Meccanismo di respirazione anaerobica e il suo processo di fermentazione
Meccanismo di respirazione anaerobica e il suo processo di fermentazione!
La respirazione anaerobica è sinonimo di fermentazione. Si chiama anche respirazione intermolecolare.
Qui i carboidrati vengono degradati in due o più molecole semplici senza l'uso dell'ossigeno come ossidante. Nella respirazione anaerobica (fermentazione) il carbonio-scheletro della molecola di glucosio non viene mai completamente rilasciato come CO 2 e in alcuni potrebbe non apparire del tutto. Non richiede mitocondri e si completa nel citoplasma.
La ragione per credere che i due processi, la fermentazione e la respirazione anaerobica sono identici, sono:
1. Gli zuccheri esosi sono substrati respiratori in entrambi.
2. I principali prodotti finali sono uguali (CO 2 e C 2 H g OH) in entrambi i casi.
3. Gli stessi sistemi enzimatici guidano entrambi i processi.
4. L'acido piruvico e l'acetaldeide si formano come intermedi in entrambi i processi.
5. Entrambi i processi sono accelerati dall'aggiunta di fosfato.
Ma bisogna menzionare che la fermentazione è un processo in vitro, che si riferisce a un evento al di fuori di un sistema vivente mentre la respirazione anaerobica è un processo cellulare, che si verifica in vivo. Anche l'energia prodotta durante la fermentazione è totalmente persa sotto forma di calore, ma l'energia prodotta durante la respirazione anaerobica, almeno in parte, viene intrappolata nell'ATP.
Il termine respirazione anaerobica è spesso usato in connessione con organismi superiori dove si verifica nelle radici di piante registrate dall'acqua, muscoli di animali e come modalità di respirazione supplementare in grandi quantità. La respirazione anaerobica è il nodo esclusivo della respirazione in alcuni vermi parassiti e microrganismi (ad es. Batteri, muffe). Nei microrganismi, il termine fermentazione è più comunemente usato dove la respirazione anaerobica è conosciuta dopo il nome del prodotto come la fermentazione alcolica, la fermentazione dell'acido lattico.
1. Fermentazione alcolica etilica:
È abbastanza comune nei funghi (ad esempio, Rhizopns, lievito) e batteri. Il lievito può respirare sia aerobicamente che anaerobicamente. La respirazione anaerobica si verifica nella soluzione zuccherina se il fungo non è a contatto con l'atmosfera. Causa fermentazione In presenza di piruvato decarbossilasi e TPP (pirofosfato di tiamina), il piruvato viene scomposto per formare acetaldeide. Il biossido di carbonio viene rilasciato.
Nella seconda fase, l'acetaldeide viene ridotta all'alcol mediante alcol deidrogenasi. L'idrogeno è ottenuto da NADH-, prodotto durante l'ossidazione della gliceraldeide 3-fosfato in acido 1, 3-difosforoclorico in glicolisi.
Così da 1 molecola di glucosio si formano 2 molecole di acido piruvico e da 2 molecole di piruvato (acido piruvico) si producono 2 molecole di alcool etilico e 2 molecole di C0 2 . L'equazione generale è la seguente:
2. Fermentazione dell'acido lattico:
Meno familiare nelle piante più alte ma abbastanza comune nei tessuti animali, questa via conduce alla formazione di acido lattico. Una deidrogenasi lattica richiedente NADH provoca questa reazione. Il NADH richiesto per la reazione è prodotto in glicolisi.
Respirazione anaerobica alternata:
Il percorso EMP della glicolisi è senza dubbio il principale canale anaerobico ma non l'unico del metabolismo del glucosio. Esistono altri percorsi attraverso i quali il glucosio viene metabolizzato anaerobicamente sia nelle piante che nei tessuti animali. Due di questi sistemi hanno scoperto che lavorare nelle cellule sono la via del fosfato pentoso e la via di Entner Duodoroff.
I. Via del fosfato pentoso:
Diversamente chiamato Via di ossidazione diretta, Via del fosfato di Pentoso, Via di Warburg-Dickens e Essex Monophosphate Shunt, questa via metabolica era stata scoperta attraverso una serie di esperimenti di Lippman, Warburg (1935) e Dickens (1938). Successivamente Horacker (1955) e Racker (1954) elaborarono la sequenza di eventi nel percorso.
