LACTIC FERMENTATION: HAKBANG-HAKBANG NA PROSESO AT MGA HALIMBAWA - BIOLOGY - 2025

Ang lactic fermentation , na kilala rin bilang lactic acid fermentation ay ang proseso ng synthesis ng ATP sa kawalan ng oxygen na nagsasagawa ng ilang mga microorganism, kabilang ang isang uri ng bakterya na tinatawag na "lactic acid bacteria", na nagtatapos sa acid excretion lactic.

Ito ay itinuturing na isang uri ng anaerobic "paghinga" at isinasagawa din ng ilang mga selula ng kalamnan sa mga mammal kapag nagsusumikap sila at sa mataas na bilis, mas malaki kaysa sa kapasidad ng transportasyon ng oxygen ng pulmonary at cardiovascular system.

Lactic fermentation scheme (Pinagmulan: Sjantoni / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) sa pamamagitan ng Wikimedia Commons at binago ni Raquel Parada Puig)

Ang terminong "pagbuburo", sa pangkalahatang mga termino, ay tumutukoy sa pagkuha ng enerhiya (sa anyo ng ATP) sa kawalan ng oxygen, iyon ay, sa anaerobiosis, at lactic fermentation ay tumutukoy sa synthesis ng ATP at ang excretion ng acid. lactic acid sa anaerobiosis, bilang mga produkto ng metabolismo ng glucose.

Katumbas ng produksiyon ng lactic acid mula sa glucose.

Lactic acid bacteria

Sinamantala ng tao ang mga pakinabang ng lactic fermentation para sa paggawa at pangangalaga ng pagkain sa loob ng mahabang panahon at, nang walang pag-aalinlangan, ang bakterya ng lactic acid ay isang pangunahing haligi para sa hangaring ito.

Ito ay kabilang sa isang medyo heterogenous na grupo ng mga bakterya na, kadalasan, ay may hugis ng cocci at bacilli; Ang mga ito ay Gram-positibo, di-catalase-paggawa, hindi sporulate, immobile at anaerobic bacteria, na may kakayahang synthesizing lactic acid mula sa pyruvate na nabuo ng ruta ng glycolytic.

Nabibilang sila sa iba't ibang genera, kabilang ang mga Pediococcus, Leuconostoc, Oenococcus at Lactobacillus, sa loob nito ay mayroong mga homofermentative at heterofermentative species.

Ang homofermentative lactic acid bacteria ay gumagawa, para sa bawat molekulang glucose na kinokonsumo, dalawang molekulang acid ng lactic; ang heterofermentative lactic acid bacteria, sa kabilang banda, ay gumagawa ng isang molekula ng lactic acid at isa pang carbon dioxide o ethanol, halimbawa.

Lactic proseso ng pagbuburo (hakbang-hakbang)

Ang lactic acid fermentation ay nagsisimula sa isang cell (bakterya o kalamnan) na kumukonsumo ng glucose o ilang mga kaugnay na asukal o karbohidrat. Ang "pagkonsumo" na ito ay nangyayari sa pamamagitan ng glycolysis.

- Glycolytic pathway

Pamuhunan sa ATP

Sa una, ang 2 ATP ay namuhunan para sa bawat molekulang glucose na natupok, dahil ito ay phosphorylated ng hexokinase enzyme upang magbunga ng glucose 6-pospeyt, na isomeralisado sa fructose 6-phosphate (glucose 6-P isomerase enzyme) at isinalin ng posporiko sa fructose 1 , 6-bisphosphate (phosphofructokinase enzyme).

Nang maglaon, ang fructose 1,6-bisphosphate ay "gupitin" sa kalahati upang palabasin ang dalawang triose phosphate na kilala bilang glyceraldehyde 3-phosphate at dihydroxyacetone phosphate, isang reaksyon na nabalisa ng isang aldolase enzyme.

Ang dalawang 3-carbon phosphorylated na asukal ay magkakaugnay sa bawat isa sa pamamagitan ng isang enzyme na nagtagumpay ng pospeyt isomerase, kaya't isinasaalang-alang na, hanggang sa puntong ito, ang bawat molekulang glucose na natupok ay binabago sa dalawang molekula ng glyceraldehyde 3-pospeyt na 1,3-bisphosphoglycerate.

