AYT fermantasyon konu anlatımı kapsamında glikolizle kurulan ortak enerji basamağı, NAD⁺ yenilenmesi, laktik asit ve etil alkol fermantasyonları, süreçlerin karşılaştırılması ve fermantasyon deneyleri işlenecektir.
AYT biyoloji konularının tamamına AYT konu anlatımı arşivinden ulaşabilirsiniz.
Fermantasyonun Temel Mantığı
Fermantasyonun Tanımı ve Hücresel Konumu
Fermantasyon, organik bir molekülün tam olarak inorganik ürünlere parçalanmadığı, elektron taşıma sistemi kullanılmadığı ve ATP’nin yalnız substrat düzeyinde fosforilasyonla üretildiği metabolik yoldur. Tepkimelerin tamamı sitoplazmada gerçekleşir. Ökaryot ya da prokaryot hücrede görülebilmesi için mitokondri gerekmez.
Glikoz fermantasyonda CO₂ ve H₂O’ya kadar tam oksitlenmez. Enerjinin önemli bölümü laktat veya etil alkol gibi organik son ürünlerde kaldığı için bir glikozdan sağlanan net ATP kazancı yalnız 2 ATP’dir. Bu sonuç, fermantasyonun enerji veriminin oksijenli solunumdan çok daha düşük olmasını açıklar.
B) Krebs döngüsü sitoplazmada tamamlanmıştır.
C) ATP yalnız substrat düzeyinde fosforilasyonla üretilmiştir.
D) Organik yakıt tamamen CO₂ ve H₂O’ya parçalanmıştır.
E) FADH₂ oksidatif fosforilasyonda kullanılmıştır.
Oksijenli Solunum ve Oksijensiz Solunumdan Ayrımı
Oksijenli solunumda ETS’nin son elektron alıcısı moleküler oksijendir. Oksijensiz solunumda ETS yine görev yapar; ancak son elektron alıcısı nitrat veya sülfat gibi oksijen dışındaki çoğunlukla inorganik bir maddedir. Fermantasyonda ise ETS yoktur ve elektronlar pirüvat ya da pirüvattan türeyen organik bir moleküle aktarılır.
Bu nedenle “oksijen kullanılmıyor” bilgisi tek başına fermantasyonu kanıtlamaz. Süreci ayıran asıl ölçütler ETS’nin varlığı, son elektron alıcısının kimliği ve oksidatif fosforilasyon yapılıp yapılmadığıdır. Fermantasyon moleküler oksijeni doğrudan kullanmaz; bazı fakültatif canlılar ortam koşullarına göre oksijenli solunum ile fermantasyon arasında geçiş yapabilir.
B) Her ikisi de fermantasyon yapmaktadır.
C) K fermantasyon, L oksijenli solunum yapmaktadır.
D) Her ikisinde de son elektron alıcısı organiktir.
E) L oksidatif fosforilasyonla ATP üretmektedir.
B) ETS bulunduğu için klasik fermantasyon tanımı karşılanmaz; oksijensiz solunum veya birleşik metabolizma olasılığı araştırılmalıdır.
C) Net ATP kesinlikle 2’dir.
D) Son elektron alıcısı mutlaka piruvattır.
E) Mikroorganizma kesinlikle ökaryottur.
NAD⁺ Yenilenmesinin Yaşamsal Önemi
Glikolizin yükseltgenme basamağında NAD⁺ elektron ve hidrojen alarak NADH’ye indirgenir. Hücredeki NAD⁺ havuzu sınırlıdır. NADH yeniden NAD⁺’ye yükseltgenemezse glikolizin ilgili enzimi elektronlarını aktaracak alıcı bulamaz ve ATP üretimi kısa süre sonra durur.
Fermantasyonun son ürün basamağının temel işlevi ek ATP üretmek değil, NADH’nin elektronlarını organik bir alıcıya vererek NAD⁺ yenilemektir. Laktik asit yolunda elektron alıcısı piruvat, etil alkol yolunda ise piruvattan oluşan asetaldehittir. Yenilenen NAD⁺ glikolize geri döner.
