Fermantasyon

Glikozun oksijen kullanılmadan enzimatik  tepkimelerle etil alkol veya laktik asit gibi   organik moleküllere dönüştürülmesine fermantasyon  denir.
Fermantasyon hücrelerin sitoplazmasında   gerçekleşir.
Tepkime sonucu oluşan son ürüne  göre isimlendirilir.
Fermantasyon tepkimelerinde   kullanılan enzim çeşidi son ürünün farklılığına  neden olur.
Ayrıca fermantasyon glikoliz ve son   ürün olmak üzere iki evrede gerçekleşir.
İlk  olarak etil alkol fermantasyonunu konuşalım.   Genel tepkimeye bakacak olursak glikozun oksijen  kullanılmadan parçalandığını ve açığa iki tane   etil alkol, iki net atp, iki karbondioksit ve  ısı çıktığını görürüz.
Burası glikoliz evresi   gösteriyor.
Glikoliz evresinde bir glikozdan  iki pirüvik asit oluşur.
Pirüvik aside piruvat   da deniliyor.
Glikoliz evresinde ilk başta  iki ATP harcanır.
ATP harcanmasının nedeni   glikozu aktifleştirmektir yani glikoz kararlı  bir molekülken kararsız hale dönüştürülüyor.   Sonra dört ATP üretilir.
Buradaki ATP üretimi  substrat düzeyinde fosforilasyonla olur.
Aynı   zamanda glikoliz evresinde NAD molekülü de indirgeniyor yani hidrojen alıyor ve NADH oluşuyor.
NAD   molekülü solunum metabolizmasında elektron taşıyan  bir koenzimdir.
Sonra piruvik asit asetaldehite   dönüşür.
Bu esnada karbondioksit çıkışı gözlenir  ve sonra da etil alkol oluşturulur.
Etil alkol   oluşurken NADH molekülü yükseltgenir ve tekrardan  NAD molekülüne dönüşür.
NAD tekrar kullanılmak   üzere glikoliz evresine gönderilir.
ATP üretiminin  sadece glikoliz evresinde olduğuna dikkat edin.   Diğer evrelerde ATP üretimi gerçekleşmiyor.
Bu  evrelere hatırlarsanız son ürün evresi demiştik.   Etil alkol iki karbonludur.
C2H5OH şeklinde  de gösteririz.
Glikoliz evresinde dört ATP   üretilmişti ancak iki ATP tüketilmişti.
Bu nedenle  net iki ATP üretilir diyoruz.
Fermantasyonda   oksijenli solunumda olduğu kadar enerji  üretilmiyor yani fermantasyonun enerji verimi   çok düşük çünkü glikoz tam olarak parçalanamıyor.  Oksijenli solunumda inorganik maddelere kadar   parçalanma gerçekleşir ancak burada açığa çıkan  etil alkol organiktir yani tam olarak parçalama   gerçekleşemiyor.
Mayalar, birçok bakteri ve  bazı bitki tohumları etil alkol fermantasyonu   yapar.
Ekmek yapımında etil alkol fermantasyonu  yapan maya mantarları kullanılmaktadır.
Mayalanan   hamurun bir süre sonra kabarmasının nedeni  etil alkol fermantasyonu sırasında oluşan   karbondioksittir.
Etil alkol belirli bir değerin  üzerine çıkınca canlılar için zehir etkisi   gösterir.
Bu nedenle etil alkol fermantasyonu  sonucu oluşan ürünlerin alkol değeri çok yüksek   değildir yani zamana bağlı üretilen etil alkol  miktarını bu şekilde çizebiliriz.
Bir noktadan   sonra sabitleşmesinin nedeni etil alkolün canlıyı  zehirlemesidir.
Bu arada maya ve bakteriler için   zehir etkisi yapan etil alkol insanlar için de  benzer etkiye sahiptir.
Şimdi de laktik asit   fermantasyonunu konuşalım.
Glikoz yine oksijen  kullanılmadan parçalanıyor ve açığa iki etil   alkol, yine net iki ATP ve ısının çıktığını  görüyoruz.
Yine ilk evre glikolizdir.
Yani   biraz önce anlattığım olayların hepsi burada  da gerçekleşiyor ve sonuç olarak iki tane   pirüvik asit oluşuyor.
Sonra pirüvik asit laktik  asite dönüşüyor.
Burası da son ürün evresi.
Fark   ettiyseniz burada karbondioksit çıkışı yok,  bu sırada NADH molekülü yine yükseltgeniyor ve   NAD oluşuyor.
NAD tekrar kullanılmak üzere yine  glikoliz evresine gönderiliyor.
Burada da ATP   üretimi sadece glikoliz evresinde olur.
Yani yine  substrat düzeyinde fosforilasyonla ATP üretilir.   Laktik asit 3 karbonludur.
C3H6O3 şeklinde de  gösteriyoruz.
Bu fermantasyon çeşidinde de enerji   verimi düşüktür.
Çünkü yine glikoz inorganik  maddelere kadar parçalanmadı, organik maddelere   kadar parçalandı.
İnsanlarda çizgili kas hücreleri  yeterli oksijenin olmadığı durumlarda laktik asit   fermantasyonu ile ATP üretir.
Laktik asit kaslarda  birikirse kan damarları ile beyne taşınır.   Beyindeki ağrı, uyku ve yorgunluk merkezini  uyarır.
Bu durum çok yorulduğumuzda uykumuzun   neden geldiğini ve vücudumuzda neden ağrılar  oluştuğunu da açıklıyor.
Vücut dinlenirken yeterli   oksijen sağlanırsa laktik asit karaciğere taşınır.  Karaciğer hücreleri laktik asidi özel biyokimyasal   tepkimelerle pirüvik asit ve glikoza dönüştürür.  Pirüvik asit oksijenli solunum tepkimelerine   katılırken glikozun fazlası karaciğerde glikojen  olarak depolanır.
Memeli canlıların olgun   alyuvarlarında çekirdek ve organeller bulunmaz.  Yani alyuvarlarımızda mitokondri bulunmuyor.   Bu nedenle olgun alyuvarlar gerekli ATP'yi  sadece laktik asit fermantasyonu ile üretir,   yani oksijenli solunum yapamazlar.
Sütten yoğurt  ve peynir yapımında bazı mantar ve bakterilerin   gerçekleştirdiği laktik asit fermantasyonundan  yararlanılır.
Fermantasyon uzun yıllardan   beri uygulanmakta olan gıda üretim ve koruma  yöntemlerinden biridir.
Sütten elde edilen yoğurt   ve kefir, tahıllardan elde edilen tarhana ve boza,  et ürünlerinden elde edilen sucuk ve pastırma,   çeşitli meyve ve sebzelerden elde edilen  sirke ve turşular fermente ürünlere örnek   olarak verilebilir.
Fermantasyon besinleri koruma,  zararlı mikroorganizmaları öldürme ve bağışıklığı   güçlendirme gibi birçok biyolojik işleve sahiptir.  Eklemek istediğim birkaç şey daha var.
Bunlardan   biri laktik asit fermantasyonunda son  elektron alıcısının pirüvik asit, etil alkol   fermantasyonunda ise son elektron alıcısının  asetaldehit olduğu.
Hatırlarsanız oksijenli   solunum ve oksijensiz solunumda ETS kullanılıyordu  ancak fermantasyonda ETS kullanılmaz.