MAITOHAPPOKÄYMINEN: ASKEL ASKELEELTA PROSESSI JA ESIMERKIT - BIOLOGIA - 2026

Maitohappokäyneet, joka tunnetaan myös maitohapon käyminen on prosessi, jossa synteesin ATP ilman happea, joka suorittaa joitakin mikro-organismeja, mukaan lukien tyypin bakteereja kutsutaan "maitohappobakteerit", joka päät erittymistä maitohappo.

Sitä pidetään anaerobisen "hengityksen" tyyppinä, ja myös jotkut nisäkkäiden lihassolut suorittavat sitä, kun ne työskentelevät kovasti ja suurilla nopeuksilla, jotka ovat suuremmat kuin keuhkojen ja sydän- ja verisuonijärjestelmän hapenkuljetuskapasiteetti.

Maitohappokäymisohjelma (Lähde: Sjantoni / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) Wikimedia Commonsin kautta ja muokannut Raquel Parada Puig)

Termi "käyminen" viittaa yleisesti energian saamiseen (ATP: n muodossa) hapen puuttuessa, toisin sanoen anaerobioosissa, ja maitohappokäymisellä tarkoitetaan ATP: n synteesiä ja hapon erittymistä. maitohappo anaerobioosissa glukoosimetabolian tuotteina.

Maitohapon tuotannon yhtälö glukoosista.

Maitohappobakteerit

Ihminen on jo pitkään hyödyntänyt maitohappokäymisen etuja ruoan tuotannossa ja säilyttämisessä, ja epäilemättä maitohappobakteerit ovat keskeinen pylväs tähän tarkoitukseen.

Nämä kuuluvat melko heterogeeniseen bakteeriryhmään, joilla on yleensä kokkeja ja baciileja; Ne ovat gram-positiivisia, ei katalaasia tuottavia, itiöitä aiheuttavia, liikkumattomia ja anaerobisia bakteereja, jotka kykenevät syntetisoimaan maitohappoa glykolyyttisen reitin muodostamasta pyruvaatista.

Ne kuuluvat eri suvuihin, muun muassa Pediococcus, Leuconostoc, Oenococcus ja Lactobacillus, joiden sisällä on homofermentatiivisia ja heterofermentatiivisia lajeja.

Homofermentatiiviset maitohappobakteerit tuottavat jokaisesta kuluttamastaan ​​glukoosimolekyylistä kaksi maitohappomolekyyliä; toisaalta heterofermentatiiviset maitohappobakteerit tuottavat yhden molekyylin maitohappoa ja toisen esimerkiksi hiilidioksidia tai etanolia.

Maitohappokäymisprosessi (askel askeleelta)

Maitohappokäyminen alkaa solulla (bakteeri tai lihaksella), joka kuluttaa glukoosia tai jotain vastaavaa sokeria tai hiilihydraattia. Tämä "kulutus" tapahtuu glykolyysin kautta.

- glykolyyttinen reitti

ATP-sijoitus

Aluksi sijoitetaan 2 ATP: tä jokaisesta kulutetusta glukoosimolekyylistä, koska heksokinaasientsyymi fosforyloi tämän, jotta saadaan glukoosi-6-fosfaattia, joka isomeroidaan fruktoosi-6-fosfaatiksi (glukoosi 6-P-isomeraasientsyymi) ja fosforyloidaan takaisin fruktoosiksi 1., 6-bisfosfaatti (fosfofruktokinaasientsyymi).

Myöhemmin fruktoosi-1,6-bisfosfaatti "leikataan" puoliksi, jotta vapautuisi kaksi trioosifosfaattia, joka tunnetaan nimellä glyseraldehydi-3-fosfaatti ja dihydroksiasetonifosfaatti, reaktion, jota katalysoi aldolaasientsyymi.

