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.
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.
