תסיסה לקטית: תהליך שלב אחר שלב ודוגמאות - ביולוגיה - 2025

תסיסה לקטית , הידוע גם בשם תסיסה חומצה לקטית היא תהליך של סינתזה של ATP ב בהיעדר חמצן כי לבצע כמה מיקרואורגניזמים, כולל סוג של חיידק הנקרא "חיידקים חומצה לקטית", אשר מסתיים עם הפרשת חומצה חֲלָבִי.

זה נחשב לסוג של "נשימה" אנאירובית ומתבצע גם על ידי כמה תאי שריר אצל יונקים כאשר הם עובדים קשה ובמהירות גבוהה, גדולים יותר מיכולת העברת החמצן של מערכות הריאה והקרדיווסקולרי.

ערכת תסיסה לקטית (מקור: Sjantoni / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) דרך Wikimedia Commons ושונו על ידי Raquel Parada Puig)

המונח "תסיסה", באופן כללי, מתייחס להשגת אנרגיה (בצורה של ATP) בהיעדר חמצן, כלומר באנאירוביוזה, ותסיסה לקטית מתייחסת לסינתזה של ATP והפרשת חומצה. חומצה לקטית באנאירוביוזה, כתוצרים של חילוף חומרים גלוקוז.

משוואה לייצור חומצות חלב מגלוקוזה.

חיידקי חומצה לקטית

האדם ניצל את היתרונות של תסיסה לקטית לייצור מזון ולשימורו במשך זמן רב וללא ספק, חיידקי חומצה לקטית הם עמוד תווך למטרה זו.

אלה שייכים לקבוצה די הטרוגנית של חיידקים, שלרוב, הם בעלי צורה של קוקי וביסילי; הם חיידקים גראם-חיוביים, שאינם מייצרים קטלאז, לא חריצים, חסרי תנועה ואנאירוביים, המסוגלים לסנתז חומצה לקטית מפירובט הנוצרת במסלול הגליקוליטי.

הם שייכים לז'אנרים שונים, ביניהם Pediococcus, Leuconostoc, Oenococcus ו- Lactobacillus, ובתוכם ישנם מינים הומופרפטיביים והטרו-פרפרטיביים.

חיידקי חומצה לקטית הומופרמנטרית מייצרים, עבור כל מולקולת גלוקוז שהם צורכים, שתי מולקולות של חומצת חלב; לעומת זאת, מייצרים מולקולה אחת של חומצה לקטית ואחרת של פחמן דו חמצני או אתנול.

תהליך תסיסה לקטית (שלב אחר שלב)

תסיסה של חומצה לקטית מתחילה בתא (חיידקי או שריר) הצורך גלוקוז או סוכר או פחמימה קשורים. "צריכה" זו מתרחשת באמצעות גליקוליזה.

- מסלול גליקוליטי

השקעה ב- ATP

בתחילה, 2 ATP מושקעים עבור כל מולקולת גלוקוזה הנצרכת, שכן היא מנוזל על ידי האנזים הקסוקינאז, ומניב גלוקוז 6-פוספט, המונמרז לפרוקטוז 6-פוספט (אנזים איזומרז גלוקוז 6-P) ומוזרק חזרה לפרוקטוז 1 , 6-ביספוספט (אנזים פוספרופוקוקינאז).

מאוחר יותר, "פרוקטוז 1,6-ביספוספט" נחתך לשניים כדי לשחרר שני פוספט טריוס המכונה גליצראלדהיד 3-פוספט ודיהידרוקסיצטון פוספט, תגובה המונזזת על ידי אנזים אלדולאז.

שני סוכרים זרחןיים בעלי פחמן בעל 3 פחמן הינם ניתנים להמרה זה בזה על ידי איזומרז אנתרוז פוספט איזומרז, כך שנחשב כי עד לנקודה זו, כל מולקולת גלוקוזה הנצרכת מומרת לשתי מולקולות של 3-פוספטים של glyceraldehde המוזרקות ל 1,3-ביספוספוגליצרט.

התגובה לעיל מנותזת על ידי אנזים הנקרא גליצראלדהיד 3-פוספט dehydrogenase (GAPDH), הדורש נוכחות של "הכוח המפחית" של הקופקטור NAD + שבלעדיו הוא אינו יכול לתפקד.

ייצור ATP

בנקודה זו של המסלול נצרך 2 ATP לכל מולקולת גלוקוזה, אך שתי מולקולות אלה "מוחלפות" בתגובה המונזזת על ידי האנזים פוספוגליצרט קינאז, שבאמצעותו מומר כל 1,3-ביספוספוגליצרט ל- 3-פוספוגליצרט. ו- 2ATP מסונתזים.

כל 3-פוספוגליצרט מומר ל- 2-פוספוגליצרט על ידי מוטאז אנזים פוספוגליצרט וזה, בתורו, משמש מצע לאנולאז האנזים, שמייבש אותו וממיר אותו לפוספינולפירובט.

עם כל מולקולת גלוקוזה שנצרכת, מייצרות 2 מולקולות פירובט ו -2 מולקולות של ATP, מכיוון שפוספינולפירובט הוא מצע לאנזים פירובט קינאז, המזרז את העברת קבוצת זרחן מפוספינולפירובט למולקולה של ADP, המייצר ATP .

- תסיסה לקטית והתחדשות NAD +

פירובט, מולקולת 3 פחמן, מומרת לחומצה לקטית, מולקולה 3-פחמית נוספת, דרך תגובה הפחתה הצורכת מולקולה אחת של NADH עבור כל מולקולה של פירובאט, ומחזרת את ה- NAD + ההפוך בתגובה הגליקוליטית. מסונן על ידי GAPDH.

