Как происходит ферментация?

Ферментация — это метаболический процесс, который вызывает химические изменения в органических субстратах под действием ферментов. В биохимии это узко определяется как процесс анаэробного расщепления глюкозы.

Процесс ферментации сложен и включает в себя несколько стадий. Вот упрощенное объяснение того, как работает ферментация:

1. Гликолиз. Первой стадией ферментации является гликолиз, который происходит в цитоплазме клетки. В ходе гликолиза одна молекула глюкозы расщепляется на две молекулы пирувата, а также небольшое количество АТФ (аденозинтрифосфата) и НАДН (никотинамидадениндинуклеотида).

2. Декарбоксилирование пирувата. Пируват, образующийся в ходе гликолиза, подвергается химической реакции, называемой декарбоксилированием пирувата. Эта реакция удаляет атом углерода из пирувата в форме диоксида углерода (CO2), что приводит к образованию ацетальдегида (в случае этанолового брожения) или ацетил-КоА (в случае молочнокислого брожения).

3. Восстановление:на следующем этапе ацетальдегид или ацетил-КоА восстанавливается с образованием конечного продукта ферментации. При ферментации этанола (осуществляемой дрожжами) ацетальдегид восстанавливается до этанола с использованием НАДН в качестве донора электронов. При молочнокислом брожении (осуществляемом некоторыми бактериями) ацетил-КоА восстанавливается до молочной кислоты с использованием НАДН в качестве донора электронов.

4. Регенерация НАД+. На этапе восстановления НАДН используется в качестве донора электронов. Чтобы поддерживать клеточный баланс, НАДН должен быть регенерирован обратно в НАД+, чтобы процесс ферментации продолжался. Эта регенерация достигается с помощью различных механизмов, таких как перенос электронов в цепь переноса электронов или использование других метаболических путей.

В целом, ферментация позволяет клеткам генерировать АТФ и производить определенные конечные продукты (например, этанол или молочную кислоту), не требуя кислорода. Он играет решающую роль в различных отраслях промышленности, включая производство продуктов питания (например, пивоварение и производство йогуртов), производство напитков и биотехнологии.