Брожение (часть 2).
В прошлый раз мы рассмотрели основные отличия брожения от дыхания и фототрофии, а также познакомились с донорами и акцепторами электронов. Теперь рассмотрим, что происходит внутри живой клетки во время брожения.

Как вы, наверное, помните, брожение это способ клетки выживать в ситуации, когда снаружи клетки много веществ богатых энергией, а акцепторов снаружи клетки нет. Эту ситуацию можно сравнить с кризисом, когда фирма купила много товара, а продать товар некому, покупателей нет. Но и для такой ситуации природа придумала решение. Раз внешнего покупателя нет, то нужно создать внутреннего "покупателя". В экономике аналогом такой схемы наверное будет внутреннее субсидирование в советском стиле или выдача зарплаты сотрудникам продукцией самого предприятия.

Клетка выполняет хитрый трюк - сначала глюкоза окисляется и расщепляется на 2 молекулы пирувата. При этом электроны и протон, полученные от глюкозы, сбрасываются на специальную молекулу - переносчик энергии (NAD+ на схеме ниже), которая восстанавливается до NADH. Но что делать когда все эти переносчики энергии будут "заполнены"? В случае дыхания электроны с переносчика энергии были бы сброшены на кислород (внешний акцептор). В случае брожения, когда все переносчики будут заполнены, то реакция остановится, поэтому нужно найти куда "складировать" электроны. Чтобы "затоваривания" не произошло клетка сбрасывает электроны с переносчика на молекулу пирувата, который образовался в первой части разложения глюкозы. При этом пируват превращается в лактат (молочную кислоту), а NADH окисляется до NAD+ и снова готов к участию в первой части реакции.

Таким образом, глюкоза сначала окисляется до пирувата, а потом восстанавливается до лактата. Это совсем не эффективно по сравнению с дыханием, но в целом баланс энергии для клетки положительный. Самое главное, что это позволяет клеткам выживать в условиях, где есть много органики, но нет внешних акцепторов электронов (кислорода и других окисленных соединений). Такие условия часто возникают в донных осадках озер и морей, во влажной почве, в кишечнике животных, внутри плодов растений и т.д. Эти местообитания очень благоприятны для развития бродильщиков, а человек уже научился использовать их для своих целей. Условия внутри ферментационного танка как раз таковы - много органики и нет кислорода. Если же предоставить внутрь ферментера доступ кислорода, то сразу же начнется развитие дышащих микроорганизмов и ферментация не будет происходить.

В следующих постах рассмотрим разнообразие типов брожений и чем они отличаются друг и друга.

И традиционный вопрос - все ли понятно, где нужны пояснения?