Nämä kaksi 3-hiilistä fosforyloitua sokeria ovat keskenään muunnettavissa entsyymitriosifosfaatti-isomeraasilla, joten katsotaan, että tähän saakka kukin kulutettu glukoosimolekyyli muuttuu kahdeksi glyseraldehydi-3-fosfaattimolekyyliksi, jotka fosforyloidaan 1,3-bisphosphoglycerate.

Edellä mainittua reaktiota katalysoi entsyymi, nimeltään glyseraldehydi-3-fosfaattidehydrogenaasi (GAPDH), joka edellyttää kofaktorin NAD + "pelkistävän tehon" läsnäoloa, jota ilman se ei voi toimia.

ATP-tuotanto

Reitin tässä vaiheessa on kulunut 2 ATP kutakin glukoosimolekyyliä varten, mutta nämä kaksi molekyyliä “korvataan” reaktiolla, jota katalysoi entsyymi fosfoglyseraattikinaasi, jonka avulla kukin 1,3-bisfosfoglyseraatti muuttuu 3-fosfoglyseraatiksi. ja 2ATP syntetisoidaan.

Jokainen 3-fosfoglyseraatti muuttuu 2-fosfoglyseraatiksi entsyymin fosfoglyseraattimutaasilla, ja tämä puolestaan ​​toimii substraattina entsyymi enolaasille, joka dehydratoi sen ja muuntaa sen fosfoenolipyruvaatiksi.

Jokaisella kulutetulla glukoosimolekyylillä tuotetaan 2 pyruvaattimolekyyliä ja 2 ATP-molekyyliä, koska fosfoenolipyruvaatti on substraatti entsyymipyruvaattikinaasille, joka katalysoi fosforyyliryhmän siirtymistä fosfoenolipyruvaatista ADP-molekyyliin tuottaen ATP: tä..

- Maitohappokäyminen ja NAD +: n regeneraatio

Pyruvaatti, 3-hiilimolekyyli, muunnetaan maitohapoksi, toiseksi 3-hiilimolekyyliksi pelkistysreaktion avulla, joka kuluttaa yhden NADH-molekyylin kutakin pyruvaattimolekyyliä varten, regeneroimalla "käänteisen" NAD +: n glykolyyttisessä reaktiossa. katalysoi GAPDH.

Käytettyjen NAD + -molekyylien korvaaminen ei johda ATP-molekyylien lisätuotantoon, mutta antaa glykolyyttisen syklin toistua (niin kauan kuin hiilihydraatteja on saatavana) ja 2 ATP: tä tuotetaan jokaisesta kulutetusta glukoosista.

Reaktiota katalysoi entsyymi, nimeltään laktaattidehydrogenaasi, ja menee noin:

2C3H3O3 (pyruvaatti) + 2 NADH → 2C3H6O3 (maitohappo) + 2 NAD +

Esimerkkejä prosesseista, joissa tapahtuu maitohappokäyminen

- lihassoluissa

Maitohappokäyminen lihassoluissa on yleistä harjoituksen jälkeen useiden päivien käyttämättömyyden jälkeen. Tämä on ilmeistä, koska urheilijan kokema lihasväsymys ja kipu liittyvät maitohapon läsnäoloon soluissa.

Kuva 5132824 osoitteessa www.pixabay.com

Kun lihassolut harjoittavat ja happivarastot ovat ehtyneet (sydän- ja verisuoni- ja hengityselimet eivät pysty selviytymään tarvittavasta hapenkuljetuksesta), ne alkavat käydä (hengittävät ilman happea) vapauttaen maitohappoa, joka voi kertyä.

- Elintarvikkeet

Ihminen käyttää eri puolilla bakteereja ja sieniä suoritettua maitohappokäymistä erilaisten ruokien tuotantoon.

Tämä aineenvaihdunta, jolla karakterisoidaan erilaisia ​​mikro-organismeja, on välttämätöntä suurten elintarvikemäärien taloudelliselle säilyttämiselle ja tuotannolle, koska niiden saavuttama happo-pH estää yleensä muiden mahdollisesti haitallisten tai patogeenisten mikro-organismien kasvua.

