MELKEGJÆRING: TRINNVIS PROSESS OG EKSEMPLER - BIOLOGI - 2026

Den melkesyre gjæring , også kjent som melkesyregjæring er prosessen for å syntetisere ATP i det fravær av oksygen som utfører noen mikroorganismer, herunder en type bakterier som kalles "melkesyrebakterier", som ender med acid excretion melkesyre.

Det regnes som en type anaerob "respirasjon", og blir også utført av noen muskelceller hos pattedyr når de jobber hardt og i høye hastigheter, større enn oksygentransportkapasiteten til lunge- og hjerte-kar-systemer.

Laktisk gjæringsordning (Kilde: Sjantoni / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons og modifisert av Raquel Parada Puig)

Generelt refererer uttrykket "gjæring" til å oppnå energi (i form av ATP) i fravær av oksygen, det vil si ved anaerobiose, og melkesyregjæring refererer til syntesen av ATP og utskillelsen av syre. melkesyre i anaerobiosis, som produkter av glukosemetabolisme.

Ligning av melkesyreproduksjon fra glukose.

Melkesyrebakterier

Mennesket har utnyttet fordelene med melkegjæring for produksjon og konservering av mat i lang tid, og uten tvil er melkesyrebakterier en grunnleggende pilar for dette formålet.

Disse tilhører en ganske heterogen gruppe bakterier som vanligvis har formen av kokker og baciller. De er gram-positive, ikke-katalaseproduserende, ikke-sporulerende, immobile og anaerobe bakterier, i stand til å syntetisere melkesyre fra pyruvat dannet av den glykolytiske banen.

De tilhører forskjellige slekter, blant dem Pediococcus, Leuconostoc, Oenococcus og Lactobacillus, der det finnes homofermentative og heterofermentative arter.

Homofermenterende melkesyrebakterier produserer, for hvert glukosemolekyl de konsumerer, to melkesyremolekyler; heterofermenterende melkesyrebakterier produserer derimot ett molekyl melkesyre og et annet karbondioksyd eller etanol.

Melkegjæringsprosess (trinn for trinn)

Melkesyrefermentering begynner med en celle (bakterie eller muskel) som konsumerer glukose eller noe relatert sukker eller karbohydrat. Dette "forbruket" skjer gjennom glykolyse.

- Glykolytisk vei

ATP-investering

Opprinnelig investeres 2 ATP for hvert konsumert glukosemolekyl, da dette fosforyleres av heksokinase-enzymet for å gi glukose 6-fosfat, som er isomerisert til fruktose 6-fosfat (glukose 6-P isomeraseenzym) og fosforylater tilbake til fruktose 1 , 6-bisfosfat (fosfofruktokinaseenzym).

Senere blir fruktosen 1,6-bisfosfat "kuttet" i to for å frigjøre to triose fosfat kjent som glyseraldehyd 3-fosfat og dihydroxyaceton fosfat, en reaksjon katalysert av et aldolaseenzym.

Disse to 3-karbon fosforylerte sukkeretene er interkonvertible med hverandre av en enzym triose fosfatisomerase, så det anses at opp til dette punktet blir hvert glukosemolekyl som konsumeres omdannet til to glyceraldehyd 3-fosfatmolekyler som er fosforylert til 1,3-bisphosphoglycerate.

Ovenstående reaksjon blir katalysert av et enzym kalt glyceraldehyd 3-fosfatdehydrogenase (GAPDH), som krever tilstedeværelse av "reduserende kraft" til kofaktoren NAD +, uten hvilken den ikke kan fungere.

ATP-produksjon

På dette punktet i ruten har 2 ATP blitt konsumert for hvert molekyl glukose, men disse to molekylene er "erstattet" av reaksjonen katalysert av enzymet fosfoglyceratkinase, hvorved hvert 1,3-bisfosfoglycerat omdannes til 3-fosfoglycerat og 2ATP er syntetisert.

Hvert 3-fosfoglyserat omdannes til 2-fosfoglyserat av et enzymfosfoglyseratmutase, og dette tjener igjen som et substrat for enzymet enolase, som dehydrerer det og omdanner det til fosfoenolpyruvat.

Med hvert glukosemolekyl som konsumeres, produseres 2 pyruvatmolekyler og 2 ATP-molekyler, siden fosfoenolpyruvat er et substrat for enzymet pyruvatkinase, som katalyserer overføringen av en fosforylgruppe fra fosfoenolpyruvat til et ADP-molekyl, og produserer ATP .

- Melkesyregjæring og regenerering av NAD +

Pyruvat, et 3-karbonmolekyl, omdannes til melkesyre, et annet 3-karbonmolekyl, gjennom en reduksjonsreaksjon som forbruker ett molekyl NADH for hvert molekyl pyruvat, og regenererer den "omvendte" NAD + i den glykolytiske reaksjonen. katalysert av GAPDH.

