Kaip vyksta fermentacija?

Fermentacija yra medžiagų apykaitos procesas, kurio metu, veikiant fermentams, vyksta cheminiai organinių substratų pokyčiai. Biochemijoje tai siaurai apibrėžiama kaip procesas, kurio metu gliukozė skaidoma anaerobiniu būdu.

Fermentacijos procesas yra sudėtingas ir apima kelis etapus. Štai supaprastintas fermentacijos veikimo paaiškinimas:

1. Glikolizė:pirmasis fermentacijos etapas yra glikolizė, kuri vyksta ląstelės citoplazmoje. Glikolizės metu viena gliukozės molekulė suskaidoma į dvi piruvato molekules, kartu su nedideliu kiekiu ATP (adenozino trifosfato) ir NADH (nikotinamido adenino dinukleotido).

2. Piruvato dekarboksilinimas:piruvatas, susidarantis glikolizės metu, patiria cheminę reakciją, vadinamą piruvato dekarboksilinimą. Ši reakcija pašalina anglies atomą iš piruvato anglies dioksido (CO2) pavidalu, todėl susidaro acetaldehidas (rūgimo etanoliu atveju) arba acetil-CoA (pieno rūgšties fermentacijos atveju).

3. Redukcija:kitame etape acetaldehidas arba acetil-CoA redukuojamas, kad susidarytų galutinis fermentacijos produktas. Etanolio fermentacijos metu (atliekama mielėmis) acetaldehidas redukuojamas į etanolį, naudojant NADH kaip elektronų donorą. Pieno rūgšties fermentacijos metu (atlieka kai kurios bakterijos) acetil-CoA redukuojamas į pieno rūgštį naudojant NADH kaip elektronų donorą.

4. NAD+ regeneravimas:redukcijos etape NADH naudojamas kaip elektronų donoras. Norint išlaikyti ląstelių pusiausvyrą, NADH turi būti regeneruotas atgal į NAD+, kad fermentacijos procesas vyktų. Šis regeneravimas pasiekiamas įvairiais mechanizmais, pavyzdžiui, perkeliant elektronus į elektronų transportavimo grandinę arba naudojant kitus metabolizmo kelius.

Apskritai, fermentacija leidžia ląstelėms generuoti ATP ir gaminti specifinius galutinius produktus (pvz., etanolį arba pieno rūgštį) nereikalaujant deguonies. Jis atlieka lemiamą vaidmenį įvairiose pramonės šakose, įskaitant maisto gamybą (pvz., alaus ir jogurto gamybą), gėrimų gamybą ir biotechnologijas.