Canlılar enerji elde etmek için genellikle oksijene ihtiyaç duyar. Ancak bazı bakteri ve arkeler oksijenin olmadığı ortamlarda da enerji üretebilir. Bu olaya oksijensiz solunum (anaerobik solunum) denir.
Oksijensiz solunum, oksijenli solunuma benzer şekilde gerçekleşir fakat burada oksijen yerine başka moleküller elektronları alır. Örneğin:
- Nitrat ()
- Sülfat ()
- Karbondioksit ()
- Demir iyonları ()
Oksijensiz solunumda enerji üretimi, oksijenli solunuma göre daha azdır. Çünkü kullanılan elektron alıcı moleküller, oksijen kadar güçlü değildir.
Fermantasyon
Fermantasyon, oksijen olmadan şekerlerin kısmen parçalanarak enerji (ATP) elde edildiği süreçtir. Fermantasyonun en önemli farkı, elektron taşıma zincirinin kullanılmamasıdır. Bu nedenle fermantasyon, anaerobik solunuma göre daha az ATP üretir.
Günlük hayatta fermantasyonu sıkça görürüz. Örneğin yoğurt, peynir, turşu ve ekmek yapımı fermantasyon sayesinde gerçekleşir.
Fermantasyon ile Oksijensiz Solunumun Karşılaştırılması
| Özellik | Fermantasyon | Anaerobik Solunum |
|---|---|---|
| Oksijen Kullanımı | Hayır | Hayır |
| ATP Üretim Şekli | Substrat düzeyi fosforilasyon | Elektron taşıma zinciri (oksijen yok) |
| Elektron Taşıma Zinciri (ETS) | Kullanılmaz | Kullanılır |
| ATP Üretim Miktarı | Düşük | Orta |
| Gerçekleştiği Yer | Prokaryot ve ökaryot hücre sitoplazması | Hücre zarı veya özel zar yapıları |
| Son Ürünler | Organik maddeler (etil alkol, laktik asit) | İnorganik maddeler (O₂ dışındaki moleküller) |
Fermantasyon Çeşitleri
Laktik Asit Fermantasyonu
İnsanlarda oksijen yetersiz olduğunda, örneğin çok hızlı koştuğumuzda kaslarda enerji ihtiyacını karşılamak için laktik asit fermantasyonu yapılır. Bu süreçte glikoz, piruvata, ardından da laktik asite dönüşür.
Latkik Asit Fermantasyonu şu şekilde ifade edilir:
Spor yaparken kaslarımız yeterince oksijen alamadığında, laktik asit birikir ve yorgunluk hissederiz. Dinlendiğimizde, laktik asit karaciğere taşınarak tekrar enerjiye dönüştürülür ve yorgunluk azalır.
Etil Alkol Fermantasyonu
Bazı bakteriler ve bira mayası, oksijen olmadığında etil alkol fermantasyonu yapar. Bu süreçte glikoz önce piruvata, ardından da etil alkol ve karbondioksit gazına dönüşür. Örneğin, ekmek yaparken hamurun kabarmasını sağlayan şey aslında maya hücrelerinin ürettiği karbondioksit gazıdır.
Etil alkol fermantasyonu basitçe şöyle ifade edilir:
Etil alkol fermantasyonuna bir diğer örnek olarak şarap yapımı verilebilir. Meyve suları fermante edildiğinde ortaya çıkan alkol içeceğe tadını verir.
Etil Alkol Fermantasyonu Nasıl Gerçekleşir?
Etil alkol fermantasyonu iki adımda gerçekleşir:
- Glikoz molekülü piruvata dönüşürken ATP ve NADH oluşur.
- Piruvattan önce karbondioksit ayrılır, sonra kalan molekül (asetaldehit), NADH tarafından etil alkole çevrilir. Böylece NAD⁺ yeniden oluşur ve süreç devam eder.
Etil Alkol ve Laktik Asit Fermantasyonu Karşılaştırması
| Laktik Asit Fermantasyonu | Etil Alkol Fermantasyonu |
|---|---|
| Laktik asit üretilir | Etil alkol üretilir |
| CO2 açığa çıkmaz | CO2 açığa çıkar |
| Son ürün 3 karbonludur | Son ürün 2 karbonludur |
| Kapalı ortam gaz basıncı değişmez | Kapalı ortam gaz basıncı artar |