Ang reaksyon sa itaas ay nabalisa ng isang enzyme na tinatawag na glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), na nangangailangan ng pagkakaroon ng "pagbabawas ng kapangyarihan" ng cofactor NAD +, kung wala ito ay hindi maaaring gumana.

Produksyon ng ATP

Sa puntong ito sa ruta, ang 2 ATP ay natupok para sa bawat molekula ng asukal, ngunit ang dalawang molekula na ito ay "pinalitan" ng reaksyon na na-catalyzed ng enzyme phosphoglycerate kinase, kung saan ang bawat 1,3-bisphosphoglycerate ay na-convert sa 3-phosphoglycerate. at 2ATP ay synthesized.

Ang bawat 3-phosphoglycerate ay na-convert sa 2-phosphoglycerate sa pamamagitan ng isang enzyme phosphoglycerate mutase at ito, naman, nagsisilbing isang substrate para sa enolase ng enzyme, na dehydrates ito at pinapalitan ito sa phosphoenolpyruvate.

Sa bawat molekula ng glucose na natupok, 2 mga molekula ng pyruvate at 2 mga molekula ng ATP ay ginawa, dahil ang phosphoenolpyruvate ay isang substrate para sa enzyme pyruvate kinase, na nagpapatong sa paglipat ng isang pangkat na phosphoryl mula phosphoenolpyruvate sa isang molekula ng ADP, na gumagawa ng ATP .

- Lactic pagbuburo at pagbabagong-buhay ng NAD +

Ang Pyruvate, isang molekula ng 3-carbon, ay na-convert sa lactic acid, isa pang molekulang 3-carbon, sa pamamagitan ng isang pagbawas na reaksyon na kumokonsumo ng isang molekula ng NADH para sa bawat molekula ng pyruvate, na nagbabagong-buhay ng "inverted" NAD + sa glycolytic reaksyon. na-catalyzed ng GAPDH.

Ang kapalit ng mga molekulang NAD + na ginamit ay hindi humantong sa isang karagdagang paggawa ng mga molekula ng ATP, ngunit pinapayagan ang glycolytic cycle na ulitin ang sarili nito (hangga't mayroong magagamit na karbohidrat) at 2 ATP ay ginawa para sa bawat natupok na glucose.

Ang reaksyon ay nabalisa ng isang enzyme na tinatawag na lactate dehydrogenase at napupunta tulad nito:

2C3H3O3 (pyruvate) + 2 NADH → 2C3H6O3 (lactic acid) + 2 NAD +

Mga halimbawa ng mga proseso kung saan nangyayari ang lactic fermentation

- Sa mga selula ng kalamnan

Ang lactic acid fermentation sa mga cell ng kalamnan ay karaniwan pagkatapos ng pag-eehersisyo pagkatapos ng ilang araw na hindi aktibo. Ito ay maliwanag dahil ang pagkapagod ng kalamnan at sakit na naranasan ng atleta ay nauugnay sa pagkakaroon ng lactic acid sa mga cell.

Larawan ni 5132824 sa www.pixabay.com

Tulad ng pag-eehersisyo ng mga cell ng kalamnan at mga tindahan ng oxygen ay maubos (ang mga cardiovascular at respiratory system ay hindi makayanan ang kinakailangang transportasyon ng oxygen), nagsisimula silang mag-ferment (huminga nang walang oxygen), naglalabas ng lactic acid na maaaring makaipon.

- Produktong pagkain

Ang lactic acid fermentation na isinasagawa ng iba't ibang mga species ng bakterya at fungi ay ginagamit ng tao sa buong mundo para sa paggawa ng iba't ibang uri ng pagkain.

Ang metabolismo na kung saan ang iba't ibang mga microorganism ay nailalarawan ay mahalaga para sa pangangalaga sa ekonomiya at paggawa ng maraming dami ng pagkain, dahil ang acid pH na nakamit ng mga ito sa pangkalahatan ay pinipigilan ang paglaki ng iba pang potensyal na nakakapinsalang o pathogenic microorganism.