B) CO₂ – glikoz
C) ATP – piruvat
D) O₂ – FADH₂
E) NADH – NAD⁺
Glikoliz ve Ortak Enerji Bilançosu
Enerji Yatırım Evresi
Glikoliz, altı karbonlu glikozun iki üç karbonlu piruvata dönüştürüldüğü ortak başlangıç yoludur. İlk evrede iki ATP harcanarak glikoz fosforillenir. Fosfat eklenmesi glikozu hücre içinde tutar ve molekülü sonraki dönüşümlere daha elverişli hâle getirir.
Fosforillenmiş altı karbonlu ara ürün iki üç karbonlu kola ayrılır. Bundan sonraki tepkimeler bir glikoz için iki kez gerçekleştiğinden, tek kol için verilen ATP veya NADH sayısı toplam bilanço hesaplanırken ikiyle çarpılır. Glikolizde karbon kaybı ve CO₂ çıkışı olmaz.
Enerji Kazanım Evresi ve Net ATP
İki üç karbonlu kol yükseltgenirken toplam 2 NAD⁺, 2 NADH’ye indirgenir. Fosforillenmiş organik ara ürünlerden ADP’ye doğrudan fosfat aktarılmasıyla toplam 4 ATP sentezlenir. Başlangıçta harcanan 2 ATP çıkarıldığında net kazanç 2 ATP olur.
Bir glikozun glikoliz bilançosu iki piruvat, net iki ATP ve iki NADH olarak özetlenir. Fermantasyonun son ürün evresinde ATP üretilmediği için laktik asit ve etil alkol fermantasyonlarının net ATP verimleri aynıdır.
B) 12 – 6 – 6
C) 12 – 3 – 9
D) 18 – 6 – 12
E) 6 – 6 – 0
Substrat Düzeyinde Fosforilasyon
Bir organik ara üründeki fosfat grubunun enzim aracılığıyla doğrudan ADP’ye aktarılmasına substrat düzeyinde fosforilasyon denir. Bu üretimde ETS, proton gradyanı, ATP sentaz veya moleküler oksijen kullanılmaz. Fermantasyon sırasında ATP sağlayan tek mekanizma budur.
Oksidatif fosforilasyonda ise ETS’nin kurduğu proton gradyanı ATP sentazı çalıştırır. Fermantasyonda ETS olmadığı için oksidatif fosforilasyon gerçekleşmez. “NADH oluştuğuna göre ETS de çalışır” çıkarımı yanlıştır; NADH elektronlarını organik son alıcıya verebilir.
B) NAD⁺ moleküllerinin tümünü uzaklaştırmak
C) Piruvat oluşumunu engellemek
D) Glikozun hücreye girişini durdurmak
E) Son ürün enziminin etkinliğini yok etmek
Glikolizin Devam Koşulları
Glikolizin sürmesi için glikoz yanında ADP, inorganik fosfat, uygun enzimler ve oksitlenmiş NAD⁺ gerekir. ATP birikimi bazı glikoliz enzimlerini baskılayabilir; ADP ve AMP artışı ise enerji gereksiniminin yükseldiğini göstererek yolu hızlandırabilir.
Fermantasyon yapan hücrede son ürünün ortamdan uzaklaştırılması, NAD⁺ yenilenmesinin sürmesi ve pH’ın enzimler için uygun aralıkta kalması önemlidir. Birikmiş asit veya alkol, enzimleri ve hücre zarını etkileyerek hızın zamanla düşmesine yol açabilir.
B) Etanol birikiminin enzimleri baskılaması
C) Ortam pH’ının optimumdan uzaklaşması
D) Canlı maya sayısının azalması
E) Fermantasyonun her glikoz için giderek daha fazla net ATP üretmesi
Laktik Asit Fermantasyonu
Piruvatın Laktata İndirgenmesi
Laktik asit fermantasyonunun son ürün basamağında piruvat, NADH’den elektron ve hidrojen alarak laktata indirgenir. NADH ise NAD⁺’ye yükseltgenir. Tepkimeyi laktat dehidrogenaz enzimi katalizler. Piruvat ile laktat üçer karbonlu olduğu için dekarboksilasyon gerçekleşmez.
Bir glikozdan oluşan iki piruvat iki laktata dönüşür. Son ürün basamağında ATP üretilmez ve CO₂ çıkmaz. Net 2 ATP’nin tamamı daha önce glikolizde oluşmuştur.
