Mekanism för Anaerob Respiration och dess Fermentationsprocess

Mekanism för Anaerob Respiration och dess Fermentationsprocess!

Anaerob andning är synonymt med jäsning. Det kallas också intermolekylär andning.

Här försämras kolhydraterna i två eller flera enkla molekyler utan att syre används som oxidant. Vid anaerob andning (fermentation) är kolskelettet av glukosmolekylen aldrig helt utsläppt som CO2 och i vissa fall kan det inte hända alls. Det kräver inte mitokondrier och är klar i cytoplasma.

Anledningen till att de båda processerna, fermentation och anaerob respiration är identiska är:

1. Hexosocker är respiratoriska substrat i båda.

2. De huvudsakliga slutprodukterna är samma (CO ₂ och C ₂ H _g OH) i båda fallen.

3. Samma enzymsystem driver båda processerna.

4. Pyruvinsyra och acetaldehyd bildas som mellanprodukter i båda processerna.

5. Båda processerna accelereras genom tillsats av fosfat.

Men det måste nämnas att fermentation är en in vitro-process med hänvisning till en förekomst utanför ett levande system medan anaerob andning är en cellulär process som uppträder in vivo. Också den energi som produceras under jäsningen är helt förlorad som värme, men den energi som produceras under anaerob andning, i vissa fall åtminstone, är instängd i ATP.

Termen anaerob respiration används ofta i samband med högre organismer där den förekommer i rötterna av vattenlarmade växter, djurmuskler och som kompletterande sätt att andas i massiva problem. Anaerob andning är den exklusiva noden för andning i vissa parasitära maskar och mikroorganismer (t.ex. bakterier, formar). I mikroorganismer används termen jäsning vanligare där anaerob andning är känd efter produktets namn som alkoholjäsning, mjölksyrajäsning.

1. Etylalkoholfermentering:

Det är ganska vanligt i svampar (t.ex. Rhizopns, Yeast) och bakterier. Jäst kan respirera både aerobt och anaerobt. Anaerob andning sker i sockerlösning om svampen inte är i kontakt med atmosfären. Det orsakar jäsning. I närvaro av pyruvatdekarboxylas och TPP (tiaminpyrofosfat) bryts pyruvat ner för att bilda acetaldehyd. Koldioxid frigörs.

I det andra steget reduceras acetaldehyd till alkohol med alkoholdehydrogenas. Vätgas erhålles från NADH-, som produceras under oxidation av glyceraldehyd-3-fosfat till 1, 3-difosfylsyra i glykolys.

Således bildas 2 molekyler pyruvsyra från 1 molekyl glukos och från 2 molekyler pyruvat (pyruvsyra) 2 molekyler etylalkohol och 2 molekyler CO ₂ produceras. Den övergripande ekvationen är som följer:

2. Mjölksyra Fermentation:

Mindre bekant i högre växter men ganska vanligt i djurvävnad leder denna vägen till bildning av mjölksyra. Ett NADH-krävande mjölk-dehydrogenas ger denna reaktion. Den NADH som krävs för reaktionen framställs i glykolys.

Alternativ Anaerob Respiration:

EMP-vägen för glykolys är utan tvekan den huvudsakliga anaeroba men inte den enda kanalen av glukosmetabolism. Det finns andra vägar genom vilka glukos metaboliseras anaerobt i både växter och djurvävnader. Två sådana system upptäckte att arbeta i celler är Pentose fosfatvägen och Entner Duodoroff-vägen.

I. Pentosfosfatvägen:

Olika heter Direct Oxidation Pathway, Pentosfosfatvägen, Warburg-Dickens Pathway och Hexos Monophosphate Shunt, denna metaboliska vägen hade upptäckts genom ett antal experiment av Lippman, Warburg (1935) och Dickens (1938). Senare Horacker (1955) och Racker (1954) utarbetade sekvensen av händelser i vägen.

Pentosfosfatvägen kunde anses fortsätta i två faser, en dekarboxyleringsfas och en efterföljande regenerativ fas, hej den första fasen, omvandlas hexosen till en pentos. Två reaktioner, en dekarboxylering och två dehydrogeneringar leder till detta.

