Зміст
Гліколіз - це перший крок в клітинній диханні, і для його проведення не потрібно кисню. Гліколіз перетворює молекулу цукру у дві молекули пірувату, утворюючи також дві молекули триазофосфату аденозину (АТФ) та нінутинамід-аденінудинуклеотиду (НАДН). Коли кисню немає, клітина може метаболізувати пірувати через процес бродіння.
Метаболізм енергії
АТФ - молекула накопичення енергії клітини, тоді як НАДН та її окислена версія - НАД + беруть участь у клітинних реакціях, що пов'язані з переносом електронів, відомими як окислювально-відновлювальні реакції. Якщо присутній кисень, клітина може витягати значну хімічну енергію, руйнуючи піруват через цикл лимонної кислоти, який перетворює НАДГ назад у НАД +. Без окислення клітина повинна використовувати ферментацію для окислення НАДГ, перш ніж вона накопичиться до нездорового рівня.
Гомолактична ферментація
Піруват - тривуглецева молекула, яку фермент лактатдегідрогеназа перетворює в лактат завдяки процесу, відомому як гомолактична ферментація. У процесі NADH окислюється до NAD +, який необхідний для продовження гліколізу. За відсутності кисню гомолактична ферментація перешкоджає накопиченню НАДГ, що зупинить гліколіз і позбавить клітку її джерела енергії. Ферментація не дає жодних молекул АТФ, але це дозволяє продовжувати гліколіз і утворювати невеликий струбок АТФ. При гомолактичному бродінні лактат є єдиним продуктом.
Гетеролактична ферментація
За відсутності кисню певні організми, такі як дріжджі, можуть перетворити піруват у вуглекислий газ та етанол. Пивовари використовують цей процес для перетворення зернового пюре в пиво. Гетеролактична ферментація проходить у два етапи. По-перше, фермент піруватдегідрогеназа перетворює піруват в ацетальдегід. На другому етапі фермент алкогольдегідрогеназа переносить водень з НАДН в ацетальдегід, перетворюючи його в етанол і вуглекислий газ. Процес також відновлює NAD +, що дозволяє продовжувати гліколіз.
Відчуття опіку
Якщо ви коли-небудь відчували, як м'язи горять під час важких фізичних навантажень, ви відчуваєте ефект гомолактичної ферментації у ваших м’язових клітинах. Напружені вправи тимчасово виснажують клітинні запаси кисню. У цих умовах м'язи метаболізують піруват у молочну кислоту, яка виробляє звичне відчуття печіння. Однак це реакція зупинки на низький рівень кисню. Без кисню клітини можуть швидко гинути.
Капуста та йогурт
Анаеробне бродіння використовується для створення кількох харчових продуктів, крім пива. Наприклад, капуста отримує користь від бродіння для отримання делікатесів, таких як кімчі та квашена капуста. Деякі штами бактерій, включаючи Lactobacillus bulgaricus і Streptococcus thermophiles, перетворюють молоко в йогурт шляхом гомолактичної ферментації. Процес згущує молоко, надає аромат йогурту і підвищує кислотність молока, що робить його неприємним для багатьох шкідливих бактерій.