Fermantasyon nedir? Fermantasyon nasıl meydana gelir? Fermantasyon işleminin özellikleri, açıklaması, sonuçları hakkında bilgi.
Bira Fermantasyonu Yapılan Bakır Tanklar (Kaynak : pixabay.com)
Fermentasyon, oksijen kullanılmadan, enerji verici besin maddelerinin kimyasal bağ enerjisinden yararlanarak ATP üretilmesine denir.
Kimyasal bağ enerjisinin açığa çıkması, kimyasal bağların parçalanması ve yeni bağların yapılması ile olur. Enerji açığa çıktığına göre, yeni bağların enerjisi az olacaktır. Parçalanma tepkimelerini doğaldır ki, enzimler katalizler. Ancak, bu tepkimeleri başlatabilmek için enerji gerekir. Bu enerjiye aktivasyon enerjisi denir. Enzimler aktivasyon enerjisi miktarını çok düşürürler. Buna rağmen yine de enerji gerekirse, tepkimeyi başlatmak için ATP harcanır. Başka bir deyişle, ATP lerin enerjili fosfatları tepkimeye katılan-bileşiklere verilince ADP’ler oluşurken enerjili fosfatları alan glikoz parçalanmaya hazır duruma gelir.
Fermentesyonda, enerji verici besinlerden glikoz kullanılır. (Eğer başlangıçtaki madde glikoz değilse, birkaç ön tepkimeyle glikoza dönüştürülür). Glikoza, fermentasyon başlangıcında 2 ATP’den peşpeşe iki enerjili fosfat grubu gelir. Enerjili birer fosfat grubunu veren 2 ATP’den 2 ADP oluşur. Bu sırada glikozdan önce glikoz monofosfat (bir fosfat grubu almış glikoz), sonra da fruktoz 1.6 difosfat (iki fosfat grubu almış glikozun değişmesiyle oluşan bileşik) oluşur. İki enerjili fosfatın gelmesi ile glikozun parçalanması için gerekli aktivasyon enerjisi sağlanmış olur. Başka bir deyişle, glikoz artık enzimler tarafından bağlan açılabilecek kadar aktifleşmiştir.
Fruktoz 1.6 difosfat, bir enzim (Aldolaz) tarafından 3 karbonlu birer fosfat grubu taşıyan (3C – P) iki bileşiğe parçalanır. Bu bileşikler 3 fosfogliseraldehit olarak isimlendirilir.
- 3 fosfogliseraldebitlere sitoplazmadan birer enerjisiz fosfat grubu (Pi) eklenir. Fosfat gruplarının eklenmesi, 3 fosfogliseraldehitlerden 2H (iki hidrojen) çıkışı ile gerçekleşir. Çıkan hidrojenleri NAD (elektron ve hidrojen yakalayıcısı olan koenzim) yakalayınca iki tane NAD . H2 oluşur.
- 2H kaybedip bir fosfat grubu alan 3 fosfogliseraldehitler, 1.3 difosfogliserik asite dönüşür.
- 5 Numaralı tepkimede, 1.3 difosfogliserikasitlerin taşıdığı enerjili fosfatlardan birer tanesi, iki ADP’ye aktarılınca 2 ATP oluşur. Fosfatlarından birini kaybeden 1.3 difosfogliserik asitler,3 fosfogliserik aside dönüşür.
- 6 Numaralı tepkimede ise 3 fosfogliserikasitlerdeki birer fosfat da ADP ye aktarılınca, 2ATP daha oluşur. Fosfat gruplarını kaybeden 3 fosfogliserik asitlerden, pirüvik asitler oluşur.
Glikozdan iki pirüvik asit oluşuncaya değin geçen evrelere E.M.P. yolu denir. (E.M.P; fermentasyon tepkimelerinin aydınlatılmasını sağlayan Embden, Mayerhof ve Parnas’ın adlarının ilk harfleridir.)
Fermantasyon Çeşitleri
Bütün canlıların fermentasyonlannın E.M.P. yolunun, yani iki pirüvik asit oluşuncaya değin geçen evrelerinin aynı olduğunu belirtmiştik. Ancak oluşan pirüvik asitler, fermentasyon yapan canlının çeşidine göre değişik ürünlere parçalanırlar. Bu yüzeyden de değişik fermentasyon tipleri ortaya çıkar. Örneğin, sirke yapan bakterilerin fermentasyonları sonunda asetik asit (sirke asidi) ve karbondioksit, bira ve şarap oluşturan mantarların fermentasyonları sonunda etilalkol ve karbondioksit, hayvanların çizgili kaslarında yapılan fermentasyon sonunda da Laktik asit oluşur. Laktik asit fermentasyonuna glikoliz denir. Değişik canlıların yaptıkları fermentasyonları denklemlerle gösterelim:
Sirke yapan bakterilerde :
Fermentasyonların son ürünleri olan asetik asit, etilalkol ve laktik asit enerji taşıyan bileşiklerdir. Öyleyse, “fermentasyonla glikozun enerjisinin az bir bölümüyle ATP üretilmektedir” diyebiliriz.
Fermentasyonlar sonucunda canlılar yaşamaları ve üremeleri için gerekli enerjiyi sağlarlar. Fermentasyon tepkimelerinin en önemli yanı enerjinin azar azar aktarılmasıdır. Enerji üreten bu tepkimeler yüzünden canlılar zarar görmez. Eğer, enerji birden açığa çıksaydı, sıcaklığın ani artışı yüzünden canlı ölürdü (enzimler bozulurdu). Enerjinin canlılara zarar vermeyecek biçimde aktarılmasını enzimler sağlar.
İlk heterotrofların oluştuğu dünyada oksijen bulunmadığını anımsarsak, bu canlıların oksijen kullanmadan ATP ürettiklerini, yani oksijensiz solunum yaptıklarını söyleyebiliriz. Eğer oksijensiz solunum yapamasalardı yaşayıp üreyemezlerdi.
