هل تتم عملية التخمر بوجود الأوكسيجين ؟
3638639#0
التخمر الكحولي أو تخمر الإيثانول ، هو عملية بيولوجية تقوم بتحويل السكريات مثل الجلوكوز والفركتوز والسكروز إلى طاقة خلوية، وتنتج الإيثانول وثاني أكسيد الكربون كآثار جانبية. ولأن الخمائر تقوم بهذا التحويل في ظل غياب الأكسجين، فإن التخمر الكحولي يُعتبر عملية لا هوائية. كما أنه يحدث في بعض أنواع الأسماك (بما في ذلك الأسماك الذهبية والكارب) مع تخمير حمض اللاكتيك.
تخمر الإيثانول
753288#15
يتأكسد البيروفات الناتج عن عملية التحلل السكري تماماً، في التنفس الهوائي، منتجاً أدينوسين ثلاثي الفوسفات إضافياً وكذلك ثنائي نيكليوتيدة الأدنين وأميد النيكوتنك (NADH) في دورة حمض الستريك ومن خلال الفسفرة التأكسدية. على الرغم من ذلك، لا يقع هذا إلا في وجود الأكسجين. ويتسم الأكسجين بأنه سام للكائنات الحية اللاهوائية، والغير مطلوبة من قِبَل الكائنات الحية اللاهوائية اختياراً. ففي غياب الأكسجين، تقع إحدى مسارات التخمر للسماح بإنتاج ثنائي نيكليوتيدة الأدنين وأميد النيكوتنك ( NAD)؛ وتُعَدُ عملية تخمر حمض اللاكتيك إحدى تلك المسارات.
يُنْتَج غاز الهيدروجين في العديد من عمليات التخمر (تخمر الحمض المختلط )، تخمر حمض بوتريك ، تخمر الكابروات ، تخمر الغليوكسيلات وتخمر البوتانول )، وذلك كطريقةٍ لإنتاج NAD من NADH. وتنتقل الإلكترونات إلى الفيريدوكسين، والتي تتأكسد بدورها بواسطة الهيدروجيناز، مما يُنْتِج جزيء الهيدروجين H. وهنا يُسْتخدم غاز الهيدروجين كركيزةٍ لمولدات الميثان ومقللات السلفات، والتي تحافظ على تركيز الهيدروجين منخفضاً بصورةٍ كافيةٍ للسماح بإنتاج مثل ذلك المركب الغني بالطاقة.
ظهر أول دليلٍ ملموسٍ على وجود الطبيعة الحية للخميرة فيما بين عامي 1937 و1938 عندما ظهرت ثلاثة اصداراتٍ منشورةٍ بواسطة كاغنيارد دي لا تور، تي سوان، و إف كوتزنج، حيث توصل كلٌ منهم على حدة كنتيجةٍ لأبحاثٍ استقصائيةٍ وفحوصاتٍ مجهريةٍ أن الخميرة كانت كائناً حياً أنتجتها عملية التبرعم . وترجع جذور كلمة خميرة ، كما يجب أن نلاحظ جميعاً، إلى الكلمة اللاتينية والتي تعني الغليان (بويلنغ). وذلك ربما بسبب أن الخمر، الجعة أو البيرة، و الخبز كانوا من الطعمة الأساسية في أوروبا، وأن غالبية الدراسات الأولى عن التخمر أُجريت على الخميرة، والتي كان يتم تصنيعها (الأطعمة السابقة) بها. كما أنه تم اكتشاف البكتريا لاحقاً؛ حيث استخدم المصطلح لأول مرةٍ باللغة الإنجليزية في أواخر الأربعينيات من القرن التاسع عشر، إلا أنه لم ينتشر استخدامها بصورةٍ عامةٍ إلى مع حلول السبعينات من نفس القرن، ثم استخدمت في علاقةٍ وطيدةٍ مع نظرية الجرثومة المسببة للمرض بعد ذلك.
