2.30: Бродіння

Сьогодні більшість живих істот використовують кисень, щоб зробити АТФ з глюкози. Однак багато живих істот також можуть зробити АТФ без кисню. Це стосується деяких рослин і грибів, а також багатьох бактерій. Ці організми використовують аеробне дихання, коли присутній кисень, але коли кисню не вистачає, вони замість цього використовують анаеробне дихання. Певні бактерії можуть використовувати тількианаеробне дихання. Насправді вони можуть взагалі не вижити в присутності кисню. Важливим способом приготування АТФ без кисню називається бродіння. Він передбачає гліколіз, але не дві інші стадії аеробного дихання. Багато бактерії і дріжджі здійснюють бродіння. Люди використовують ці організми для виготовлення йогурту, хліба, вина та біопалива. М’язові клітини людини також використовують ферментацію. Це відбувається, коли м’язові клітини не можуть отримати кисень досить швидко, щоб задовольнити свої потреби в енергії за допомогою аеробного дихання. Існує два види бродіння: молочнокисле бродіння і спиртове бродіння. Обидва види бродіння описані нижче. Ви також можете подивитися анімацію обох типів за цим посиланням: http://www.cst.cmich.edu/users/schul1te/animations/fermentation.swf.

Бродіння молочної кислоти

При молочнокислому бродінні піровиноградна кислота від гліколізу змінюється на молочну. Це показано на малюнку нижче. В процесі NAD + утворюється від НАДГ. NAD + , в свою чергу, дозволяє гліколізупродовжити. Це призводить до отримання додаткових молекул АТФ. Цей вид бродіння здійснюється бактеріями в йогурті. Він також використовується вашими власними м’язовими клітинами, коли ви працюєте з ними наполегливо і швидко. Молочнокисле бродіння виробляє молочну кислоту і NAD + . NAD + цикли назад, щоб гліколіз продовжувався, так що більше АТФ робиться. Кожне коло являє собою атом вуглецю. Ви коли-небудь бігали гонки і помічали, що ваші м’язи відчувають втому і болять після цього? Це тому, що ваші м’язові клітини використовували молочну кислоту ферментації для отримання енергії. Це призводить до того, що молочна кислота накопичується в м’язах. Саме накопичення молочної кислоти змушує м’язи відчувати себе втомленими і болячими.

Алкогольне бродіння

При спиртовому бродінні піровиноградна кислота змінюється на спирт і вуглекислий газ. Це показано на малюнку нижче. NAD + також утворюється з NADH, що дозволяє гліколізу продовжувати робити АТФ. Цей вид бродіння здійснюється дріжджами і деякими бактеріями. Його використовують для приготування хліба, вина та біопалива. Спиртове бродіння виробляє етанол і НАД+. NAD + дозволяє гліколізу продовжувати робити АТФ. Ваші батьки коли-небудь клали кукурудзу в бензобак свого автомобіля? Вони робили, якщо використовували газ, що містить етанол. Етанол отримують шляхом спиртового бродіння глюкози в кукурудзі або інших рослині. Цей вид бродіння також пояснює, чому піднімається хлібне тісто. Дріжджі в хлібному тісті використовують спиртове бродіння і виробляють вуглекислий газ. Газ утворює в тесті бульбашки, які змушують тісто розширюватися. Бульбашки також залишають невеликі отвори в хлібі після того, як він випікається, роблячи хліб легким і пухнастим. Ви бачите маленькі отвори в скибочці хліба на малюнку нижче? Дрібні отвори в хлібі утворюються бульбашками вуглекислого газу. Газ отримувався шляхом спиртового бродіння, проведеного дріжджами.

Бродіння кишечника

За кожним пердінням стоїть армія кишкових бактерій, які проходять божевільну біохімію. Ці бактерії розщеплюють залишки перетравленої їжі шляхом бродіння, створюючи в процесі газу. Дізнайтеся, що ці бактерії мають спільного з пивоварінням на http://youtu.be/R1kxajH629A?list=PLzMhsCgGKd1hoofiKuifwy6qRXZs7NG6a.

Резюме

• Бродіння виробляє АТФ без кисню, який включає лише гліколіз.
• Ферментація переробляє NAD + , і виробляє 2 АТС.
• При молочнокислому бродінні піровиноградна кислота від гліколізу змінюється на молочну. Цей вид бродіння здійснюється бактеріями в йогурті, і власними м’язовими клітинами.
• При спиртовому бродінні піровиноградна кислота змінюється на спирт і вуглекислий газ. Цей вид бродіння здійснюється дріжджами і деякими бактеріями.