B) Laktatın üç karbonundan yalnız biri işaretlenir.
C) Oluşan iki laktatın karbonları işaretli olur; fermantasyon kaynaklı CO₂ beklenmez.
D) İşaret moleküler oksijene aktarılır.
E) Karbonların yarısı ATP’nin fosfatına geçer.
Karbon, CO₂ ve ATP Bilançosu
Laktik asit fermantasyonunun toplam bilançosu kavramsal olarak glikoz → 2 laktat + net 2 ATP biçimindedir. NAD⁺ ve NADH ara taşıyıcıdır; glikolizde indirgenen NADH son ürün basamağında yeniden yükseltgendiği için toplam denklemde net ürün olarak görünmez.
Gaz çıkışının olmaması laktik asit yolunu etil alkol yolundan ayırır. Ancak bir deney kabında gaz görülmemesi tek başına laktik asit fermantasyonunu kanıtlamaz; hücrelerin metabolik olarak etkin olup olmadığı ve uygun substrat bulunup bulunmadığı da denetlenmelidir.
B) Asetaldehit miktarı
C) Organik son ürünlerin karbon sayısı
D) Net ATP kazancı
E) Ortam pH değişimi
Kas Hücreleri, Alyuvarlar ve Laktatın Kaderi
Yoğun kas etkinliğinde oksijen sunumu mitokondrinin piruvat ve NADH işleme kapasitesine yetişemediğinde laktat oluşumu artabilir. Bu yol NAD⁺ yenileyerek glikolizin kısa süre daha ATP sağlamasına olanak verir. Laktat oksijen “borcunun atığı” olarak hücrede kalmak zorunda değildir; kana verilebilir ve başka dokularda yakıt olarak kullanılabilir.
Karaciğer laktatı piruvata, ardından glikoza çevirebilir; kas ile karaciğer arasındaki bu madde dolaşımı Cori döngüsü olarak adlandırılır. Olgun memeli alyuvarlarında mitokondri bulunmadığından ATP gereksinimi glikoliz ve laktat oluşumuyla karşılanır. Laktat birikimi yoğun egzersiz sırasındaki asitlik değişimine katkı sağlasa da gecikmiş kas ağrısının doğrudan nedeni değildir.
B) Yağ asitlerini beta oksidasyonla kullanmaları
C) Oksidatif fosforilasyon yaparken laktat tüketmeleri
D) ATP’yi temel olarak glikolizden sağlayıp piruvatı laktata dönüştürerek NAD⁺ yenilemeleri
E) Oksijeni son elektron alıcısı olarak kullanmaları
Laktik Asit Bakterileri ve Uygulamalar
Bazı bakteriler laktik asit fermantasyonuyla süt şekerinden laktat üretir. Ortam pH’ının düşmesi süt proteinlerinin yapısını ve mikrobiyal topluluğu değiştirerek yoğurt ve bazı peynirlerin oluşumuna katkı sağlar. Kullanılan bakteri türü, sıcaklık ve süre ürünün tat, kıvam ve asitliğini belirler.
Her fermente ürünün probiyotik olduğu söylenemez. Probiyotik etki için üründe tanımlanmış canlı mikroorganizmanın yeterli miktarda bulunması ve sağlık etkisinin gösterilmiş olması gerekir. Isıl işlem görmüş ya da canlı kültür içermeyen ürünler sırf fermantasyonla üretildiği için otomatik olarak probiyotik sayılmaz.
B) Asetaldehitin etanole indirgenmesi
C) Süt proteinlerinin glikoza çevrilmesi
D) NAD⁺’nin ATP’ye dönüşmesi
E) Piruvatın laktata indirgenmesi ve laktik asit ürünlerinin birikmesi
Etil Alkol Fermantasyonu
Piruvatın Asetaldehite Dönüşmesi
Etil alkol fermantasyonunun ilk son ürün basamağında üç karbonlu piruvattan bir karbon CO₂ olarak ayrılır ve iki karbonlu asetaldehit oluşur. Tepkimeyi piruvat dekarboksilaz katalizler. Bu basamak etil alkol fermantasyonundaki CO₂ çıkışının kaynağıdır.
