci kyseliny mléčné (prováděné některými bakteriemi) se acetyl-CoA redukuje na kyselinu mléčnou pomocí NADH jako donoru elektronů.

4. Regenerace NAD+:Během redukčního kroku se NADH využívá jako donor elektronů. Aby byla zachována buněčná rovnováha, musí být NADH regenerován zpět na NAD+, aby proces fermentace pokračoval. Této regenerace je dosaženo prostřednictvím různých mechanismů, jako je přenos elektronů do elektronového transportního řetězce nebo pomocí jiných metabolických drah.

Celkově fermentace umožňuje buňkám generovat ATP a produkovat specifické konečné produkty (jako je ethanol nebo kyselina mléčná) bez potřeby kyslíku. Hraje klíčovou roli v různých průmyslových odvětvích, včetně výroby potravin (např. pivovarnictví a výroba jogurtů), výroby nápojů a biotechnologií.