Fermentacija (etanol)

{\displaystyle {\ce {ADP}}} — U fermentaciji etanola, (1) jedan molekul glukoze se razlaže u dva molekula piruvata. Energija ove egzotermne reakcije se koristi za vezivanje neorganski fosfata na ${\ce {ADP}}$ i konvertovanje ${\ce {NAD+}}$ u ${\ce {NADH}}$ . (2) Dva piruvata se zatim razlažu u dva acetaldehida i otpoštaju se dva molekula ${\ce {CO2}}$ kao nusproizvod. (3) Dva acetaldehida se zatim konvertuju do dva molekula etanola koristeći vodonične jone iz ${\ce {NADH}}$ , uz konvertovanje ${\ce {NADH}}$ nazad u ${\ce {NAD+}}$ .

Fermentacija etanola, ili alkoholna fermentacija, alkoholno vrenje, je biohemijski proces u kome se konvertuju šećeri kao što su glukoza, fruktoza, i saharoza u ćelijsku energiju, pri čemu se formira etanol i ugljen-dioksid kao nusproizvodi. Pošto kvasci izvode ovu konverziju u odsustvu kiseonika, alkoholna fermentacija se smatra anaerobnim procesom. Ona se isto tako odvija u nekim vrstama ribe (uključujući zlatnog karaša i šarana), kod kojih (zajedno sa fermentacijom mlečne kiseline) ona pruža energiju pri oskudici kiseonika.^[1]

Fermentacija etanola ima mnoštvo primena, uključujući produkciju alkoholnih pića, bioetanola, i pripremu hleba.

Biohemijski proces fermentacije saharoze

Laboratorijski sud koji se koristi za fermentaciju slame.

Sledeće hemijske jednačine sumiraju fermentaciju saharoze ( ${\ce {C12H22O11}}$ ) u etanol ( ${\ce {C2H5OH}}$ ). Alkoholnom fermentacijom se konvertuje jedan mol glukoze u dva mola etanola i dva mola ugljen-dioksida, i pri tome se formiraju dva mola ${\ce {ATP}}$ .

Sveukupna hemijska formula alkoholne fermentacije je:

{\ce {C6H12O6 -> 2 C2H5OH + 2 CO2}}

Saharoza je dimer molekula glukoze i fruktoze. U prvom koraku alkoholne fermentacije, enzim invertaza preseca glikozidnu vezu između molekula glukoze i fruktoze.

{\ce {C12H22O11 + H2O + invertaza -> 2 C6H12O6}}

Nakon toga svaki glukozni molekul se razlaže u dva molekula piruvata u procesu poznatom kao glikoliza.^[2] Glikoliza se sumira jednačinom:

{\ce {C6H12O6 + 2 ADP + 2 P_i + 2 NAD+ -> 2 CH3COCOO^- + 2 ATP + 2 NADH + 2 H2O + 2 H+}}

${\ce {CH3COCOO^-}}$ je piruvat, a ${\ce {Pi}}$ je neorganski fosfat. Na kraju se piruvat konvertuje u etanol i ${\ce {CO2}}$ u dva stupnja, pri čemu se regeneriše oksidovani ${\ce {NAD+}}$ koji je neophodan za glikolizu:

{\ce {CH3COCOO^- + H+ -> CH3CHO + CO2}}

je katalizovano pyruvatnom dekarboksilazom

{\ce {CH3CHO + NADH + H+ -> C2H5OH + NAD+}}

Ova reakcija je katalizovana alkoholnom dehidrogenazom (ADH1 u pekarskom kvascu).^[3]

Kao što je prikazano jednačinom reakcije, glikoliza uzrokuje redukciju dva molekula ${\ce {NAD+}}$ do ${\ce {NADH}}$ . Dva molekula ${\ce {ADP}}$ se isto tako konvertuju do dva molekula ${\ce {ATP}}$ i dva molekula vode putem fosforilacije supstratnog nivoa.

Reference

^ Waarde, Aren van; G. Van den Thillart; Verhagen, Maria (1993). „Ethanol Formation and pH-Regulation in Fish”. Surviving Hypoxia. стр. 157−170. ISBN 978-0-8493-4226-4.
^ Stryer, Lubert (1975). Biochemistry. W. H. Freeman and Company. ISBN 978-0-7167-0174-3.
^ Raj SB, Ramaswamy S, Plapp BV. „Yeast alcohol dehydrogenase structure and catalysis.”. Biochemistry. 53: 5791—803. PMC 4165444 . PMID 25157460. doi:10.1021/bi5006442.