Анаеробно дишане

При анаеробни условия някои микроорганизми използват окислени минерални съединения като акцептор на водород - нитрати, сулфати, карбонати, които лесно се отказват от кислорода, превръщайки се в редуцирани форми.

Свойството на микроорганизмите да пренасят електрони в нитрати, сулфати и карбонати осигурява пълно окисление на органични или неорганични вещества без използване на молекулярен кислород. В същото време енергийната мощност е само с 10% по-ниска, отколкото при аеробно дишане. Микроорганизмите, които се характеризират с анаеробно дишане, имат набор от ензими от електронната транспортна верига, но цитохром оксидазата в тях се заменя с нитратна редуктаза (когато нитратът се използва като електронни акцептори) или аденил сулфат редуктаза (когато се използва сулфат) или други ензими.

Ферментация - ензимно разлагане на въглеродсъдържащи органични съединения при анаеробни условия, което се случва с освобождаването на енергия. В този процес акцепторът на водород са органични съединения, образувани в реакции на окисление.

Както Л. Пастьор установява през 1861 г., „животът е възможен без кислород, поради ферментацията. Ферментацията е начин бактериите да съществуват без въздух. " Според съвременните концепции живите организми са възникнали по времето, когато в земната атмосфера не е имало кислород. Следователно ферментацията е най-простата форма на биологично окисление, която гарантира, че енергията, необходима за живота, се получава при анаеробни условия. Въпреки това, енергийната мощност по време на ферментацията е значително по-малка, отколкото при аеробно дишане.

Известни са няколко вида ферментация. Всеки от тях дава специфични крайни продукти и е характерен за отделна група микроорганизми. Хората използват продукти на ферментация на практика от древни времена, но истинската причина за това явление е установена от Л. Пастьор едва през 1861 г. Той открива три основни типа ферментация: алкохолна, млечна киселина и маслена киселина.

Ферментацията може да бъде схематично представена на два етапа.

един). Гликолитично разграждане на въглехидратите до пировиноградна киселина. Това е окислителната част на ферментацията:

Фигура: 37. Схема на трансформация на пирувата в процесите на дишане и ферментация

Млечнокисела ферментация

Млечнокисела ферментация- анаеробна конверсия на въглехидратите под действието на микроорганизми с образуването на значителни количества млечна киселина в околната среда.

Млечнокиселите бактерии не са еднородни в морфологично отношение. Тази група включва грам-положителни неспорови пръчки (Bact.bulgaricum, Bact.caucasicum) и стрептококи (Str.lactis acidi, Str.gollandicus, Str.diacetilactis).

По време на млечнокиселата ферментация пируватът се редуцира до лактат. Водородът се транспортира чрез намален NAD:

Ако пируватът се образува по гликолитичния път, тогава лактатът ще бъде единственият ферментационен продукт.

Въз основа на процеса на млечнокисела ферментация се основава производството на такива млечнокисели продукти като подквасено мляко, кефир, ацидофилус, както и закваски от хляб и квас, кисело зеле, краставици, фуражни силози.

Алкохолна ферментация

Алкохолна ферментация - ферментацията на въглехидрати под въздействието на микроорганизми до етилов алкохол и въглероден диоксид с образуване на малки количества от някои междинни продукти (глицерин, ацеталдехид). Алкохолната ферментация се извършва от дрожди, мукор гъби и някои бактерии.

Процесът следва гликолитичния път.

В алкална среда вместо етилов алкохол се образуват глицерин и ацеталдехид:

Алкохолната ферментация се използва за производството на алкохол, глицерин, различни вина, вкл. шампанско, бира и коняк, в хлебопекарна.