החלפת מולקולות NAD + המשמשות אינה מובילה לייצור נוסף של מולקולות ATP, אלא מאפשרת למחזור הגליקוליטי לחזור על עצמו (כל עוד יש פחמימות זמינות) ומייצר 2 ATP לכל גלוקוז שנצרך.

התגובה מנותזת על ידי אנזים הנקרא לקטט דה-הידרוגנאז והולכת למשהו כזה:

2C3H3O3 (פירובט) + 2 NADH → 2C3H6O3 (חומצה לקטית) + 2 NAD +

דוגמאות לתהליכים בהם מתרחש תסיסה לקטית

- בתאי שריר

תסיסה של חומצות חלב בתאי השריר שכיחה לאחר אימון לאחר מספר ימי חוסר פעילות. זה ניכר כי עייפות וכאבים שרירים שחווה הספורטאי קשורים לנוכחות חומצה לקטית בתאים.

תמונה על ידי 5132824 באתר www.pixabay.com

עם התעמלות תאי שריר ומאגרי החמצן מתרוקנים (מערכות הלב וכלי הדם והנשימה אינן מסוגלות להתמודד עם העברת החמצן הדרושה), הן מתחילות להתסוס (לנשום ללא חמצן) ומשחררות חומצה לקטית שיכולה להצטבר.

- מוצרי מזון

תסיסה של חומצות לקטיות המתבצעות על ידי מינים שונים של חיידקים ופטריות משמשת את האדם ברחבי העולם לייצור סוגי מזון שונים.

מטבוליזם זה, המאופיין במיקרואורגניזמים שונים, חיוני לשימור וייצור כלכלי של כמויות גדולות של מזון, שכן pH החומציות המושגת על ידיהם מעכב בדרך כלל את צמיחתם של מיקרואורגניזמים אחרים שעלולים להזיק או פתוגניים.

מזונות אלו כוללים יוגורט, כרוב כבוש (כרוב מותסס), חמוצים, זיתים, ירקות כבושים שונים, סוגים שונים של גבינה וחלב מותסס, מי קפיר, כמה בשרים מותססים ודגנים, בין היתר.

היוגורט

יוגורט הוא מוצר מותסס שמקורו בחלב ומיוצר בזכות התסיסה של נוזל זה ממקור בעלי חיים על ידי סוג של חיידקי חומצה לקטית, בדרך כלל ממין Lactobacillus bulgaricus או Lactobacillus acidophilus.

יוגורט (תמונה מאת kamila211 באתר www.pixabay.com)

מיקרואורגניזמים אלה ממירים את הסוכרים הקיימים בחלב (כולל לקטוז) לחומצה לקטית, ולכן ה- pH יורד (הופך להיות חומצי) בנוזל זה, ומשנה את טעמו ומרקמו. המרקם המוצק או הנוזלי של סוגים שונים של יוגורט תלוי בשני דברים:

1. מייצור מקביל של אקסופוליסכרידים על ידי חיידקים תסיסים, המשמשים כסוכני עיבוי
2. מקרישה שנובעת מנטרול מטענים שליליים על חלבוני חלב, כתוצאה מהשינוי ב- pH הנוצר כתוצאה מייצור חומצה לקטית, מה שהופך אותם לבלתי פתירים לחלוטין.

ירקות מותססים

בקבוצה זו אנו יכולים למצוא מוצרים כמו זיתים השמורים במי מלח. כמו כן כלולים תכשירים על בסיס כרוב כמו כרוב כבוש או קימצ'י קוריאני, כמו גם גרקינס מוחמצים וג'לפנו מקסיקני.

בשרים מותססים

נקניקיות כמו צ'וריסו, פואט, סלמי וסופרסאטה כלולות בקטגוריה זו. מוצרים המאופיינים בטעמיהם הספציפיים בנוסף ליכולת השימור הגבוהה שלהם.

דגים ותוססים מותססים

הוא כולל סוגים שונים של דגים ורכיכה שמתוססים בדרך כלל מעורבבים עם פסטה או אורז, כמו שקורה לפלא ראא בתאילנד.

קטניות מותססות

תסיסה לקטית המיושמת על קטניות היא מנהג מסורתי בחלק ממדינות אסיה. מיסו, למשל, הוא משחה העשויה מפולי סויה מותססים.

זרעים מותססים

במטבח האפריקאי המסורתי, יש מגוון רחב של מוצרים העשויים מזרעים מותססים כמו סומבלה או קנקי. מוצרים אלה כוללים כמה תבלינים ואפילו יוגורטים העשויים מדגנים.

הפניות

1. Beijerinck, MW, על תסיסה של חומצת חלב בחלב., בתוך: KNAW, Proceedings, 10 I, 1907, Amsterdam, 1907, pp. 17-34.
2. Munoz, R., Moreno-Arribas, M., and de las Rivas, B. (2011). חיידקי חומצה לקטית. מיקרוביולוגיה יין מולקולרי, מהדורה ראשונה; קרסקוסה, אב, מוניוז, ר., גונזלס, ר., אדס, 191-226.
3. מועצת המחקר הארצית. (1992). יישומים של ביוטכנולוגיה במזון מותסס מסורתי. הוצאת האקדמיות הלאומיות.
4. נלסון, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). עקרונות הלינגר של הביוכימיה. מקמילן.
5. Soult, A. (2019). כימיה LibreTexts. הוחזר ב- 24 באפריל 2020 מ- chem.libretexts.org
6. ווידיאסטוטי, ינטיאטי ורוהמטוסוליהאט, רוהמטוסוליהאט ופבריסיאנטוזה, אנדי. (2014). תפקידם של חיידקי חומצה לקטית בתסיסה של חלב. מדעי המזון והתזונה. 05. 435-442. 10.4236 / fns.2014.54051.