Bir glikozdan iki piruvat oluştuğu için iki asetaldehit ve iki CO₂ meydana gelir. Glikozun altı karbonundan dördü iki etanol molekülünde, ikisi CO₂’de bulunur.
B) Laktat ve oksijen oluşumunun artması
C) NAD⁺’nin sınırsız yenilenmesi
D) Asetaldehit birikmesi ve piruvat azalması
E) Net ATP veriminin glikoz başına artması
Asetaldehitin Etil Alkole İndirgenmesi
İkinci basamakta asetaldehit NADH’den elektron ve hidrojen alarak etil alkole indirgenir. NADH’nin NAD⁺’ye yükseltgenmesi glikolizin devamını sağlar. Bu basamakta CO₂ çıkmaz ve ATP üretilmez.
Asetaldehit organik son elektron alıcısıdır; etil alkol indirgenmiş son üründür. Alkol dehidrogenazın engellenmesi asetaldehit ve NADH birikimine, NAD⁺ yenilenmesinin ve glikolizin zamanla yavaşlamasına neden olur.
B) Asetaldehit ve NADH birikir; NAD⁺ yenilenmesi azalır.
C) CO₂ çıkışı sonsuza kadar aynı hızda sürer.
D) Etil alkol artarken asetaldehit azalır.
E) Glikolizde net ATP verimi 4’e çıkar.
Karbon, CO₂ ve ATP Bilançosu
Toplam denklem kavramsal olarak glikoz → 2 etil alkol + 2 CO₂ + net 2 ATP biçimindedir. ATP glikolizden gelir. Asetaldehit ve NADH/NAD⁺ dönüşümleri ara basamakta kullanılıp yenilendiği için toplam denklemde net ürün değildir.
Etil alkol fermantasyonu sırasında kütlenin bir bölümü gaz hâlindeki CO₂ olarak ortamdan uzaklaşabilir. Açık bir düzende kaptaki toplam kütlenin azalması, şekerin “yok olduğunu” değil karbonun bir kısmının sistem sınırını CO₂ biçiminde terk ettiğini gösterir.
B) 4 – 2 – 4
C) 2 – 4 – 4
D) 4 – 4 – 2
E) 4 – 4 – 4
Maya, Bitki Dokuları ve Günlük Uygulamalar
Maya mantarları oksijen sınırlı ve fermente edilebilir şeker bulunan koşullarda etil alkol fermantasyonu yapabilir. Ekmek hamurundaki kabarma CO₂ kabarcıklarının hamurun protein ağı içinde tutulmasıyla oluşur; pişirme sırasında etanolün ve suyun önemli bölümü uzaklaşır.
Su altında kalan ya da oksijen erişimi azalan bazı bitki dokularında geçici etil alkol fermantasyonu görülebilir. Endüstriyel etanol üretiminde maya türü, şeker derişimi, sıcaklık, pH ve ürünün ortamdan uzaklaştırılması verimi etkiler. Yüksek etanol derişimi hücre zarını ve enzimleri bozarak mayayı baskılayabilir.
B) Kaynatma L’de glikoz miktarını artırır.
C) K’da canlı mayanın glikozdan oluşturduğu CO₂ hamur içinde tutulur.
D) M’de tatlandırıcı doğrudan CO₂’ye ayrılır.
E) K’da laktik asit gaz hâline geçer.
İki Fermantasyon Yolunun Karşılaştırılması
Ortak Özellikler
Her iki fermantasyon türü sitoplazmada gerçekleşir, glikolizle başlar, ETS kullanmaz ve ATP’yi yalnız substrat düzeyinde fosforilasyonla üretir. Bir glikoz için net ATP kazancı 2’dir. Son ürün basamağında NADH yükseltgenerek NAD⁺ yenilenir.
Her iki yolda da glikoz tam oksitlenmez; organik son ürün enerji taşımaya devam eder. Bu nedenle fermantasyonun enerji verimi düşük, yakıt tüketimi görece yüksektir.
Ayırt Edici Özellikler
Laktik asit yolunda piruvat doğrudan laktata indirgenir, asetaldehit oluşmaz ve CO₂ çıkmaz. Etil alkol yolunda piruvat önce asetaldehit ile CO₂’ye ayrılır; asetaldehit daha sonra etanole indirgenir. Laktat üç karbonlu, etanol iki karbonludur.
