«Вопрос о том, что такое процесс брожения, давно будоражит мой ум» - такой комментарий к посту в канале загрузил меня примерно на неделю. С учетом объема современных знаний о брожении вопрос чрезвычайно сложный. Тем не менее, попробую описать эту тему простым языком. 

У организмов существует 3 способа получения энергии: дыхание, брожение и фототрофия. Для дыхания обязательно нужно, чтобы в среде присутствовало два вещества, восстановленное (донор) и окисленное (акцептор). Как аналогию можно привести торговлю. Живая клетка здесь выступает как торговец, который покупает товар по более низкой цене у донора и продает по более высокой цене акцептору. Чем больше разница между потенциалами донора и акцептора, тем больше энергии может достаться клетке. "Покупай дешево, продавай дорого".

Брожение в этой аналогии - это кризисная ситуация, когда товар куплен (донор есть), но покупателей (акцептора) нет. В итоге клетке приходится выкручиваться. Без покупателя по высокой цене товар не продашь, приходится кустарно делать простые товары и отдавать их по невысокой цене. В итоге прибыль очень небольшая, но если товара много, то как-то можно существовать. 

В сравнении с дыханием эффективность брожения меньше примерно в 15-19 раз. При дыхании клетка может полностью использовать молекулу глюкозы из 6 атомов углерода и разобрать ее до 6 молекул углекислого газа (с 1 атомом углерода в каждом). Тогда как при молочнокислом брожении из молекулы глюкозы образуется только 2 молекулы молочной кислоты (по 3 атома углерода в каждой). Соответственно и прибыльность этого процесса гораздо меньше.

Фототрофию я бы сравнил с государственной организацией, выполняющей социально значимые задачи. Заказчик (донор) здесь есть, а покупатель не нужен. Вместо прибыли, которую клетка получает при дыхании, все затраты энергии здесь покрываются солнечной энергией, но при этом клетка выполняет общественно значимую работу - превращает углекислый газ в глюкозу, а воду в кислород, которые могут использовать другие организмы. Интересно, что в случае оксигенного фотосинтеза в качестве донора клетка использует молекулу воды, которую кроме нее в качестве донора использовать никто не может. Действительно, фотосинтез это очень важная общественная функция )

В природе существует множество сочетаний этих трех типов энергетического метаболизма. Например дрожжи могут во время дыхания использовать сахара (донор) и окислять его кислородом воздуха (акцептор), но если нет кислорода, то дрожжи могут переходить на спиртовое брожение и из сахара получать спирт и углекислый газ (эффект Пастера). Зная эти особенности метаболизма можно выстраивать биотехнологическое производство. Чтобы получить много клеток дрожжей, в цистерну где живут дрожжи нужно подавать кислород. Потом эти дрожжи можно перенести в цистерну без кислорода, где они будут бродить и производить этанол. 

Вопрос - все ли понятно объяснил? 

В следующих постах буду разбирать как именно клетка при брожении выкручивается без "покупателя", где в природе обитают бродильщики, какие есть виды брожения и чем они отличаются, в чем разница между брожением, ферментацией и диспропорционированием. И предлагайте свои вопросы в комментариях.