تخمر (كيمياء حيوية)
753288#0
التخمر والتخمير، عملية استخلاص الطاقة من تفاعلات الأكسدة- الاختزال للمركبات الكيميائية، والتي منها الكربوهيدرات، وباستخدام قابل إلكترون ذاتي، والذي غالباً ما يكون مركب عضوي. على النقيض، يتم منح الإلكترونات في عملية التنفس لقابل إلكترون خارجي، ومثل الأكسجين، وذلك من خلال سلسلة نقل الإلكترون. وهنا تلعب عملية التخمر دوراً مهماً في أجواء الظروف اللاهوائية، حيث لا توجد أية فسفرة تأكسدية للحفاظ على إنتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات بواسطة عملية التحلل. كما يتم تمثيل البيروفات إلى العديد من المركبات المختلفة في أثناء عملية التخمير. حيث تعبر عملية التخمر اللبني عن إنتاج الحامض اللبني من البيروفات؛ في حين تُعَبِّر عملية التخمر الكحولية عن تحول البيروفات إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون؛ إلا أن عملية التخمير اللبني المغاير هي إنتاج الحمض اللبني (اللاكتيك) بالإضافة إلى الأحماض الأخرى والكحوليات. وليس من الضروري أن يتم إجراء أو تنفيذ عملية التخمر في بيئةٍ لاهوائية. فعلى سبيل المثال، وحتى مع وجود الأكسجين الوفير، تفضل خلايا الخميرة التخمرية بصورةٍ كبيرةٍ عملية التخمر على عملية الفسفرة التأكسدية.
تخمر (كيمياء حيوية)
753288#6
تعبر عملية تخمر حمض اللاكتيك أو حمض اللبن عن أبسط صور التخمر. حيث أنها أساساً عبارة عن صورة من صور تفاعلات الأكسدة- الاختزال وهي تحدث في ظروف لا هوائية ولكن الاكسدة تحدث في ظروف هوائية. ففي ظل الأجواء اللاهوائية، تتمثل الآلية الأساسية لإنتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات في عملية التحلل السكري. حيث تقلص- تحول عملية التحلل السكري الإلكترونات إلى – NAD، مما يكون NADH. على الرغم من ذلك، لا يتوافر سوى موردٍ محدودٍ للـ NAD في الخلية. ومن أجل استمرار عملية التحلل السكري، يجب أن يتم أكسدة NADH – أي يتم أخذ الإلكترونات بعيداً عنها – بهدف إعادة إنتاج NAD. وغالباً من تقع تلك العملية من خلال سلسلة نقل الإلكترون ضمن عمليةٍ يطلق عليها الفسفرة التأكسدية؛ على الرغم من ذلك، بدون توفير الأكسجين لا يمكن إتمام تلك العملية.
تخمر (كيمياء حيوية)
3523836#2
عملية تخمر من البيروفك إلى الإيثانول وثاني أكسيد الكربون. وهذه العملية تلعب دوراً هاماً في صناعة الخبز، وتخمّر الجعة، وكذلك صناعة النبيذ. وغالباً ما يُفضل واحداً من المنتجات؛ فعلى سبيل المثال في صناعة الخبز، يستخرج الكحول من الخبز، وفي إنتاج الكحول، ينطلق ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي المحيط أو يُسْتَخْدَم لكربنة المشروبات المنعشة. وعندما يكون للبكتين تركيزاً عالياً في المخمر، يتم إنتاج كمياتٍ صغيرةٍ من الميثانول.حيث تلخص المعادلة الكيميائية بالأسفل عملية تخمر الجلوكوز، وصيغته الكيميائية هي كالتالي: CHO ==
يلاحظ أن الصيغة الكيميائية للإيثانول هي: CHOH
حيث قبل وقوع عملية التخمر، يتم تكسير جزيء جلوكوز واحد إلى جزيئين من حمض البيروفك. وتعرف تلك العملية باسم التحلل السكري.
تخمير (أغذية)
3575920#18
وتسمى أيضا الهوائية الإختيارية وهذه تنمو بوجود وغياب الأوكسجين وهذه المجموعة تضم مجموعتين الأولى تعتمد على عمليات التخمر في الحصول على الطاقة اللازمة للنمو ولكنها لا تتأثر بوجود الأوكسجين . أما المجموعة الثانية فتشمل الخمائر و بكتيريا القولون وهذه تعتمد على التنفس وليس التخمر في أفعالها الأيضية وبهذا فإن هذه الأحياء تستخدم الأوكسجين إن وجد ليقوم بالأكسدة وتحرير الطاقة وتستخدم تفاعلات التخمر بعدم وجود الأوكسجين.