Bytte av NAD + -molekylene som brukes fører ikke til en ekstra produksjon av ATP-molekyler, men lar den glykolytiske syklusen gjenta seg (så lenge det er karbohydrater tilgjengelig) og det produseres 2 ATP for hver konsumert glukose.

Reaksjonen katalyseres av et enzym kalt laktatdehydrogenase og går noe sånt som dette:

2C3H3O3 (pyruvat) + 2 NADH → 2C3H6O3 (melkesyre) + 2 NAD +

Eksempler på prosesser der melkegjæring foregår

- I muskelceller

Melkesyrefermentering i muskelceller er vanlig etter en treningsøkt etter flere dager med inaktivitet. Dette er tydelig fordi muskeltretthet og smerter som idrettsutøveren opplever, er assosiert med tilstedeværelsen av melkesyre i cellene.

Bilde av 5132824 på www.pixabay.com

Når muskelceller trener og oksygenlagre er utarmet (hjerte- og luftveiene ikke takler den nødvendige oksygentransporten), begynner de å gjære (puste uten oksygen), og frigjør melkesyre som kan samle seg.

- Matvarer

Melkesyrefermentering utført av forskjellige arter av bakterier og sopp brukes av mennesker over hele verden for produksjon av forskjellige typer mat.

Denne metabolismen som forskjellige mikroorganismer kjennetegnes med er essensiell for økonomisk konservering og produksjon av store mengder mat, siden den sure pH oppnådd av dem generelt hemmer veksten av andre potensielt skadelige eller patogene mikroorganismer.

Disse matvarene inkluderer yoghurt, surkål (fermentert kål), sylteagurk, oliven, forskjellige syltede grønnsaker, forskjellige typer ost og gjæret melk, kefirvann, noe fermentert kjøtt og frokostblandinger, blant andre.

Yoghurten

Yoghurt er et fermentert produkt avledet fra melk og produseres takket være gjæringen av denne væsken av animalsk opprinnelse av en type melkesyrebakterier, vanligvis av Lactobacillus bulgaricus eller Lactobacillus acidophilus.

Yoghurt (Bilde av kamila211 på www.pixabay.com)

Disse mikroorganismene omdanner sukkerene som er til stede i melk (inkludert laktose) til melkesyre, slik at pH synker (blir sur) i denne væsken, og endrer dens smak og tekstur. Den fastere eller flytende tekstur til forskjellige typer yoghurt avhenger av to ting:

1. Fra samtidig produksjon av eksopolysakkarider av fermenterende bakterier, som fungerer som fortykningsmidler
2. Fra koagulering som følger av nøytralisering av negative ladninger på melkeproteiner, som en effekt av endring i pH generert ved produksjon av melkesyre, noe som gjør dem helt uoppløselige

Fermenterte grønnsaker

I denne gruppen kan vi finne produkter som oliven konservert i saltlake. Kålbaserte preparater som surkål eller koreansk kimchi er også inkludert, i tillegg er syltede gurketter og meksikansk jalapeno.

Gjæret kjøtt

Pølser som chorizo, fuet, salami og sopressatta er inkludert i denne kategorien. Produkter som er preget av deres spesielle smaker i tillegg til deres høye konserveringsevne.

Gjæret fisk og skalldyr

Det inkluderer forskjellige typer fisk og skalldyr som vanligvis er fermentert blandet med pasta eller ris, som tilfellet er med Pla raa i Thailand.

Fermenterte belgfrukter

Melkegjæring brukt på belgfrukter er en tradisjonell praksis i noen asiatiske land. Miso er for eksempel en pasta laget av fermenterte soyabønner.

Fermenterte frø

I tradisjonell afrikansk mat er det et bredt utvalg av produkter laget av fermenterte frø som sumbala eller kenkei. Disse produktene inkluderer noen krydder og til og med yoghurt laget av korn.

referanser

1. Beijerinck, MW, On Melkesyrefermentering i melk., I: KNAW, Proceedings, 10 I, 1907, Amsterdam, 1907, pp. 17-34.
2. Munoz, R., Moreno-Arribas, M., & de las Rivas, B. (2011). Melkesyrebakterier. Molecular Wine Microbiology, 1. utg .; Carrascosa, AV, Muñoz, R., González, R., Eds, 191-226.
3. Nasjonalt forskningsråd. (1992). Bruksområder for bioteknologi i tradisjonelle fermenterte matvarer. National Academies Press.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Lehninger-prinsippene for biokjemi. Macmillan.
5. Soult, A. (2019). Kjemi LibreTexts. Hentet 24. april 2020 fra chem.libretexts.org
6. Widyastuti, Yantyati & Rohmatussolihat, Rohmatussolihat & Febrisiantosa, Andi. (2014). Rollen til melkesyrebakterier i melkegjæring. Mat- og ernæringsvitenskap. 05. 435-442. 10.4236 / fns.2014.54051.