Fermantasyon

► Fermantasyon, oksijen kullanılmadan sadece glikoliz yolu ile ATP üretilebilen metabolik bir süreçtir.

► Oksijensiz ortamda glikoliz sonucu oluşan pirüvik asit, etil alkol veya laktik asit gibi organik yapılı son ürünlere dönüşebilir.

► Solunumun ilk evresi olan glikolizde kullanılan enzim çeşitleri, tüm canlılarda ortaktır ve bu nedenle her canlı, glikoliz sonunda pirüvik asit üretir.

► Ancak glikolizden sonraki basamaklarda kullanılan enzimler, canlı türüne göre farklılık gösterebildiğinden pirüvik asit, oksijensiz ortamda etil alkol veya laktik asit gibi farklı organik yapılı maddelere dönüşür.

► Sitoplazmada glikoliz tamamlandıktan sonra mayalanma olarak da bilinen fermantasyon reaksiyonları meydana gelir.

► Fermantasyon, glikoliz ve son ürün evresinden oluşur.

► Glikoliz evresinde oluşan 2 NADH molekülündeki hidrojenlerin organik yapılı maddelere aktarılarak yeniden NAD⁺ oluşması, glikolizin ve ATP üretiminin devamlılığı açısından oldukça önemlidir.

► Fermantasyon, oluşan son ürün çeşidine göre isimlendirilir.

► Bunlardan en önemlileri etil alkol ve laktik asit fermantasyonudur.

► Günlük hayatımızda tükettiğimiz ekmek, yoğurt, sirke, boza, şalgam suyu ve kefir gibi besin maddelerinin üretiminde fermantasyondan yararlanılır.

► Fermantasyon, çok eski yıllardan beri besinlerin bozulmadan saklanması için uygulanan bir yöntemdir.

► Fermantasyon ürünleri, probiyotik açıdan oldukça zengin olduğu için insan sağlığı için faydalıdır.

Etil Alkol Fermantasyonu

► Etil alkol fermantasyonu, glikoliz sonucu oluşan pirüvik asidin enzim denetiminde gerçekleşen özel tepkimeler sonucu etil alkole dönüşmesidir.

► Glikoliz evresinde bir glikozdan 2 pirüvik asit oluştuktan sonra son ürün evresinde 2 CO₂ çıkışı gerçekleşir.

► Glikolizde elde edilen 2 NADH molekülündeki hidrojenler, son ürün evresinde tepkimelere katılarak 2 etil alkol üretilmesini sağlar.

► Mayalar, birçok bakteri ve bazı bitki tohumları etil alkol fermantasyonu gerçekleştirir.

► Ekmek yapımında etil alkol fermantasyonu yapan maya mantarları kullanılmaktadır.

► Mayalanan hamurun bir süre sonra kabarmasının nedeni, gerçekleşen etil alkol fermantasyonu sırasında oluşan CO₂ gazıdır.

Etil alkol fermantasyonu, birçok mikroorganizma tarafından oksijenin bulunmadığı ortamlarda enerji üretmek için kullanılan bir süreçtir. Bu süreçte, glukoz gibi karbonhidratlar, fermantasyon adı verilen bir biyokimyasal yolakta etil alkol ve karbon dioksit üretmek üzere parçalanır. Etil alkol fermantasyonunun genel denklemi şu şekildedir:

C₆​H₁₂​O₆​→2C₂​H₅​OH+2CO₂​+Enerji

Bu denklem, özellikle maya hücrelerinde gerçekleşen bir süreci tanımlar. İşte denklemin ana bileşenleri:

Glikoliz:

► Fermantasyon sürecinin ilk adımı, glikozun glikoliz yoluyla pirüvata ayrılmasıdır.

► Bu adımda, glikozun iki molekül pirüvat üretilir ve aynı zamanda 2 ATP molekülü açığa çıkar.

Etil Alkol ve Karbon Dioksit Üretimi:

► Pirüvat, etanol ve karbon dioksit üretmek için dönüştürülür.

► Bir molekül pirüvat, bir molekül etil alkol (C₂H₅OH) ve bir molekül karbon dioksit (CO₂) üretir.

Enerji Üretimi: Etil alkol fermantasyonu, oksijenin bulunmadığı durumlarda (oksijensiz koşullar) hücrelere enerji sağlamak için kullanılan bir yöntemdir. Ancak, oksijenli solunumdan daha az enerji üretir. Bir glukoz molekülünden sadece 2 ATP molekülü üretilir.