Canlı grupları da ayırt edici olabilir: yoğun çalışan memeli kası ve olgun alyuvarlar laktat yolunu; birçok maya ve bazı bitki dokuları etil alkol yolunu kullanabilir. Bununla birlikte bir mikroorganizmanın yalnız adı yerine deneyde saptanan ürün ve enzimler daha güçlü kanıttır.
B) İkisinde de son ürün basamağı NAD⁺ yeniler.
C) İkisinde de ATP yalnız glikolizde oluşur.
D) İkisinde de piruvat doğrudan üç karbonlu son ürüne dönüşür.
E) İkisinde de ETS görev yapmaz.
Son Elektron Alıcısı ve Redoks Dengesi
Laktik asit fermantasyonunda piruvat, etil alkol fermantasyonunda asetaldehit son elektron alıcısıdır. Elektron alan bu organik moleküller indirgenirken NADH yükseltgenir. Böylece hücrenin toplam NAD havuzu korunur; yalnız NAD⁺ ile NADH arasındaki dağılım değişir.
Son ürün basamağı bloke edildiğinde NADH/NAD⁺ oranı yükselir. Glikoliz başlangıçta mevcut NAD⁺ kadar sürebilir, ardından yükseltgenme basamağında durur. Bu nedenle fermantasyonun sürekliliği karbon akışı kadar koenzim dönüşümüne bağlıdır.
B) K’da ETS kesinlikle daha hızlıdır.
C) L’de daha fazla oksijen üretilir.
D) NADH doğrudan glikoza dönüşür.
E) L’de piruvat bulunmaz.
Fermantasyon Hızını Etkileyen Faktörler
Sıcaklığın Enzim Etkinliğine Etkisi
Fermantasyon çok sayıda enzimle yürür. Düşük sıcaklıkta moleküllerin kinetik enerjisi ve etkili çarpışmalar azalır; hız düşer. Sıcaklık optimuma yaklaştıkça hız artabilir. Optimumun çok üzerinde enzimlerin üç boyutlu yapısı ve hücre zarı bozulduğu için hız keskin biçimde azalır.
Sıcaklık–hız ilişkisi doğrusal değildir. Farklı maya türleri ve enzim sistemleri farklı optimumlara sahip olabilir. Deneyde sıcaklık karşılaştırılırken şeker derişimi, maya miktarı, pH, süre ve kap hacmi sabit tutulmalıdır.
Substrat Derişimi ve Sınırlayıcı Etken
Düşük glikoz derişiminde substrat artışı enzim–substrat karşılaşmasını artırarak fermantasyonu hızlandırabilir. Enzimlerin aktif bölgeleri doygunluğa ulaştığında daha fazla glikoz aynı oranda hız artışı sağlamaz. Çok yüksek şeker derişimi su potansiyelini düşürüp hücrelerden su çekerek mayayı baskılayabilir.
Bir değişkenin sınırlayıcı olması diğer koşulların yeterli olmasına bağlıdır. Glikoz bol olsa bile NAD⁺ yenilenmesi, uygun sıcaklık veya canlı hücre sayısı sınırlıysa hız artmaz.
B) Net ATP verimi sıfırlanmıştır.
C) CO₂ laktata bağlanmıştır.
D) Enzim kapasitesi veya başka bir etken sınırlayıcı hâle gelmiştir.
E) Maya hücreleri fotosenteze başlamıştır.
pH ve Ürün İnhibisyonu
Her fermantasyon enziminin çalışabildiği bir pH aralığı vardır. Laktik asit ürünlerinin birikmesi ortamı asitleştirebilir; etanol ise zar akışkanlığını ve protein yapısını etkileyebilir. Ürünlerin birikmesi hücre için toksik düzeye ulaşınca hız düşer ve süreç kendini sınırlar.
Tampon çözelti kullanılması pH değişiminin etkisini azaltabilir; ancak etanolün doğrudan toksik etkisini ortadan kaldırmaz. Deney sonuçlarında pH ile ürün derişimi ayrı değişkenler olarak düşünülmelidir.