Дізнатися більше

Використовуйте цей ресурс, щоб відповісти на наступні питання.

• Що таке бродіння? за адресою http://chemistry.about.com/od/lecturenoteslab1/f/What-Is-Fermentation.htm.

1. Що таке бродіння?
2. Чому дріжджі бродять?
3. Назвіть чотири продукти харчування, вироблені за допомогою бродіння.
4. Що відбувається при ферментації етанолу?
5. Коли відбувається бродіння у тварин? Що це за тип бродіння?

Рецензія

1. Що таке бродіння?
2. Назвіть два види бродіння.
3. У чому основна перевага аеробного дихання? Анаеробного дихання?
4. Який процес виробляє паливо для автотранспорту з живої рослинної продукції? Що таке відходи цього процесу?
5. Порівняйте і контрастність молочнокислого бродіння і спиртового бродіння. Включіть приклади організмів, які використовують кожен тип бродіння.

Recommended articles

5.10: Бродіння

М’язи цього спринтера знадобиться багато енергії, щоб завершити свою коротку гонку, тому що вони будуть працювати на максимальній швидкості. Дія триватиме недовго, але вона буде дуже інтенсивною. Енергія, необхідна спринтеру, не може бути забезпечена досить швидко аеробним клітинним диханням. Натомість їх м’язові клітини повинні використовувати інший процес для живлення їх діяльності. Малюнок \(\PageIndex<1>\) : Спринтер на полі

Виготовлення АТФ без кисню

Клітини живих істот живлять свою діяльність за допомогою енергонесучої молекули АТФ (аденозинтрифосфату). Клітини більшості живих істот роблять АТФ з глюкози в процесі клітинного дихання. Цей процес відбувається в три основні стадії і одну проміжну стадію: гліколіз, окислення пірувату, цикл Кребса і транспорт електронів. Останні дві стадії вимагають кисню, що робить клітинне дихання аеробним процесом. Існують також інші способи виготовлення АТФ з глюкози без кисню, такі як анаеробне дихання та бродіння, виготовлення АТФ з глюкози без кисню. Наші клітини не виконують анаеробне дихання. Тому ми зупинимося лише на бродінні в цьому розділі. Малюнок \(\PageIndex\) . На малюнку показаний гліколіз і бродіння. Існує два види бродіння, спиртова і молочнокисла. Бродіння слід за гліколізом при відсутності кисню. Спиртове бродіння виробляє етанол, вуглекислий газ і NAD + . Молочнокисле бродіння виробляє молочну кислоту (лактат) і NAD + . NAD + цикли назад, щоб гліколіз продовжувався, так що більше АТФ робиться. Кожна чорна куля на зображенні представляє атом вуглецю, а червоні кульки представляють кисень.

Бродіння

Бродіння починається з гліколізу, але воно не передбачає двох останніх етапів аеробного клітинного дихання (цикл Кребса і окислювальне фосфорилювання). Під час гліколізу два носії NAD+електронів зменшуються до двох молекул NADH і утворюються 2 нетто-АТФ. NADH повинен бути окислений назад, щоб гліколіз міг продовжуватися, а клітини могли продовжувати робити 2 АТФ. Клітини не можуть зробити більше 2 АТФ при бродінні, оскільки окислювальне фосфорилювання не відбувається через брак кисню. Існує два види бродіння, спиртове бродіння і молочнокисле бродіння. Наші клітини можуть виконувати лише молочнокислу ферментацію; однак ми використовуємо обидва типи бродіння, використовуючи інші організми.

Алкогольне бродіння

Алкогольне бродіння Процес, за допомогою якого це відбувається, узагальнений на рис \(\PageIndex\) . Дві молекули пірувату показані на цій діаграмі, походять від розщеплення глюкози через гліколіз. Цей процес також виробляє 2 молекули АТФ. Продовження розпаду пірувату виробляє ацетальдегід, вуглекислий газ і, зрештою, етанол. Алкогольне бродіння вимагає електронів від NADH і призводить до генерації NAD +. Дріжджі в хлібному тісті також використовують спиртове бродіння для отримання енергії і виробляють вуглекислий газ як продукт життєдіяльності. Виділяється вуглекислий газ викликає бульбашки в тесті і пояснює, чому тісто піднімається. Ви бачите маленькі дірочки в хлібі на малюнку \(\PageIndex\) ? Отвори утворилися бульбашками вуглекислого газу. Малюнок \(\PageIndex\) : Отвори від газу вуглекислого газу в хлібному тісті залишаються позаду після випікання хліба.

