Réactions de fermentation (تخمر)


...fermentation, تخمر, fermentation alcoolique, fermentation lactique
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Métabolisme des sucres carbohydrate metabolism أيض (استقلاب) السكريات
Fermentation Fermentation تخمر

Dans le métabolisme, la fermentation (تخمر) est une réaction de conversion de l'énergie chimique (ATP) contenue dans une source de carbone (souvent le glucose) en une autre forme d'énergie directement utilisable par la cellule en l'absence d'oxygène (milieu anaérobie).
On distingues deux types de fermentation: la fermentation alcoolique (générant le gaz CO2) et la fermentation lactique (générant l'acide actique)


Vidéo Fermentation et production d'énergie en anaérobie (version Fr):

Voir: la Vidéos version Ar sur la fermentation


تفاعلات التخمر
يعتبر التخمر نمطا من التفاعلات المؤدية لتحرير الطاقة في غياب الأكسيجين.

متى تلجأ الخلية لتحرير الطاقة بواسطة التخمر ؟
في حالة انعدام الأكسيجين، يتعذر عن الخلية تتمة تفاعلات التنفس (حلقة كريبس والتفسفر المؤكسد)، فتلجأ إلى التخمر حتى تأكسد جزيئات NADH,H+ وتسترجع الخلية مخزونها من NAD+ الضروري لإنتاج ATP، من جديد، داخل الجبلة الشفافة اعتمادا على هدم الجلوكوز (Glycolyse).


Quand la cellule opte-t-elle pour la fermentation ?
La cellule opte pour la fermentation quand l'oxygène (O2) fait défaut et les réactions de respiration (cycle de Krebs et phosphorylation oxydative) ne peuvent avoir lieu. Avec la fermentation, la cellule fait revenir son pouvoir réducteur sous forme NADH, H+, à une forme oxydée (NAD+) nécessaire pour continuer à produire une quantité limitée d'ATP dans le cytoplasme (2 ATP par molécule de glucose)


كم هي أنواع التخمر ؟
التخمر نوعان، تخمر كحولي (Fermentation alcoolique) و تخمر لبني (Fermentation lactique). باستطاعة البكتريا و الخميرة القيام بالنوعين من التخمر. للتخمر تطبيقات في مجال الصناعة الغذائية، نذكر منها صناعة الخبز (استغلال التخمر الكحولي) و صناعة بعض الألبان (استغلال التخمر اللبني).
التخمر الكحولي (Fermentation alcoolique) للخميرة
في حالة غياب الأكسيجين، تسترجع الخميرة محتواها من NAD+ بتحويل حمض البيروفيك إلى كحول من خلال مرحلتين:
- فصم كاربون من حمض البيروفيك ليصبح أستلدهيد، أو إتانال (Ethanal) مع فرز ثاني أكسيد الكاربون (CO2).
- اختزال الإتانال إلى إتانول بواسطة الطاقة الإختزالية (2 NADH +2 H+). التفاعلين هم كالتالي:

Ethanal + 2 CO2 <-- 2 Pyruvate
2 Ethanol + 2 NAD+ <-- 2 Ethanal + 2 NADH + 2 H+

يلعب إنزيم الكحول دهيدروجيناز (Alcool déshydrogénase) دورا هاما في هذا التفاعل. لكونه ينتج ثائي أكسيد الكاربون، يستعمل التخمر الكحولي في الصناعات الغذائية مثل الخبز، إذ يعطيه حجما أكبر.

التخمر اللبني (Fermentation lactique) للعضلة

من بين أمثلة التخمر اللبني، نورد التخمر الذي تقوم به العضلة في حالة غياب الأكسيجين، إذ تستعمل الخلايا الطاقة الاختزالية (2 NADH +2 H+) الناتجة عن انحلال الجلوكوز، لاختزال و تحويل حمض البيروفيك إلى حمض لبني (Acide lactique). في نفس الوقت،  تعيد الخلايا أكسدة حصيلتها من NADH إلى NAD+. ينتج عن تراكم الحمض اللبني في العضلة، ظهور أوجاع أثناء القيام بمجهود مكثف.

2 Lactate + 2 NAD+ <-- 2 Pyruvate + 2 NADH + 2 H+

Quels sont les types de fermentation ?

Il existe deux types de fermentation. La fermentation alcoolique et la fermentation lactique. Les bactéries et les levures sont capables de réaliser les deux types.

1. Cas de la fermentation alcoolique

La fermentation alcoolique se déroule en deux réactions dont 1/ Elimination d'un carbone du pyruvate (3 C) pour donner un acétaldéhyde (éthanal) et libération du gaz carbonique (CO2) et 2/ Réduction de l'éthanal en éthanol en présence du NADH qui se trouve oxydé. L'alcool déshydrogénase (ADH) joue un rôle capital dans la fermentation alcoolique. La fermentation alcoolique est utilisée dans l'industrie alimentaire (fabrication du pain) où le gaz CO2 permet la levée du pain.

2. Cas de la fermentation lactique

La fermentation lactique qui se produit dans le muscle lors d'un déficit en oxygène. Il en résulte l'acide lactique (créant douleur musculaire et fatigue). Ainsi, la cellule réutilise le pouvoir réducteur sous forme NADH, H+ pour réduire le pyruvate en lactate.

يعطي الرسم التالي مقارنة بين التخمر اللبني و التخمر الكحولي.

 تخمر, fermentation

إنزيم لكتات دهيدروجيناز (Lactate déshydrogénase) دورا هاما في هذا تفاعل التخمر اللبني الذي يعطي لمشتقات الألبان أكثر حموضة، لكونه ينتج الحمض اللبني (Acide lactique).

للمزيد أنظر كتاب علوم الحياة - بيوكيمياء


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