Hoe werkt fermentatie?

Fermentatie is een metabolisch proces dat door de werking van enzymen chemische veranderingen in organische substraten teweegbrengt. In de biochemie wordt het eng gedefinieerd als het proces waarbij glucose anaëroob wordt afgebroken.

Het fermentatieproces is complex en omvat verschillende fasen. Hier is een vereenvoudigde uitleg van hoe fermentatie werkt:

1. Glycolyse:De eerste fase van fermentatie is glycolyse, die plaatsvindt in het cytoplasma van de cel. Tijdens de glycolyse wordt één molecuul glucose afgebroken tot twee pyruvaatmoleculen, samen met een kleine hoeveelheid ATP (adenosinetrifosfaat) en NADH (nicotinamide-adenine-dinucleotide).

2. Pyruvaatdecarboxylering:Pyruvaat, geproduceerd tijdens glycolyse, ondergaat een chemische reactie die pyruvaatdecarboxylering wordt genoemd. Deze reactie verwijdert een koolstofatoom uit pyruvaat in de vorm van kooldioxide (CO2), wat resulteert in de productie van aceetaldehyde (in het geval van ethanolfermentatie) of acetyl-CoA (in het geval van melkzuurfermentatie).

3. Reductie:In de volgende stap wordt het aceetaldehyde of acetyl-CoA gereduceerd om het eindproduct van de fermentatie te vormen. Bij ethanolfermentatie (uitgevoerd door gist) wordt acetaldehyde gereduceerd tot ethanol met behulp van NADH als elektronendonor. Bij melkzuurfermentatie (uitgevoerd door sommige bacteriën) wordt acetyl-CoA gereduceerd tot melkzuur met behulp van NADH als elektronendonor.

4. Regeneratie van NAD+:Tijdens de reductiestap wordt NADH gebruikt als elektronendonor. Om het cellulaire evenwicht te behouden, moet NADH weer worden geregenereerd tot NAD+ om het fermentatieproces gaande te houden. Deze regeneratie wordt bereikt via verschillende mechanismen, zoals het overbrengen van elektronen naar een elektronentransportketen of het gebruik van andere metabolische routes.

Over het algemeen zorgt fermentatie ervoor dat cellen ATP kunnen genereren en specifieke eindproducten kunnen produceren (zoals ethanol of melkzuur) zonder dat daarvoor zuurstof nodig is. Het speelt een cruciale rol in verschillende industrieën, waaronder de voedselproductie (bijvoorbeeld het brouwen en het maken van yoghurt), de drankproductie en de biotechnologie.