B) Tamponun glikoz üretmesi
C) CO₂’nin NAD⁺’ye dönüşmesi
D) Oksijenin etanolde birikmesi
E) Substrat düzeyinde fosforilasyonun ETS’ye dönüşmesi
Canlı Hücre Sayısı ve Ortam Koşulları
Başlangıçtaki canlı hücre sayısı arttıkça, diğer koşullar yeterliyse toplam fermantasyon hızı artabilir. Ancak hücre başına hızın aynı kaldığı varsayımı yalnız substrat, pH ve ürün birikimi sınırlayıcı değilken geçerlidir.
Karıştırma, gazın ortamdan uzaklaştırılması, çözünmüş madde derişimi ve kapalı–açık sistem farkı da ölçümü etkiler. Eşit hacimde kültür kullanılması eşit canlı hücre sayısı anlamına gelmez; hücre yoğunluğu ayrıca denetlenmelidir.
B) K daha çok hücreyle glikozu daha hızlı tüketmiş; sınırlı toplam glikoz iki kültürde aynı son CO₂ miktarını belirlemiştir.
C) L oksijen üretmiştir.
D) K’da her glikozdan daha fazla CO₂ oluşmuştur.
E) L’de ETS zorunlu olarak çalışmıştır.
Fermantasyon Deneyleri ve Verilerin Yorumlanması
Kontrol Grubu ve Değişkenler
Bir deneyde etkisi araştırılan değişken bağımsız değişken, ölçülen sonuç bağımlı değişken, sabit tutulan koşullar ise kontrol değişkenleridir. Sıcaklığın fermantasyona etkisinde sıcaklık bağımsız; birim zamanda oluşan CO₂ hacmi bağımlı değişkendir.
Negatif kontrolde canlı maya yerine kaynatılmış maya kullanılabilir ya da fermente edilebilir şeker çıkarılabilir. Böylece gaz oluşumunun canlı hücre metabolizmasına bağlı olduğu gösterilir. Kontrol kabı deney grubuyla aynı sıcaklık, hacim ve süre koşullarında tutulmalıdır.
Şeker çözeltisi ve maya içeren üç özdeş düzenek görseldeki sıcaklıklarda eşit süre bekletiliyor. Maya için optimum sıcaklığın yaklaşık 30°C olduğu biliniyor. İlk 10 dakikadaki gaz hacmi için en olası sıralama hangisidir?
B) I > III > II
C) II > I > III
D) I = II = III
E) III > I > II
CO₂ Hacmi, Basınç ve Kütle Ölçümü
Etil alkol fermantasyonunda oluşan CO₂ gaz şırıngasında hacim artışı, kapalı düzende manometre basınç farkı veya gazın kaçabildiği düzende kütle kaybı üzerinden izlenebilir. Ölçümün anlamı sistem sınırına bağlıdır: tamamen kapalı kapta toplam kütle değişmez; gaz dışarı çıkarsa kap kütlesi azalabilir.
Laktik asit fermantasyonunda CO₂ çıkmadığı için gaz hacmi uygun bir doğrudan ölçüt değildir. pH değişimi, laktat derişimi veya substrat tüketimi kullanılabilir. Ölçme yöntemi süreçte gerçekten değişen ürüne bağlanmalıdır.
B) ATP’nin kaptan gaz olarak çıkması
C) Suyun tamamının glikoza dönüşmesi
D) Karbonun bir bölümünün CO₂ olarak sistemden ayrılması
E) NAD⁺’nin buharlaşması
Enzim Blokajı Deneyleri
Metabolik yolun belirli enzimi engellendiğinde enzimin substratı birikme, ürünü ve sonraki ürünler azalma eğilimindedir. Ancak glikoliz gibi önceki yol, NAD⁺ havuzu tükenene kadar kısa süre devam edebilir. Bu yüzden “ilk dakika” ile “uzun süre sonra” sonuçları aynı olmayabilir.
Etil alkol yolunda X enzimi piruvatı asetaldehit ve CO₂’ye, Y enzimi asetaldehiti etanole dönüştürüyorsa X engeli piruvat birikimine; Y engeli asetaldehit ve NADH birikimine yol açar.
