PENAPAIAN LAKTIK: PROSES DAN CONTOH LANGKAH DEMI LANGKAH - BIOLOGI - 2026

The penapaian laktik , juga dikenali sebagai penapaian asid laktik adalah proses sintesis ATP dalam yang ketiadaan oksigen yang melaksanakan beberapa mikroorganisma, termasuk sejenis bakteria yang dipanggil "bakteria asid laktik", yang berakhir dengan perkumuhan asid laktik.

Ia dianggap sebagai sejenis "pernafasan" anaerob dan juga dilakukan oleh beberapa sel otot pada mamalia ketika mereka bekerja keras dan pada kecepatan tinggi, lebih besar daripada kapasiti pengangkutan oksigen sistem paru dan kardiovaskular.

Skema penapaian laktik (Sumber: Sjantoni / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) melalui Wikimedia Commons dan diubah suai oleh Raquel Parada Puig)

Istilah “fermentasi”, secara umum, merujuk kepada memperoleh tenaga (dalam bentuk ATP) tanpa adanya oksigen, iaitu dalam anaerobiosis, dan fermentasi laktik merujuk kepada sintesis ATP dan perkumuhan asid. asid laktik dalam anaerobiosis, sebagai produk metabolisme glukosa.

Persamaan penghasilan asid laktik dari glukosa.

Bakteria asid laktik

Manusia telah memanfaatkan manfaat fermentasi laktik untuk pengeluaran dan pengawetan makanan sejak sekian lama dan, tanpa keraguan, bakteria asid laktik adalah tonggak asas untuk tujuan ini.

Ini tergolong dalam kumpulan bakteria yang cukup heterogen yang biasanya mempunyai bentuk cocci dan bacilli; Mereka adalah bakteria Gram-positif, penghasil non-katalase, non-sporulasi, tidak bergerak dan anaerob, mampu mensintesis asid laktik dari piruvat yang terbentuk oleh jalur glikolitik.

Mereka tergolong dalam genera yang berbeza, di antaranya Pediococcus, Leuconostoc, Oenococcus dan Lactobacillus, di mana terdapat spesies homofermentatif dan heterofermentatif.

Bakteria asid laktik homofermentatif menghasilkan, untuk setiap molekul glukosa yang mereka makan, dua molekul asid laktik; Bakteria asid laktik heterofermentatif, sebaliknya, menghasilkan satu molekul asid laktik dan satu lagi karbon dioksida atau etanol, misalnya.

Proses penapaian laktik (langkah demi langkah)

Penapaian asid laktik bermula dengan sel (bakteria atau otot) yang menggunakan glukosa atau beberapa gula atau karbohidrat yang berkaitan. "Penggunaan" ini berlaku melalui glikolisis.

- Laluan glikolitik

Pelaburan ATP

Pada mulanya, 2 ATP dilaburkan untuk setiap molekul glukosa yang dimakan, kerana difosforilasi oleh enzim heksokinase untuk menghasilkan glukosa 6-fosfat, yang diisomerkan menjadi fruktosa 6-fosfat (enzim isomerase glukosa 6-P) dan difosforilasi kembali ke fruktosa 1 , 6-bifosfat (enzim phosphofructokinase).

Kemudian, fruktosa 1,6-bifosfat "dipotong" separuh untuk melepaskan dua triose fosfat yang dikenali sebagai gliseraldehid 3-fosfat dan dihydroxyacetone fosfat, suatu reaksi yang dikatalisis oleh enzim aldolase.

Kedua-dua gula fosforilasi 3-karbon ini saling bertukar antara satu sama lain oleh isomerase triose fosfat enzim, sehingga dianggap bahawa, hingga saat ini, setiap molekul glukosa yang dimakan ditukar menjadi dua molekul 3-fosfat gliseraldehid yang difosforilasi menjadi 1,3-bifosfogliserat.

Reaksi di atas dikatalisis oleh enzim yang disebut gliseraldehid 3-fosfat dehidrogenase (GAPDH), yang memerlukan kehadiran "daya pengurangan" kofaktor NAD +, tanpanya ia tidak dapat berfungsi.

Pengeluaran ATP

Pada titik ini dalam rute, 2 ATP telah digunakan untuk setiap molekul glukosa, tetapi kedua molekul ini "diganti" oleh reaksi yang dikatalisis oleh enzim fosfogliserat kinase, di mana setiap 1,3-bifosfogliserat diubah menjadi 3-fosfogliserat. dan 2ATP disintesis.

Setiap 3-phosphoglycerate diubah menjadi 2-phosphoglycerate oleh enzim phosphoglycerate mutase dan ini, pada gilirannya, berfungsi sebagai substrat untuk enzim enolase, yang mengeringkannya dan mengubahnya menjadi phosphoenolpyruvate.

Dengan setiap molekul glukosa yang dimakan, 2 molekul piruvat dan 2 molekul ATP dihasilkan, kerana phosphoenolpyruvate adalah substrat untuk enzim piruvat kinase, yang menjadi pemangkin pemindahan kumpulan fosforil dari fosfoenolpyruvate ke molekul ADP, menghasilkan ATP .

- Penapaian laktik dan penjanaan semula NAD +

Pyruvate, molekul 3-karbon, diubah menjadi asid laktik, molekul 3-karbon yang lain, melalui reaksi penurunan yang menggunakan satu molekul NADH untuk setiap molekul piruvat, menjana semula NAD + "terbalik" dalam reaksi glikolitik. dimangkin oleh GAPDH.

