LAKTIK FERMANTASYON: ADIM ADIM SÜREÇ VE ÖRNEKLER - BIYOLOJI - 2025

Laktik fermantasyon olarak da bilinen, laktik asit fermentasyonu ATP sentezi işlemidir "Laktik asit bakterileri" olarak adlandırılan bir bakteri türü, asit atılımını uçları da dahil olmak üzere, bazı mikroorganizmalar yerine oksijen yokluğunda laktik.

Bir tür anaerobik "solunum" olarak kabul edilir ve ayrıca memelilerde bazı kas hücreleri tarafından çok çalıştıklarında ve yüksek hızlarda, pulmoner ve kardiyovasküler sistemlerin oksijen taşıma kapasitesinden daha büyük olduğunda gerçekleştirilir.

Laktik fermantasyon şeması (Kaynak: Sjantoni / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0), Wikimedia Commons aracılığıyla ve Raquel Parada Puig tarafından değiştirilmiştir)

Genel anlamda "fermentasyon" terimi, oksijenin yokluğunda, yani anaerobiyozda enerji (ATP şeklinde) elde edilmesini ifade eder ve laktik fermentasyon, ATP sentezini ve asit atılımını belirtir. anaerobiyozda laktik asit, glikoz metabolizmasının ürünleri olarak.

Glikozdan laktik asit üretim denklemi.

Laktik asit bakterisi

İnsan, uzun zamandır gıdanın üretimi ve muhafazası için laktik fermantasyonun faydalarından yararlanmaktadır ve şüphesiz laktik asit bakterileri bu amaç için temel bir dayanaktır.

Bunlar, genellikle kok ve basil şeklini alan oldukça heterojen bir bakteri grubuna aittir; Gram pozitif, katalaz üretmeyen, sporlanmayan, hareketsiz ve anaerobik bakterilerdir, glikolitik yolla oluşturulan piruvattan laktik asidi sentezleyebilirler.

Aralarında homofermentatif ve heterofermentatif türlerin bulunduğu Pediococcus, Leuconostoc, Oenococcus ve Lactobacillus gibi farklı cinslere aittirler.

Homofermentatif laktik asit bakterileri, tükettikleri her glikoz molekülü için iki laktik asit molekülü üretir; diğer yandan heterofermentatif laktik asit bakterileri, örneğin bir laktik asit molekülü ve başka bir karbon dioksit veya etanol molekülü üretir.

Laktik fermantasyon süreci (adım adım)

Laktik asit fermantasyonu, glikoz veya ilgili bazı şeker veya karbonhidrat tüketen bir hücre (bakteri veya kas) ile başlar. Bu "tüketim" glikoliz yoluyla gerçekleşir.

- Glikolitik yol

ATP yatırımı

Başlangıçta, fruktoz 6-fosfata (glukoz 6-P izomeraz enzimi) izomerize edilen ve fruktoz 1'e geri fosforile edilen glukoz 6-fosfatı elde etmek için heksokinaz enzimi tarafından fosforile edildiğinden, tüketilen her glikoz molekülü için 2 ATP yatırılır. , 6-bifosfat (fosfofruktokinaz enzimi).

Daha sonra fruktoz 1,6-bifosfat, bir aldolaz enzimi tarafından katalize edilen bir reaksiyon olan gliseraldehit 3-fosfat ve dihidroksiaseton fosfat olarak bilinen iki trioz fosfat salmak için ikiye "kesilir".

Bu iki 3-karbonlu fosforile şeker, bir enzim trioz fosfat izomeraz tarafından birbirleriyle dönüştürülebilir, bu nedenle, bu noktaya kadar, tüketilen her bir glikoz molekülünün, fosforile edilen iki gliseraldehit 3-fosfat molekülüne dönüştürüldüğü düşünülmektedir. 1,3-bifosfogliserat.

Yukarıdaki reaksiyon, gliseraldehit 3-fosfat dehidrojenaz (GAPDH) adı verilen bir enzim tarafından katalize edilir ve bu enzim, kofaktör NAD + 'nın "indirgeme gücünün" varlığını gerektirir ve bu enzim olmadan çalışamaz.

ATP üretimi

Güzergahın bu noktasında, her glikoz molekülü için 2 ATP tüketilmiştir, ancak bu iki molekül, enzim fosfogliserat kinaz tarafından katalize edilen ve her 1,3-bifosfogliseratın 3-fosfogliserata dönüştürüldüğü reaksiyonla "değiştirilir". ve 2ATP sentezlenir.

Her 3-fosfogliserat, bir enzim fosfogliserat mutaz tarafından 2-fosfogliserata dönüştürülür ve bu da, enzim enzimi için onu dehidre eden ve onu fosfoenolpiruvata dönüştüren bir substrat görevi görür.

Fosfoenolpiruvat, bir fosforil grubunun fosfoenolpirüvattan bir ADP molekülüne transferini katalize eden ve ATP üreten enzim piruvat kinaz için bir substrat olduğundan, tüketilen her glikoz molekülü ile 2 piruvat molekülü ve 2 ATP molekülü üretilir. .

- Laktik fermantasyon ve NAD + 'nın rejenerasyonu

3-karbonlu bir molekül olan piruvat, glikolitik reaksiyonda "ters" NAD + 'yı rejenere ederek, her piruvat molekülü için bir NADH molekülünü tüketen bir indirgeme reaksiyonu yoluyla, başka bir 3 karbon molekülü olan laktik aside dönüştürülür. GAPDH tarafından katalize edilmiştir.