Näitä ruokia ovat muun muassa jogurtti, hapankaali (käynyt kaali), suolakurkut, oliivit, erilaiset suolakurkut, vihannekset, erityyppiset juustot ja käynyt maito, kefir-vesi, jotkut käyneet lihat ja viljat.

Jogurtti

Jogurtti on maidosta johdettu käymistuote, jota tuotetaan tämän eläinperäisen nesteen käymisen ansiosta tyyppisillä maitohappobakteereilla, yleensä Lactobacillus bulgaricus- tai Lactobacillus acidophilus -lajeilla.

Jogurtti (Kuva kamila211 osoitteessa www.pixabay.com)

Nämä mikro-organismit muuttavat maidossa olevat sokerit (mukaan lukien laktoosi) maitohapoksi, joten tämän nesteen pH laskee (tulee happamaksi) muuttaen sen makua ja rakennetta. Erityyppisten jogurttien kiinteämpi tai nestemäinen rakenne riippuu kahdesta asiasta:

1. Samaan aikaan eksopolysakkaridien tuotannosta fermentoivilla bakteereilla, jotka toimivat sakeutusaineina
2. Maitohappoproteiinien negatiivisten varausten neutraloinnista johtuva hyytyminen, joka johtuu maitohapon tuotannon aiheuttamasta pH: n muutoksesta, joka tekee niistä täysin liukenemattomia

Käyneet vihannekset

Tästä ryhmästä löytyy tuotteita, kuten suolavedessä säilöttyjä oliiveja. Mukana ovat myös kaaliperustaiset valmisteet, kuten hapankaali tai korealainen kimchi, kuten suolakurkkua ja meksikolaista jalapenoa.

Käyneet lihat

Makkarat, kuten chorizo, fueet, salami ja sopressatta, kuuluvat tähän luokkaan. Tuotteet, joille on ominaista erityinen maku korkean säilöntäkyvyn lisäksi.

Fermentoitu kala ja äyriäiset

Se sisältää erityyppisiä kaloja ja äyriäisiä, jotka käyvät yleensä sekoitettuna pastaa tai riisiä, kuten Thaimaan Pla raa-tapauksessa.

Käyneet palkokasvit

Palkokasveihin sovellettu maitohappokäyminen on perinteinen käytäntö joissain Aasian maissa. Miso on esimerkiksi tahna, joka on valmistettu käyneistä soijapavuista.

Käyneet siemenet

Perinteisessä afrikkalaisessa keittiössä on laaja valikoima käyneistä siemenistä valmistettuja tuotteita, kuten sumbala tai kenkei. Nämä tuotteet sisältävät joitakin mausteita ja jopa viljavalmisteita.

Viitteet

1. Beijerinck, MW, Maitohappokäynnistä maidossa., Julkaisussa: KNAW, Proceedings, 10 I, 1907, Amsterdam, 1907, pp. 17-34.
2. Munoz, R., Moreno-Arribas, M., ja de las Rivas, B. (2011). Maitohappobakteerit. Molecular Wine Microbiology, 1. painos; Carrascosa, AV, Muñoz, R., González, R., toim., 191 - 226.
3. Kansallinen tutkimusneuvosto. (1992). Biotekniikan sovellukset perinteisissä käymistilaisissa elintarvikkeissa. National Academies Press.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Biokemian Lehninger-periaatteet. Macmillan.
5. Soult, A. (2019). Kemia LibreTexts. Haettu 24. huhtikuuta 2020, osoitteesta chem.libretexts.org
6. Widyastuti, Yantyati ja Rohmatussolihat, Rohmatussolihat & Febrisiantosa, Andi. (2014). Maitohappobakteerien rooli maidon käymisessä. Ruoka- ja ravintotieteet. 05. 435-442. 10.4236 / fns.2014.54051.