Hogyan működik a fermentáció?

A fermentáció egy anyagcsere-folyamat, amely enzimek hatására kémiai változásokat idéz elő a szerves szubsztrátumokban. A biokémiában ezt szűken úgy határozzák meg, mint az a folyamat, amelyben a glükóz anaerob módon lebomlik.

Az erjesztési folyamat összetett és több szakaszból áll. Íme egy leegyszerűsített magyarázat az erjesztés működéséről:

1. Glikolízis:A fermentáció első szakasza a glikolízis, amely a sejt citoplazmájában megy végbe. A glikolízis során egy glükózmolekula két piruvát molekulára bomlik le, kis mennyiségű ATP-vel (adenozin-trifoszfát) és NADH-val (nikotinamid-adenin-dinukleotid) együtt.

2. Piruvát dekarboxilezés:A glikolízis során keletkező piruvát egy kémiai reakción megy keresztül, amelyet piruvát dekarboxilezésnek neveznek. Ez a reakció szén-dioxid (CO2) formájában távolít el egy szénatomot a piruvátból, ami acetaldehidet (etanolos fermentáció esetén) vagy acetil-CoA-t (tejsavas fermentáció esetén) eredményez.

3. Redukció:A következő lépésben az acetaldehidet vagy acetil-CoA-t redukálják a fermentáció végtermékévé. Az etanolos fermentáció során (élesztővel) az acetaldehidet NADH-t használva etanollá redukálják elektrondonorként. A tejsavas fermentáció során (amelyet egyes baktériumok végeznek) az acetil-CoA-t tejsavvá redukálják NADH-val elektrondonorként.

4. A NAD+ regenerációja:A redukciós lépés során a NADH elektrondonorként hasznosul. A sejtegyensúly fenntartásához a NADH-t vissza kell regenerálni NAD+-tá, hogy az erjedési folyamat folytatódjon. Ezt a regenerációt különféle mechanizmusok révén érik el, például az elektronok elektrontranszport-láncba való átvitelével vagy más anyagcsere-útvonalak használatával.

Összességében a fermentáció lehetővé teszi a sejteknek, hogy ATP-t termeljenek, és specifikus végtermékeket (például etanolt vagy tejsavat) állítsanak elő anélkül, hogy oxigénre lenne szükségük. Kulcsfontosságú szerepet játszik a különböző iparágakban, beleértve az élelmiszergyártást (pl. sör- és joghurtgyártás), az italgyártást és a biotechnológiát.