Penggantian molekul NAD + yang digunakan tidak menyebabkan pengeluaran tambahan molekul ATP, tetapi memungkinkan kitaran glikolitik berulang (selagi ada karbohidrat yang ada) dan 2 ATP dihasilkan untuk setiap glukosa yang dimakan.

Reaksi ini dikatalisis oleh enzim yang disebut lactate dehydrogenase dan berlaku seperti ini:

2C3H3O3 (piruvat) + 2 NADH → 2C3H6O3 (asid laktik) + 2 NAD +

Contoh proses di mana penapaian laktik berlaku

- Dalam sel otot

Penapaian asid laktik pada sel otot adalah perkara biasa setelah bersenam setelah beberapa hari tidak aktif. Ini terbukti kerana keletihan otot dan kesakitan yang dialami atlet dikaitkan dengan kehadiran asid laktik di dalam sel.

Gambar oleh 5132824 di www.pixabay.com

Ketika sel-sel otot bersenam dan simpanan oksigen habis (sistem kardiovaskular dan pernafasan tidak dapat mengatasi pengangkutan oksigen yang diperlukan), mereka mula melakukan fermentasi (bernafas tanpa oksigen), melepaskan asid laktik yang dapat terkumpul.

- Produk makanan

Penapaian asid laktik yang dilakukan oleh pelbagai jenis bakteria dan kulat digunakan oleh manusia di seluruh dunia untuk pengeluaran pelbagai jenis makanan.

Metabolisme ini dengan ciri mikroorganisma yang berbeza sangat penting untuk pemeliharaan ekonomi dan pengeluaran sejumlah besar makanan, kerana pH asid yang dicapai oleh mereka secara amnya menghalang pertumbuhan mikroorganisma lain yang berpotensi berbahaya atau patogen.

Makanan ini termasuk yogurt, sauerkraut (kubis fermentasi), acar, zaitun, sayur acar yang berlainan, berbagai jenis keju dan susu fermentasi, air kefir, beberapa daging dan bijirin yang ditapai, antara lain.

Yogurt

Yogurt adalah produk fermentasi yang berasal dari susu dan dihasilkan berkat penapaian cecair asal haiwan ini oleh sejenis bakteria asid laktik, umumnya dari spesies Lactobacillus bulgaricus atau Lactobacillus acidophilus.

Yogurt (Gambar oleh kamila211 di www.pixabay.com)

Mikroorganisma ini mengubah gula yang terdapat dalam susu (termasuk laktosa) menjadi asid laktik, sehingga pH menurun (menjadi berasid) dalam cecair ini, mengubah rasa dan teksturnya. Tekstur yogurt yang lebih kukuh atau cair bergantung pada dua perkara:

1. Dari pengeluaran bersamaan exopolysaccharides oleh bakteria fermentasi, yang bertindak sebagai agen penebalan
2. Dari pembekuan yang dihasilkan dari peneutralan cas negatif pada protein susu, sebagai akibat dari perubahan pH yang dihasilkan oleh pengeluaran asid laktik, yang menjadikannya benar-benar tidak larut

Sayuran yang diperam

Dalam kumpulan ini kita dapat mencari produk seperti zaitun yang diawetkan dalam air garam. Termasuk juga penyediaan berasaskan kubis seperti sauerkraut atau kimchi Korea, seperti jeruk nipis dan jalapeno Mexico.

Daging yang diperam

Sosej seperti chorizo, fuet, salami dan sopressatta termasuk dalam kategori ini. Produk yang dicirikan oleh rasa khasnya selain keupayaan pengawetan yang tinggi.

Ikan dan kerang yang diperam

Ini termasuk berbagai jenis ikan dan kerang yang biasanya difermentasi dicampur dengan pasta atau beras, seperti halnya Pla raa di Thailand.

Kekacang yang diperam

Penapaian laktik pada kekacang adalah amalan tradisional di beberapa negara Asia. Miso, misalnya, adalah pes yang diperbuat daripada kacang soya yang diperam.

Biji yang diperam

Dalam masakan tradisional Afrika, terdapat pelbagai jenis produk yang dibuat dari biji fermentasi seperti sumbala atau kenkei. Produk ini merangkumi beberapa perasa dan juga yogurt yang diperbuat daripada bijirin.

Rujukan

1. Beijerinck, MW, On fermentasi asid laktik dalam susu., Dalam: KNAW, Prosiding, 10 I, 1907, Amsterdam, 1907, hlm. 17-34.
2. Munoz, R., Moreno-Arribas, M., & de las Rivas, B. (2011). Bakteria asid laktik. Mikrobiologi Anggur Molekul, edisi pertama; Carrascosa, AV, Muñoz, R., González, R., Eds, 191-226.
3. Majlis Penyelidikan Negara. (1992). Aplikasi bioteknologi dalam makanan fermentasi tradisional. Akhbar Akademi Negara.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip biokimia Lehninger. Macmillan.
5. Soult, A. (2019). LibreTexts Kimia. Diakses pada 24 April 2020, dari chem.libretexts.org
6. Widyastuti, Yantyati & Rohmatussolihat, Rohmatussolihat & Febrisiantosa, Andi. (2014). Peranan Bakteria Asid Laktik dalam Fermentasi Susu. Sains Makanan dan Pemakanan. 05. 435-442. 10.4236 / fn.2014.54051.