Si può considerare che la via del fosfato pentoso proceda in due fasi, una fase decarbossilativa e una successiva fase rigenerativa, ciao la prima fase, l'esoso viene convertito in un pentoso. Due reazioni, una decarbossilazione e due deidrogenazioni portano questo.
La NADP funziona come il coenzima in entrambe queste reazioni. Nella seconda fase, vi è una riorganizzazione dei pentosi formati nella fase I per produrre un esoso. Pertanto, in questo percorso non vi è scissione dell'esoso a triosi come nella glicolisi, e in PPP, NADP funge da coenzima e non da NAD come nella glicolisi.
Fase I. Fase decarbossilatativa:
1. Il glucosio-6-fosfato, che è il punto di partenza per il funzionamento di questa via, è ossidato a acido fosfo-gluconico mediante la mediazione della glucosio-6-fosfato deidrogenasi legata al NADP. Il magnesio funge da attivatore per questo enzima. La produzione di NADPH 2 segna la prima deidrogenazione in questa reazione.
2. L'acido 6-fosfogluconico è ossidato e decarbossilato mediante l'acido 6- fosfogluconico deidrogenasi legato al NADP. La reazione è attivata da Mg ++
La produzione di NADPH 2 è la deidrogenazione finale che si verifica lungo questa via.
Fase II. Fase Rigenerativa:
3. Qui, il ribosio-5-fosfato viene convertito nel suo isomero aldopentoso, ribosio-5-fosfato ed è mediato da fosfoisomerasi.
4. Parte del ribosio-5-fosfato formato nella reazione 2 viene isomerizzato in xilulosio-5-fosfato, chetopentoso. Questo viene effettuato da phosphoketopento-epimerase.
5. Ribosio-5-fosfato e Xilulosio-5-fosfato prodotti nelle reazioni 3 e 4 formano i substrati per questa reazione. L'enzima, transketolase, trasferisce il gruppo chetol da xilulosio-5-fosfato a ribosio-5-fosfato. Come risultato, si formano uno zucchero di keto a sette cariche, sedoeptulosio-7-fosfato e un triosio, gliceraldeide-3-fosfato. TPP e Mg ++ servono da cofattori per questo enzima.
6. Sedoheptulose-7-phosphate e glyceraldehyde-3-phosphate sono convertiti in fruttosio-fosfato e erythrose-4-phosphate dalla mediazione di transaldolase.
7. L'eritrosio-4-fosfato della reazione 6 e lo xilulosio-5-fosfato della reazione 4 reagiscono attraverso l'agente di transketolasi, formando fruttosio-6-fosfato e gliceraldeide-3-fosfato.
Alla fine, il fruttosio-6-fosfato formato nelle reazioni 6 e 7 e gliceraldeide-3-fosfato dalle reazioni 5 e 7, sono convertiti in glucosio-6-fosfato e questo è ulteriormente utilizzato per promuovere il percorso, fino a quando tutto il suo carbonio non va spento come C0 2 . Queste reazioni non fanno parte del percorso.
Pertanto il PPP può essere riassunto come segue:
2Glucosio - 6 - fosfato + 12 NADP + 6H 2 O -> 2 Glyceraldeide - 3 - fosfato + 12 NADPH 2 + ATP + 6CO 2
Significato della via del fosfato pentoso:
(a) I prodotti NADPH 2 generano una serie di reazioni che portano alla conversione del glucosio in acido piruvico da sorbitolo in acido malico e in fenilalanina in tirosina.
(b) NADH 2 svolge anche un ruolo chiave nella produzione di acidi grassi e steroidi.
(c) In questo ciclo vengono generati diversi intermedi metabolicamente importanti come ribosio-5-fosfato ed eritrosio-4-fosfato.
II. Entner Duodoroff Pathway:
In alcuni batteri come Azotobacter, l'enzima fosfofuctokinasi è assente. Tali organismi naturalmente non possono fosforilare il glucosio nel solito percorso EMP. Dissimolano il glucosio mediante una combinazione di via pentoso-fosfato e un tipo di reazione aldolasi come nella glicolisi.
Qui, il glucosio viene ossidato in acido 6-fosfogluconico, allo stesso modo della reazione 1 di PPP. Nella fase successiva, l'acido 6-fosfogluconico subisce una disidratazione e un cambiamento conformazionale, risultante in un fosfato di deossisugar oc-cheto che viene poi scisso in piruvato e fosfato di gliceraldeide. GAP viene convertito in acido piruvico. Questo percorso produce anche 2 acidi piruvici da una molecola di glucosio.