Kullanılan NAD + moleküllerinin değiştirilmesi, ATP moleküllerinin ek bir üretimine yol açmaz, ancak glikolitik döngünün kendini tekrar etmesine izin verir (mevcut karbonhidratlar olduğu sürece) ve tüketilen her glikoz için 2 ATP üretilir.

Reaksiyon, laktat dehidrojenaz adı verilen bir enzim tarafından katalize edilir ve şöyle bir şey olur:

2C3H3O3 (piruvat) + 2 NADH → 2C3H6O3 (laktik asit) + 2 NAD +

Laktik fermantasyonun meydana geldiği süreçlere örnekler

- Kas hücrelerinde

Kas hücrelerinde laktik asit fermantasyonu, birkaç gün hareketsizlikten sonra bir antrenmandan sonra yaygındır. Bu açıktır çünkü sporcunun yaşadığı kas yorgunluğu ve ağrı, hücrelerde laktik asit varlığıyla ilişkilidir.

5132824 tarafından görüntü www.pixabay.com'da

Kas hücreleri egzersiz yaptıkça ve oksijen depoları tükendikçe (kardiyovasküler ve solunum sistemleri gerekli oksijen taşınmasıyla baş edemezler), birikebilen laktik asit salgılayarak fermente olmaya (oksijensiz nefes almaya) başlarlar.

- Gıda Ürünleri

Farklı bakteri ve mantar türleri tarafından gerçekleştirilen laktik asit fermantasyonu, dünya çapında insanlar tarafından farklı gıda türlerinin üretimi için kullanılmaktadır.

Farklı mikroorganizmaların karakterize edildiği bu metabolizma, büyük miktarlarda gıdanın ekonomik olarak korunması ve üretimi için gereklidir, çünkü bunlar tarafından elde edilen asit pH'ı genellikle diğer potansiyel olarak zararlı veya patojenik mikroorganizmaların büyümesini engeller.

Bu yiyecekler arasında yoğurt, lahana turşusu (fermente lahana), turşu, zeytin, farklı salamura sebzeler, farklı peynir türleri ve fermente süt, kefir suyu, bazı fermente etler ve tahıllar bulunur.

Yoğurt

Yoğurt, sütten elde edilen fermente bir üründür ve bu hayvansal kökenli sıvının, genellikle Lactobacillus bulgaricus veya Lactobacillus acidophilus türleri olmak üzere bir tür laktik asit bakterisi tarafından fermantasyonu sayesinde üretilir.

Yoğurt (kamila211'in fotoğrafı, www.pixabay.com)

Bu mikroorganizmalar, sütte bulunan şekerleri (laktoz dahil) laktik aside dönüştürür, böylece bu sıvıda pH düşer (asidik hale gelir), aromasını ve dokusunu değiştirir. Farklı yoğurt türlerinin daha sıkı veya sıvı dokusu iki şeye bağlıdır:

1. Ekzopolisakkaritlerin, koyulaştırıcı ajanlar olarak işlev gören fermentatif bakteriler tarafından eşzamanlı üretiminden
2. Süt proteinleri üzerindeki negatif yüklerin nötralizasyonundan kaynaklanan pıhtılaşmadan, laktik asit üretiminin ürettiği pH değişiminin bir etkisi olarak, onları tamamen çözünmez hale getirir.

Fermente sebzeler

Bu grupta salamurada muhafaza edilmiş zeytin gibi ürünler bulabiliriz. Ayrıca turşu turşusu ve Meksika jalapeno gibi lahana turşusu veya Kore kimchi gibi lahana bazlı müstahzarlar da dahildir.

Fermente etler

Chorizo, fuet, salam ve sopressatta gibi sosisler bu kategoriye dahildir. Yüksek saklama kapasitesinin yanı sıra kendine özgü aromaları ile karakterize edilen ürünler.

Fermente balık ve kabuklu deniz ürünleri

Tayland'da Pla raa'da olduğu gibi, genellikle makarna veya pirinçle karıştırılarak fermente edilen farklı balık ve kabuklu deniz hayvanlarını içerir.

Fermente baklagiller

Baklagillere uygulanan laktik fermantasyon, bazı Asya ülkelerinde geleneksel bir uygulamadır. Miso, örneğin, fermente soya fasulyesinden yapılan bir macundur.

Fermente tohumlar

Geleneksel Afrika mutfağında, sumbala veya kenkei gibi fermente tohumlardan yapılan çok çeşitli ürünler vardır. Bu ürünler arasında bazı çeşniler ve hatta tahıllardan yapılan yoğurtlar bulunur.

Referanslar

1. Beijerinck, MW, Sütte Laktik asit fermentasyonu üzerine., İçinde: KNAW, Bildiriler, 10 I, 1907, Amsterdam, 1907, s. 17-34.
2. Munoz, R., Moreno-Arribas, M. ve de las Rivas, B. (2011). Laktik asit bakterisi. Molecular Wine Microbiology, 1. baskı; Carrascosa, AV, Muñoz, R., González, R., Eds, 191-226.
3. Ulusal Araştırma Konseyi. (1992). Geleneksel fermente gıdalarda biyoteknolojinin uygulamaları. Ulusal Akademiler Basın.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL ve Cox, MM (2008). Lehninger biyokimyanın ilkeleri. Macmillan.
5. Soult, A. (2019). Kimya LibreTexts. 24 Nisan 2020 tarihinde chem.libretexts.org adresinden erişildi.
6. Widyastuti, Yantyati & Rohmatussolihat, Rohmatussolihat & Febrisiantosa, Andi. (2014). Süt Fermantasyonunda Laktik Asit Bakterilerinin Rolü. Gıda ve Beslenme Bilimleri. 05. 435-442. 10.4236 / fns.2014.54051.