Jak działa fermentacja?

Fermentacja to proces metaboliczny, w wyniku którego pod wpływem enzymów zachodzą zmiany chemiczne w substratach organicznych. W biochemii definiuje się go wąsko jako proces, w którym glukoza rozkłada się w warunkach beztlenowych.

Proces fermentacji jest złożony i obejmuje kilka etapów. Oto uproszczone wyjaśnienie działania fermentacji:

1. Glikoliza:Pierwszym etapem fermentacji jest glikoliza, która zachodzi w cytoplazmie komórki. Podczas glikolizy jedna cząsteczka glukozy rozkłada się na dwie cząsteczki pirogronianu wraz z niewielką ilością ATP (trifosforanu adenozyny) i NADH (dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego).

2. Dekarboksylacja pirogronianu:Pirogronian powstający podczas glikolizy podlega reakcji chemicznej zwanej dekarboksylacją pirogronianu. W wyniku tej reakcji z pirogronianu następuje usunięcie atomu węgla w postaci dwutlenku węgla (CO2), w wyniku czego powstaje aldehyd octowy (w przypadku fermentacji etanolowej) lub acetylo-CoA (w przypadku fermentacji kwasu mlekowego).

3. Redukcja:W następnym etapie aldehyd octowy lub acetylo-CoA jest redukowany w celu uzyskania końcowego produktu fermentacji. Podczas fermentacji etanolowej (prowadzonej przez drożdże) aldehyd octowy jest redukowany do etanolu przy użyciu NADH jako donora elektronów. Podczas fermentacji kwasu mlekowego (prowadzonej przez niektóre bakterie) acetylo-CoA jest redukowany do kwasu mlekowego przy użyciu NADH jako donora elektronów.

4. Regeneracja NAD+:Podczas etapu redukcji NADH jest wykorzystywany jako donor elektronów. Aby utrzymać równowagę komórkową, NADH musi zostać zregenerowany z powrotem do NAD+, aby utrzymać proces fermentacji. Regenerację tę osiąga się poprzez różne mechanizmy, takie jak przenoszenie elektronów do łańcucha transportu elektronów lub wykorzystanie innych szlaków metabolicznych.

Ogólnie rzecz biorąc, fermentacja umożliwia komórkom wytwarzanie ATP i wytwarzanie określonych produktów końcowych (takich jak etanol lub kwas mlekowy) bez konieczności stosowania tlenu. Odgrywa kluczową rolę w różnych gałęziach przemysłu, w tym w produkcji żywności (np. Browarnictwie i produkcji jogurtów), produkcji napojów i biotechnologii.