Бродіння молочної кислоти

Молочнокисле бродіння здійснюється певними бактеріями, включаючи бактерії в йогурті. Це також здійснюється вашими м’язовими клітинами, коли ви працюєте з ними наполегливо і швидко. Саме так м’язи спринтера на малюнку \(\PageIndex\) отримують енергію за свою короткочасну, але інтенсивну активність. Процес, за допомогою якого це відбувається, узагальнено на рис \(\PageIndex\) . Знову ж таки, два пірувату і дві молекули АТФ є результатом гліколізу. Зниження пірувату за допомогою електронів, що переносяться NADH, виробляє лактат (тобто молочну кислоту). Хоча це схоже на спиртове бродіння, в цьому процесі не утворюється вуглекислого газу. Ви коли-небудь бігали гонки, піднімали важкі ваги або брали участь в якійсь іншій інтенсивній діяльності і помічали, що ваші м’язи починають відчувати печіння? Це може статися, коли ваші м’язові клітини використовують ферментацію молочної кислоти, щоб забезпечити АТФ для енергії. Накопичення молочної кислоти в м’язах викликає відчуття печіння. Хворобливі відчуття корисно, якщо воно змушує вас перестати перевтомлювати м’язи і дозволити їм період відновлення, протягом якого клітини можуть усунути молочну кислоту.

Плюси і мінуси бродіння

З киснем організми можуть використовувати аеробне клітинне дихання, щоб виробляти до 36 молекул АТФ лише з однієї молекули глюкози. Без кисню деякі клітини людини повинні використовувати ферментацію для виробництва АТФ, і цей процес виробляє лише дві молекули АТФ на молекулу глюкози. Хоча ферментація виробляє менше АТФ, вона має перевагу робити це дуже швидко. Це дозволяє вашим м’язам, наприклад, отримувати енергію, необхідну для коротких сплесків інтенсивної активності. Аеробне клітинне дихання, навпаки, виробляє АТФ повільніше.

Особливість: Міф проти реальності

Міф: нарощування молочної кислоти може викликати м’язову втому і відчуття печіння в м’язах. Вважається, що хворобливість обумовлена мікроскопічним пошкодженням м’язових волокон. Реальність: Твердження про молочну кислоту, що викликає опік у м’язі, не має твердих експериментальних доказів. Почергові гіпотези говорять про те, що за рахунок вироблення молочної кислоти знижується внутрішній рН м’язи, викликаючи скорочення в м’язі за рахунок активації рухових нейронів.

Рецензія

1. Створіть основну різницю між аеробним клітинним диханням і ферментацією.
2. Що таке бродіння?
3. Порівняйте і контрастну спиртову і молочнокислу ферментацію.
4. Визначте основні про та основні мінуси бродіння щодо аеробного клітинного дихання.
   1. Який процес поділяють між аеробним клітинним диханням та ферментацією? Опишіть процес коротко.
   2. Чому цей процес здатний відбуватися при бродінні, а також аеробному диханні?
   1. Аеробне клітинне дихання
   2. Алкогольне бродіння
   3. Молочнокисле бродіння
   4. Обидва A і C
   1. Алкогольне бродіння
   2. Молочнокисле бродіння
   3. Аеробне клітинне дихання
   4. Прокаріотичне дихання

   Дізнатися більше

   Хоча багато людей думають, що пивовари є ремісниками для виробництва пива, насправді справжнє ремесло та процес виготовлення пива обумовлені анаеробним гліколізом з дріжджів. Дізнайтеся більше тут:

   Атрибуції

   1. Джиммі ВікоМарі-Лан Нгуєн, ліцензований CC BY 3.0 через Wikimedia Commons
   2. Ферментація алкоголю Vtvu, ліцензована CC BY-SA 3.0 через Wikimedia Commons
   3. Хліб Національного інституту раку, публічне надбання через Вікісховище
   4. Текст адаптований з біології людиниCK-12 ліцензований CC BY-NC 3.0

   Recommended articles

   1. Article type Section or Page License CK-12 License Version 3.0 Show Page TOC Yes on Page
   2. Tags
      1. Alcohol Fermentation
      2. anaerobic
      3. anaerobic respiration
      4. authorname:mgrewal
      5. columns:two
      6. cssprint:dense
      7. fermentation
      8. Lactic Acid Fermentation
      9. program:oeri
      10. source@https://www.ck12.org/book/ck-12-human-biology/
      11. source[translate]-bio-16739