NADP fungerar som koenzym i båda dessa reaktioner. I den andra fasen finns det omorganisering av pentoserna bildade i fas I för framställning av en hexos. Därför är i denna väg ingen klyvning av hexos till trioser som i glykolys, och i PPP tjänar NADP som koenzym och inte NAD som i glykolys.

Fas I. Decarboxyleringsfas:

1. Glukos-6-fosfat, som är utgångspunkten för driften av denna väg, oxideras till fosfoglykonsyra genom mediering av NADP-kopplat glukos-6-fosfatdehydrogenas. Magnesium fungerar som en aktivator för detta enzym. Produktionen av NADPH ₂ markerar den första dehydrogeneringen i denna reaktion.

2. 6-fosfoglukonsyran oxideras och dekarboxyleras av det NADP-bundna 6- fosfoglukonsyradehydrogenaset. Reaktionen aktiveras av Mg ⁺⁺

Produktionen av NADPH ₂ är den slutliga dehydrogeneringen som uppträder längs denna väg.

Fas II. Regenerativ fas:

3. Här omvandlas ribulos-5-fosfat till sin aldopentosisomer, ribos-5-fosfat och medieras av fosforiboisomeras.

4. Några av ribulos-5-fosfatet bildat i reaktion 2 är isomeriserat till xylulos-5-fosfat, ketopentos. Detta åstadkommes genom fosfoketopento-epimeras.

5. Ribos-5-fosfat och Xylulos-5-fosfat framställt i reaktion 3 och 4 bildar substraten för denna reaktion. Enzymet, transketolas, överför ketolgruppen från xylulos-5-fosfat till ribos-5-fosfat. Som ett resultat bildas ett sju kol-ketosocker, sedoheptulos-7-fosfat och en trios, glyceraldehyd-3-fosfat. TPP och Mg ⁺⁺ tjänar som kofaktorer för detta enzym.

6. Sedoheptulos-7-fosfat och glyceraldehyd-3-fosfat omvandlas till fruktosfosfat och erytros-4-fosfat genom förmedling av transaldolas.

7. Erytros-4-fosfatet av reaktion 6 och xylulos-5-fosfat av reaktion 4 reagerar genom organet av transketolas, vilket bildar fruktos-6-fosfat och glyceraldehyd-3-fosfat.

Slutligen omvandlas fruktos-6-fosfatet bildat i reaktionerna 6 och 7 och glyceraldehyd-3-fosfat från reaktionerna 5 och 7 till glukos-6-fosfat och detta utnyttjas vidare för att främja vägen tills dess hela kolet går av som C02. Dessa reaktioner utgör inte en del av vägen.

Således kan PPP sammanfattas enligt följande:

2Glukos - 6 - fosfat + 12 NADP + 6H20 -> 2 Glyceraldehyd - 3 - fosfat + 12 NADPH ₂ + ATP + 6CO ₂

Betydelsen av Pentosfosfatvägen:

(a) Producerade NADPH ₂ s driver ett antal reaktioner som leder till omvandling av glukos till sorbitolpyruvsyra till äppelsyra och fenylalanin till tyrosin.

(b) NADH ₂ spelar också en nyckelroll i produktionen av fettsyra och steroider.

II. Entner Duodoroff Pathway:

I vissa bakterier som Azotobacter är enzymet fosfofruktokinas frånvarande. Sådana organismer kan naturligtvis inte fosforylera glukos i den vanliga EMP-vägen. De dissimilerar glukos genom en kombination av pentosfosfatvägen och en aldolas-typ av reaktion som i glykolys.

Här oxideras glukos till 6-fosfoglukonsyra, på samma sätt som i reaktion 1 av PPP. I nästa steg genomgår 6-fosfoglukonsyra en dehydrering och en konformationsändring, vilket resulterar i ett oc-keto-deoxysuarfosfat som sedan klyvas i pyruvat och glyceraldehydfosfat. GAP omvandlas till pyruvsyra. Denna väg producerar också 2 pyruvinsyror från en glukosmolekyl.