8.13: Fermentation
8.13: Fermentation
Most eukaryotic organisms require oxygen to survive and function adequately. Such organisms produce large amounts of energy during aerobic respiration by metabolizing glucose and oxygen into carbon dioxide and water. However, most eukaryotes can generate some energy in the absence of oxygen by anaerobic metabolism.
Aerobic respiration proceeds through a series of oxidation-reduction reactions that end when oxygen–the final electron acceptor–is reduced to water. In the absence of oxygen, this reaction cannot proceed. Instead, cells regenerate NADH produced during glycolysis by using an organic molecule, such as pyruvate, as the final electron acceptor. The process of using an organic molecule to regenerate NAD+ from NADH is called fermentation.
There are two types of fermentation based on the end products of the reaction: 1) lactic acid fermentation and 2) alcohol fermentation. In mammals, lactic acid fermentation takes place in red blood cells that cannot respire aerobically due to lack of mitochondria, as well as in skeletal muscles during strenuous exercise. It also occurs in certain bacteria, like those found in yogurt. In this reaction, pyruvate and NADH are converted to lactic acid and NAD+.
Alcohol fermentation is a two-step process. In the first step, pyruvate is converted to carbon dioxide and acetaldehyde. In the second step, acetaldehyde acts as an electron acceptor and is reduced to ethanol with concomitant conversion of NADH into NAD+. Overall, alcohol fermentation converts pyruvate and NADH into ethanol, carbon dioxide, and NAD+. Yeasts use alcohol fermentation to convert sugars into carbon dioxide and ethanol. This process is harnessed to produce alcoholic beverages such as beer and wine.
La plupart des organismes eucaryotes ont besoin d’oxygène pour survivre et fonctionner adéquatement. Ces organismes produisent de grandes quantités d’énergie pendant la respiration aérobie en métabolisant le glucose et l’oxygène en dioxyde de carbone et en eau. Cependant, la plupart des eucaryotes peuvent générer un peu d’énergie en l’absence d’oxygène par le métabolisme anaérobie.
La respiration aérobie procède à une série de réactions d’oxydation-réduction qui se terminent lorsque l’oxygène – l’accepteur d’électrons final – est réduit à l’eau. En l’absence d’oxygène, cette réaction ne peut pas se poursuivre. Au lieu de cela, les cellules régénèrent le NADH produit pendant la glycolyse à l’aide d’une molécule organique, comme le pyruvate, comme l’accepteur d’électrons final. Le processus d’utilisation d’une molécule organique pour régénérer nad+ de NADH est appelé fermentation.
Il existe deux types de fermentation basés sur les produits finaux de la réaction : 1) fermentation de l’acide lactique et 2) fermentation par alcool. Chez les mammifères, la fermentation de l’acide lactique a lieu dans les globules rouges qui ne peuvent pas respirer aérobie en raison du manque de mitochondries, ainsi que dans les muscles squelettiques pendant l’exercice intense. Il se produit également dans certaines bactéries, comme celles trouvées dans le yogourt. Dans cette réaction, pyruvate et NADH sont convertis en acide lactique et NAD+.
La fermentation de l’alcool est un processus en deux étapes. Dans la première étape, le pyruvate est converti en dioxyde de carbone et en acétaldéhyde. Dans la deuxième étape, l’acétaldéhyde agit comme un accepteur d’électrons et est réduit à l’éthanol avec la conversion concomitante de NADH en NAD+. Dans l’ensemble, la fermentation de l’alcool convertit le pyruvate et le NADH en éthanol, dioxyde de carbone et NAD+. Les levures utilisent la fermentation de l’alcool pour convertir les sucres en dioxyde de carbone et en éthanol. Ce procédé est exploité pour produire des boissons alcoolisées telles que la bière et le vin.
CH
DE