تغذية الأحياء المجهرية
4296875#1
يمكن تشبيه العملية بكيفية تخمر خميرة السكر لإنتاج الإيثانول في النبيذ ، أو البيرة ، أو الوقود ، ولكن الكائنات الحية التي تقوم بتخمر ABE تكون لا هوائية تمامًا (تلزم اللاهوائيات). ينتج تخمير ABE مذيبات في نسبة 3 أجزاء من الأسيتون ، و 6 أجزاء من البوتانول إلى 1 جزء من الإيثانول. وعادة ما يستخدم سلالة من البكتيريا من الطبقة كلوستريديا. الكلوستريديوم الأسيتوبوتيلي هو أكثر الأنواع دراسة على نطاق واسع .
تخمر الأسيتون-البيوتانول-الإيثانول
4296875#0
تخمر الأسيتون-البيوتانول-الإيثانول،إن عملية تخمر الأسيتون والبيوتانول والايثانول (ABE) هي عملية تستخدم التخمر البكتيري لإنتاج الأسيتون ، البوتانول ، والايثانول من الكربوهيدرات مثل النشا والجلوكوز. تم تطويره من قبل الكيميائي حاييم وايزمان وكانت العملية الأساسية المستخدمة لصنع الأسيتون خلال الحرب العالمية الأولى ، مثل إنتاج الكوردايت ، وهو مادة أساسية في صناعات الحرب البريطانية .
تخمر الأسيتون-البيوتانول-الإيثانول
6270#22
تتمّ عمليّة الفصل الفعليّة لمزيج الأكسجين والنتروجين المكوّن للهواء من خلال عملية تقطير تجري في عمودي تجزئة لهما ضغطان مختلفان. تحدث عملية التقطير حسب مبدأ التيار المعاكس، أي أنّ الغاز المتبخّر يكسب طاقة عن طريق حرارة التبخّر ويندفع إلى أعلى العمود، أمّا السائل المتكثّف فيقطر إلى الأسفل. بما أن للأكسجين نقطة غليان أعلى من النتروجين، فإنّه يسهل تكثيفه ويجمع عادة من أسفل العمود على شكل سائل، في حين يجمع النتروجين من أعلاه على شكل غاز. يتمّ الفصل بعد ذلك عند ضغط يتراوح بين 5-6 بار، في عمود تجزئة يعرف باسم عمود التجزئة متوسّط الضغط، حيث يفصل النتروجين، ويؤخذ السائل المتكثّف الغنيّ بالأكسجين إلى عمود منخفض الضغط (حوالي 0.5 بار) حيث يفصل الأكسجين هناك. بعد ذلك ينقّى غاز الأكسجين من الآثار النزرة للغازات النبيلة مثل الكريبتون والزينون وذلك في عمود منفصل.
أكسجين
5139832#1
يمثّل الكيروجين منتصف المسافة بنيوياً بين المواد العضوية المكوّنة وبين الناتج من الوقود الأحفوري؛ إذ من الممكن أن يتعرّض الكيروجين إلى الأكسجين ممّا يؤدّي إلى تفكّكه، أو أن يطمر تحت القشرة الأرضية لأعماق أكبر حيث تتوفّر الشروط للتحوّل البطيء إلى وقود أحفوري. تحدث العملية الأخيرة في أعماق الأرض وتتضمّن تفاعلات إعادة ترتيب جذرية للكيروجين في عملية بطيئة للغاية تصل إلى مئات الآلاف أو ملايين السنين. هناك نمطان من النواتج النهائية لتفاعلات النشأة التقهقرية الجذرية، وهما أ) نواتج ذات نسبة هيدروجين/كربون (H/C) منخفصة (وهي مركّبات مؤلّفة من حلقات سداسية مندمجة مثل الأنثراسين وما شابهه) وب) نواتج ذات نسبة هيدروجين/كربون (H/C) مرتفعة (مثل الميثان وما شابهه). أي أنّ النواتج إمّا أن تكون غنية بالكربون أو غنية بالهيدروجين.
نشأة تقهقرية