Запам’ятайте

Дисиміляція вуглеводів в організмі відбувається анаеробно, тобто шляхом бродіння або аеробним шляхом, тобто завдяки процесу дихання.

Найважливішими процесами бродіння є: спиртове, молочнокисле, маслянокисле бродіння.

Зверніть увагу

Дисиміляція органічних речовин у процесі дихання чи бродіння є не тільки джерелом енергії для даного організму, але й джерелом різних сполук, які утворюються як проміжні продукти бродіння чи дихання і використовуються організмом для численних синтетичних реакцій.

Спиртове бродіня лежить в основі ряду харчових виробництв (виробництво вина, пива, спирту, хліба).

Під час спиртового бродіння, яке здійснюється ферментативними системами клітин дріжджів, гексози розпадаються до етанолу та СО₂:

С₂Н₁₂О₆ 2 С₂Н₅ОН + 2 СО₂

Анаеробне (без кисню) перетворення гексоз супроводжується вивільненням енергії (234 кДж/моль).

Найбільш легко зброджується лактоза і фруктоза. Із дисахаридів найкращим субстратом спиртового бродіння є сахароза і мальтоза, але вони зброджуються лише після попереднього гідролізу до моносахаридів.

Під дією молочнокислих бактерій відбувається молочнокисле бродіння. При якому з однієї молекули гестози утворюється дві молекули молочної кислоти і вівільняється енергія (218 кДж):

С2н12о6  2сн3 – сн(он) – соон

Молочнокисле бродіння має важливе значення при виробництві молочнокислих продуктів, приготуванні квасу, хлібних заквасок і рідких дріжджів для хлібопечення, при квашенні капусти, огірків, при силосуванні кормів.

Молочнокислі бактерії поділяють на дві групи:

 гомоферментативні, які зброджують гексози до молочної кислоти;

 гетеро ферментативні, які крім молочної кислоти утворюють інші продукти, зокрема оцтову кислоту і етиловий спирт.

Маслянокислі бактерії викликають маслянокисле бродіння, сумарне рівняння якого має вигляд:

С₂Н₁₂О₆  2СН₃ – СН₂– СН₂– СООН +2СО₂

Побічними продуктами цього процесу є етиловий спирт, молочна та оцтова кислоти.

Баланс хімічних перетворень, що відбувається при аеробному диханні може бути виражено таким рівнянням:

С₂Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6Н₂О + 6СО₂

Процес супроводжується виділенням енергії (2870 кДж).

Одним із найважливіших факторів, що впливає на інтенсивність дихання, є вологість даного об’єкта.

Наприклад, зерно проса з вологістю 14-15,5% дихає в 2-4 рази інтенсивніше, ніж зерно сухе, що має вологість меншу, ніж 14%; сире зерно (з вологістю, що перевищує 17%) дихає в 20-30 разів інтенсивніше сухого. Тому сухе зерно добре зберігається і не підлягає самозігріванню, в той час як зерно вологе дихає інтенсивно, може дуже швидко зігрітись і зіпсуватись. Зерно пшениці, жита, а також насіння бобових культур (за винятком сої) починають різко підвищувати інтенсивність дихання після того як вологість насіння перевищить 14-15%.

На першій стадії аеробного і анаеробного розпаду вуглеводів утворюються фосфатні естери гексоз.

Наступний етап дисиміляції вуглеводів полягає в розриві карбонового ланцюга фруктозодифосфату і утворенні двох молекул фосфотріоз. Цю реакцію каталізує фермент альдолаза. Утворюється 3-фосфогліцериновий альдегід і фосфодіоксиацетон, які можуть взаємоперетворюватиьсь під дією ферменту триозофосфат-ізомерази.

Далі в процесі бродіння чи дихання перетворюється 3-фосфогліцериновий альдегід. Він під дією ферментів перетворюється в 2-фосфогліцеринову кислоту, яка дає нестійку фосфоенолпіровиноградну кислоту, що переходить у стійку кето форму піровиноградної кислоти СН₃ – СО – СООН.

При спиртовому бродінні (анаеробне дихання рослин) піровиноградна кислота під дією ферменту піруватдекарбоксилази розподіляється на карбон диоксид і оцтовий альдегід:

СН₃ – СО – СООН  СО₂ + СН₃ – СНО

Далі оцтовий альдегід під дією ферменту алкогольдегідрогенази відновлюється до етилового спирту:

СН₃ – СНО + НАД  Н₂ СН₃ – СН₂ОН + НАД

При молочнокислому бродінні піровиноградна кислота відновлюється у присутності ферменту лактатдегідрогенази в молочну кислоту:

СН₃ – СО – СООН + 2Н  СН₃ – СО(ОН) – СООН

Повне окиснення піровиноградної кислоти, яке відбувається при аеробному диханні, йде через ряд проміжних етапів, що каталізуються відповідними ферментами.

Піровиноградна кислота конденсується з молекулою карбон ддиоксиду і утворює щавелевооцтову кислоту. Інша молекула піровиноградної кислоти утворює молекулу карбон діоксилутьі молекулу оцтової кислоти.