Anaerobinis ląstelinis kvėpavimas. Fermentacija

http://nycfermentationfestival.com/

Mokslai jau baigti (bent kol kas), tad nuo šiol mėginsiu naujus įrašus kelti tris kartus per savaitę :)

Anaerobinis kvėpavimas – ląstelinio kvėpavimo būdas, kuriam nereikia deguonies. Kitaip nei jau aptartame aerobiniame ląsteliniame kvėpavime, anaerobinio ląstelinio kvėpavimo paskutinis elektronų akceptorius yra neorganinė dalelė, o ne deguonis (O2).

Kai kurios bakterijos, pavyzdžiui Pseudomonas ar Baccilus, kaip paskutinį elektronų akceptorių gali naudoti nitrato (NO3-) joną. Nitrato jonas yra redukuojamas į nitrito joną (NO2-), diazoto oksidą (N2O) arba azoto dujas (N2). Kitos bakterijos, pavyzdžiui Desulfovibrio, kaip paskutinį elektronų akceptorių naudoja sulfato joną (SO42-) ir suformuoja vandenilio sulfidą (H2S). Dar kitos bakterijos gali naudoti karbonato joną (CO32-), kad suformuotų metaną (CH4). Anaerobinis ląstelinis kvėpavimas, naudojant nitratus ir sulfatus kaip paskutinius elektronų akceptorius, yra labai svarbus gamtoje esantiems azoto ir sieros ciklams.

ATP kiekis, gaunamas anaerobinio ląstelinio kvėpavimo metu, priklauso nuo organizmo ir metabolinio kelio. Kadangi vyksta tik dalis Krebso ciklo ir ne visi elektronų pernašos grandinės nešikliai dalyvauja anaerobiniame ląsteliniame kvėpavime, jo metu niekada nesusidaro tokie dideli ATP kiekiai, kaip aerobiniame ląsteliniame kvėpavime. Atitinkamai, anaerobai auga lėčiau už aerobus.

https://www.quora.com/What-is-the-chemical-equation-for-anaerobic-respiration-How-is-it-determined

Fermentacija

Piruvo rūgštis, susidariusi glikolizės metu suskaidžius gliukozės molekulę, gali būti visiškai suskaidyta ląstelinio kvėpavimo metu arba gali būti paverčiama į organinį produktą fermentacijos metu. Fermentaciją galima apibūdinti taip:

• Atpalaiduoja energiją iš cukrų ar kitų neorganinių molekulių: aminorūgščių, organinių rūgščių, purinų ir pirimidinų;

• Jai nereikalingas deguonis (kartais gali vykti jam esant);

• Jai vykti nereikalingi nei Krebso ciklas, nei elektronų pernašos sistema;

• Naudoja organines molekules kaip paskutinį elektronų akceptorių;

• Pagaminama nedideli kiekiai ATP molekulių (vos viena ar dvi ATP kiekvienai pradinės medžiagos molekulei), nes nemažai gliukozės energijos lieka cheminiuose ryšiuose susidariusiuose organiniuose produktuose, pavyzdžiui pieno rūgštyje ar etanolyje.

Fermentacijos metu elektronai (o kartu ir protonai) yra perkeliami nuo redukuotų kofermentų (NADH, NADPH) piruvo rūgščiai ar jos dariniams. Paskutinis elektronų akceptorius yra redukuojamas į galutinį produktą. Produkto gavimas – pirmoji fermentacijos stadija. Antroji stadija yra labai svarbi, nes suteikia glikolizei NAD+ ir NADP+. Fermentacijos metu ATP yra gaminama tik glikolizės stadijoje.

Mikroorganizmai gali fermentuoti įvairius substratus. Galutinis produktas priklauso nuo konkretaus mikroorganizmo, substrato ir dalyvaujančių fermentų. Cheminė galutinių produktų analizė yra naudinga identifikuojant mikroorganizmus. Svarbiausios fermentacijos – pieno rūgšties ir alkoholinė.

Pieno rūgšties fermentacija.

Glikolizės metu, kuri yra pirmoji pieno rūgšties fermentacijos stadija, gliukozės molekulė yra oksiduojama ir gaunamos dvi piruvo rūgšties molekulės. Ši oksidacija suteikia energijos, kuri yra panaudojama dviem ATP gauti. Kitame žingsnyje, du NADH redukuoja dvi piruvo rūgšties molekules ir susidaro dvi pieno rūgšties molekulės. Kadangi pieno rūgštis yra galutinis šios reakcijos produktas, tolimesnė oksidacija nevyksta ir didžioji dalis energijos lieka pieno rūgštyje. Todėl šios fermentacijos energetinė išeiga yra nedidelė.

Dvi svarbiausios pienarūgščių bakterijų gentys yra Streptococcus ir Lactobacillus. Pieno rūgšties fermentacija gali tapti maisto gedimo priežastimi. Tačiau šis procesas yra naudojamas maisto pramonėje, pavyzdžiui, apdorojant pieną, kopūstus ar agurkus, kad būtų pagaminti jogurtas, rauginti kopūstai ir agurkai.

https://www.homemademommy.net/2012/09/what-are-fermented-foods.html 

Alkoholinė fermentacija.

Karbauski, atleisk, bet alkoholis yra vienas pagrindinių pramoninės biotechnologijos produktų :D

Alkoholinė fermentacija taip pat prasideda glikolize. Kitoje reakcijoje dvi piruvo rūgšties molekulės yra paverčiamos į dvi acetaldehido molekules ir du CO2. Tada du NADH redukuoja dvi acetaldehido molekules ir susidaro dvi etanolio molekulės. Alkoholinės fermentacijos energetinė išeiga taip pat yra nedidelė.

Alkoholinę fermentaciją atlieka nemažai bakterijų ir mielių. Saccharomyces mielėms etanolis ir CO2 yra šalutiniai produktai, tačiau jie yra naudingi žmogui. Mielės naudojamos alkoholinių gėrimų pramonėje, o jų išskiriamas CO2 priverčia kepinių tešlą iškilti.

http://ragingalcoholic.com/alcohol-fermentation/

Sekit ir dalinkitės. Nauji įrašai kiekvieną pirmadienį, trečiadienį ir penktadienį. Iki kito susitikimo :)

chekas

Informacijos šaltiniai:

• Gerard J. Tortora, Berdell R.Funke, Christine L. Case. "Microbiology. An Indtroduction". 11th edition. p 130-133