Содержание
- Энергетический обмен
- Гомолактическая ферментация
- Гетеролактическая ферментация
- Чувствуя ожог
- Капуста и йогурт
Гликолиз - это первая стадия клеточного дыхания, для которой не требуется кислород. Гликолиз превращает молекулу сахара в две молекулы пирувата, также производя две молекулы, каждая из которых - аденозинтрифосфат (АТФ) и никотинамид-адениндинуклеотид (НАДН). Когда кислород отсутствует, клетка может метаболизировать пируваты в процессе ферментации.
Энергетический обмен
АТФ - это молекула накопления энергии в клетке, в то время как NADH и его окисленная версия, NAD +, принимают участие в клеточных реакциях, которые включают перенос электронов, известных как окислительно-восстановительные реакции. Если присутствует кислород, клетка может извлекать значительную химическую энергию, расщепляя пируват через цикл лимонной кислоты, который преобразует NADH обратно в NAD +. Без окисления клетка должна использовать ферментацию для окисления NADH, прежде чем она разрастется до вредных уровней.
Гомолактическая ферментация
Пируват представляет собой трехуглеродную молекулу, которую фермент лактатдегидрогеназа превращает в лактат посредством процесса, известного как гомолактическая ферментация. В процессе NADH окисляется в NAD +, который необходим для продолжения гликолиза. В отсутствие кислорода гомолактическая ферментация препятствует накоплению НАДН, что остановит гликолиз и лишит клетку ее источника энергии. Ферментация не дает никаких молекул АТФ, но она позволяет гликолизу продолжаться и производить небольшую струйку АТФ. В гомолактической ферментации единственным продуктом является лактат.
Гетеролактическая ферментация
В отсутствие кислорода некоторые организмы, такие как дрожжи, могут превращать пируват в диоксид углерода и этанол. Пивовары извлекают выгоду из этого процесса, чтобы превратить зерновое пюре в пиво. Гетеролактическая ферментация протекает в два этапа. Во-первых, фермент пируватдегидрогеназа превращает пируват в ацетальдегид. На втором этапе фермент алкогольдегидрогеназа переносит водород из НАДН в ацетальдегид, превращая его в этанол и диоксид углерода. Процесс также регенерирует NAD +, что позволяет продолжить гликолиз.
Чувствуя ожог
Если вы когда-либо чувствовали, что ваши мышцы горят во время тяжелых физических нагрузок, вы испытываете эффект гомолактической ферментации в мышечных клетках. Напряженные физические упражнения временно истощают запас кислорода в клетке. В этих условиях мышцы метаболизируют пируват в молочную кислоту, которая вызывает привычное ощущение жжения. Однако это временная реакция на низкий уровень кислорода. Без кислорода клетки могут быстро погибнуть.
Капуста и йогурт
Анаэробная ферментация используется для создания нескольких пищевых продуктов, помимо пива. Например, капуста получает выгоду от брожения, чтобы получить деликатесы, такие как кимчи и квашеная капуста. Некоторые штаммы бактерий, в том числе термофилы Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus, превращают молоко в йогурт путем гомолактической ферментации. Процесс замораживает молоко, придает йогурту вкус и повышает кислотность молока, что делает его неприятным для многих вредных бактерий.