Kasama sa mga pagkaing ito ang yogurt, sauerkraut (repolyo na repolyo), adobo, olibo, iba't ibang mga adobo na gulay, iba't ibang uri ng keso at fermadong gatas, tubig sa kefir, ilang mga nilutong karne at cereal, bukod sa iba pa.

Ang yogurt

Ang yogurt ay isang ferment na produkto na nagmula sa gatas at ginawa salamat sa pagbuburo ng likidong ito ng pinagmulan ng hayop sa pamamagitan ng isang uri ng bakterya ng lactic acid, sa pangkalahatan ng Lactobacillus bulgaricus o Lactobacillus acidophilus species.

Yogurt (Larawan ni kamila211 sa www.pixabay.com)

Ang mga microorganism na ito ay nag-convert ng mga asukal na naroroon sa gatas (kabilang ang lactose) sa lactic acid, kaya ang pH ay bumababa (nagiging acidic) sa likido na ito, binabago ang lasa at texture nito. Ang firmer o likido na texture ng iba't ibang uri ng yogurt ay nakasalalay sa dalawang bagay:

1. Mula sa concomitant production ng exopolysaccharides ng mga fermentative bacteria, na kumikilos bilang mga pampalapot na ahente
2. Mula sa coagulation na nagreresulta mula sa neutralisasyon ng mga negatibong singil sa mga protina ng gatas, bilang isang epekto ng pagbabago sa pH na nabuo sa pamamagitan ng paggawa ng lactic acid, na nagreresulta sa ganap na hindi malulutas

Nagprito na mga gulay

Sa pangkat na ito makakahanap kami ng mga produkto tulad ng mga olibo na napanatili sa brine. Kasama rin ang mga paghahanda na batay sa repolyo tulad ng sauerkraut o Korean kimchi, tulad ng mga adobo na gherkins at Mexican jalapeno.

Nagprito na karne

Ang mga sausage tulad ng chorizo, fuet, salami at sopressatta ay kasama sa kategoryang ito. Ang mga produkto na nailalarawan sa kanilang mga partikular na lasa bilang karagdagan sa kanilang mataas na kapasidad ng pangangalaga.

Fermented isda at shellfish

Kasama dito ang iba't ibang uri ng isda at shellfish na karaniwang pinagsama ng pasta o bigas, tulad ng Pla raa sa Thailand.

Mga naka-Ferry na mga gulay

Ang lactic fermentation na inilalapat sa mga legume ay isang tradisyonal na kasanayan sa ilang mga bansa sa Asya. Halimbawa, ang Miso, isang paste na ginawa mula sa mga ferry soybeans.

Nagprito na mga buto

Sa tradisyunal na lutuing Aprikano, mayroong maraming iba't ibang mga produkto na gawa sa mga pinaghalong mga buto tulad ng sumbala o kenkei. Kasama sa mga produktong ito ang ilang mga condiment at kahit na mga yogurt na ginawa mula sa mga cereal.

Mga Sanggunian

1. Beijerinck, MW, Sa Lactic acid fermentation sa gatas., Sa: KNAW, Mga pamamaraan, 10 I, 1907, Amsterdam, 1907, pp. 17-34.
2. Munoz, R., Moreno-Arribas, M., & de las Rivas, B. (2011). Lactic acid bacteria. Molekular na Mikrobiolohiya ng Alak, ika-1 ng ed .; Carrascosa, AV, Muñoz, R., González, R., Eds, 191-226.
3. Pambansang Konseho ng Pananaliksik. (1992). Ang mga aplikasyon ng biotechnology sa tradisyonal na mga pagkaing may ferry. Pambansang Akademya Press.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Mga prinsipyo ng Lehninger ng biochemistry. Macmillan.
5. Soult, A. (2019). Chemistry LibreTexts. Nakuha noong Abril 24, 2020, mula sa chem.libretexts.org
6. Widyastuti, Yantyati & Rohmatussolihat, Rohmatussolihat & Febrisiantosa, Andi. (2014). Ang Papel ng Lactic Acid Bacteria sa Milk Fermentation. Mga Agham sa Pagkain at Nutrisyon. 05. 435-442. 10.4236 / fns.2014.54051.