Uygulama: Etil alkol fermantasyonu, maya ve bazı bakteriler gibi mikroorganizmalar tarafından yaygın olarak kullanılan bir süreçtir. Bu süreç, mayalanma sırasında ekmek, bira ve şarap gibi fermente edilmiş ürünlerin üretiminde de önemli bir rol oynar.

Etil alkol fermantasyonu, karbonhidratların oksijenin bulunmadığı ortamlarda enerji üretmek için kullanılan bir süreçtir. Bu süreç, glukozun etil alkol ve karbon dioksit üretmek üzere parçalanmasıyla karakterizedir ve özellikle maya ve bazı bakteriler tarafından gerçekleştirilir.

► Etil alkol fermantasyonu yapan mayalar ve bakteriler için son ürün evresinde açığa çıkan etil alkol, belirli bir değerin üzerinde zehir etkisi gösterir.

► Bu sebeple etil alkol fermantasyonu sonucu oluşan ürünlerin alkol değeri çok yüksek değildir.

► Maya ve bakteriler için zehir etkisi yapan etil alkol, insanlar için de benzer etkiye sahiptir.

Laktik Asit Fermantasyonu

► Glikoliz sonucu oluşan pirüvik asidin enzimler denetiminde özel tepkimeler sonucu laktik aside dönüşmesiyle gerçekleşir.

► Glikolizde elde edilen 2 NADH molekülünün hidrojenleri tepkimeye katılınca laktik asit üretilmiş olur.

► Etil alkol fermantasyonundan farklı olarak bu fermantasyon çeşidinde CO₂ çıkışı görülmez.

► Alkollü içecekler bağımlılık da yapmaktadır.

► Bu sebeple alkollü içeceklerden uzak durmak, genel vücut sağlığını koruma açısından çok önemli bir davranıştır.

Laktik asit fermantasyonu şekildeki gibi ifade edilebilir.

► Laktik asit fermantasyonu bazı bakteriler ve omurgalıların çizgili kas hücrelerinde görülür.

► Endüstride peynir, yoğurt, turşu üretiminde kullanılır.

► İnsanlarda çizgili kas hücreleri, yeterli oksijenin olmadığı durumlarda laktik asit fermantasyonu ile ATP üretir.

► Yoğun kas egzersizleri veya kas gücü gerektiren işlerin başlangıcında ATP üretmek için gerekli olan oksijen, yeterli miktarda sağlanamayabilir.

► Bu durumda ani kas krampları yaşanır.

► Çizgili kaslarda oksijen yetersizliğinde oksijenli solunuma devam edilirken aynı anda enerji açığını kapatabilmek için laktik asit fermantasyonu da gerçekleşir.

► Üretilen az miktardaki laktik asit, yeterli oksijen sağlandığında kasların daha iyi çalışmasını sağlar.

► Bunun için yoğun kas egzersizlerinden önce yapılan ısınma hareketleri oldukça faydalıdır.

► Ancak kas aktivitesinin aşırı artması durumunda laktik asit miktarı artar ve laktik asit kaslarda birikir.

► Hücrelerde biriken laktik asit, kan damarları ile beyne taşınır.

► Laktik asit; beyindeki ağrı, uyku ve yorgunluk merkezini uyarır.

► Bu durum çok yorulduğumuzda uykumuzun neden geldiğini ya da vücudumuzda neden ağrılar oluştuğunu da açıklar.

► Vücut dinlenirken yeterli oksijen sağlanırsa laktik asit, karaciğere taşınır.

► Karaciğer hücreleri, laktik asidi özel biyokimyasal tepkimelerle pirüvik asit ve glikoza dönüştürür.

► Pirüvik asit, oksijenli solunumda tüketilirken; glikozların fazlası, karaciğerde glikojen olarak depolanır.

► Sütten yoğurt yapımında, laktik asit bakterilerinin 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.

► Bu biyolojik işlevlerinden dolayı son yıllarda dünyada ve ülkemizde fermente yiyeceklere olan ilgi hızla artmaktadır.

► İnsanlarda olgun alyuvarlar, çekirdek ve organel bulundurmaz.

► Bu nedenle olgun alyuvarlar gerekli ATP’yi sadece laktik asit fermantasyonu ile üretir.