Görseldeki yolda yalnız Y enzimi engelleniyor. Kısa süre sonra aşağıdaki değişimlerden hangisi beklenir?
B) CO₂ çıkışı ilk anda tamamen imkânsız olur.
C) NAD⁺ sınırsız artar.
D) X enziminin ürünü hiç oluşmaz.
E) Asetaldehit ve NADH birikir, etil alkol azalır.
Grafik, İzotop ve Hız Yorumu
Biriken CO₂–zaman grafiğinin eğimi fermantasyon hızını gösterir. Eğimin sıfıra yaklaşması üretimin durduğunu ya da ölçülemeyecek kadar yavaşladığını; plato yüksekliği ise toplam CO₂ miktarını gösterebilir. Aynı plato yüksekliğine farklı sürede ulaşan deneyler aynı toplam substratı farklı hızlarda tüketmiş olabilir.
İzotop sorularında işaretli atomun ilk ve doğrudan geçtiği ürün izlenir. Etil alkol yolunda piruvatın karboksil karbonu CO₂ olarak ayrılır; diğer iki karbon etanole geçer. Laktat yolunda piruvatın bütün karbonları korunur.
Görselde piruvatın yıldızlı uç karbonu izleniyor. Etil alkol fermantasyonu tamamlandığında yıldızın öncelikle hangi üründe bulunması beklenir?
B) ATP
C) CO₂
D) Etil alkolün her iki karbonu
E) O₂
K, L ve M deneylerinin grafiğinde K ile L aynı platoya farklı sürede ulaşırken M’de CO₂ birikmiyor. Hangisi kesinlikle söylenebilir?
B) K ve L’de farklı miktarda glikoz tüketilmiştir.
C) M mutlaka laktik asit fermantasyonu yapmıştır.
D) L’de hiç canlı maya yoktur.
E) K’nın sıcaklığı kesinlikle 30°C’dir.
Son ürün basamağı t anında bloke edildiğinde grafikte I artarken II azalıyor. Eğrilerin I ve II olarak doğru eşleştirilmesi hangisidir?
B) I: CO₂, II: glikoz
C) I: ATP, II: piruvat
D) I: NADH, II: NAD⁺
E) I: O₂, II: laktat
Fermantasyonun Biyolojik ve Endüstriyel Önemi
Gıda ve Etanol Üretiminde Süreç Seçimi
Ekmekte CO₂ üreten maya, yoğurt ve bazı peynirlerde asit oluşturan laktik asit bakterileri kullanılır. İstenen ürün, mikroorganizma ve ortam koşulu birlikte seçilir. Hamurun kabarmasında CO₂; yoğurtta pH düşüşü ve proteinlerin yapısal değişimi işlevseldir.
Biyoetanol üretiminde şekerli ham madde, maya ve oksijenin sınırlandığı koşullar kullanılabilir. Ürün verimi yalnız glikoz miktarına değil, canlı maya yoğunluğuna, sıcaklığa, pH’a ve etanolün baskılayıcı etkisine bağlıdır.
B) Etil alkol fermantasyonu – laktik asit fermantasyonu
C) Oksijenli solunum – etil alkol fermantasyonu
D) Kemosentez – laktik asit fermantasyonu
E) Oksijensiz solunum – fotosentez
Sirke Üretimi ve Kavramsal Sınır
Sirke üretiminde önce şekerler maya tarafından etanole dönüştürülebilir. Ardından asetik asit bakterileri etanolü oksijenli koşullarda asetik aside oksitler. İkinci aşama günlük dilde “asetik asit fermantasyonu” diye adlandırılsa da hücresel enerji sınıflandırmasında ETS ve oksijen kullanan aerobik bir oksidasyondur.
Bu ayrım ürün adına bakarak metabolik yol belirlemenin sakıncasını gösterir. Sürecin fermantasyon sayılması için yalnız organik ürün oluşması yeterli değildir; ETS’nin kullanılmaması ve elektronların organik son alıcıya aktarılması gerekir.
B) Yalnız II’de net 2 ATP oluşur.
C) I klasik etil alkol fermantasyonu; II oksijenli etanol oksidasyonudur.
D) I’de son elektron alıcısı oksijendir.
E) II’de oksijen bulunmamalıdır.