FERMENTASYON

12. SINIF ÜNİTE, KONU, KAZANIM VE AÇIKLAMALARI

ç. Etil alkol-laktik asit fermentasyonu açıklanarak günlük hayattan örnekler verilir.

e. Oksijenli solunumda fermentasyona göre enerji verimliliğinin daha fazla olmasının nedenleri üzerinde durulur.

-Hemen hemen tüm canlılarda enerji üretilen metabolik olaylar glikoliz ile başlar.

-Fermentasyon, besinlerdeki enerjinin oksijen olmaksızın ortaya çıkarılmasıdır.

-Genellikle glikoliz ile başlar, oluşan son molekülün çeşidine göre isimlendirilir.

A. Etil alkol fermentasyonu: Glikolizin son ürünü olan piruvatlardan etil alkolün oluştuğu fermentasyondur.

-Başta bira mayası olmak üzere maya mantarlarında ve şarap bakterilerinde gerçekleşir.

-Hamurun kabarmasını, bira ve şampanyanın köpüklenmesini bu fermentasyonda çıkan CO₂ sağlar.

-Sitoplazmada başlar, sitoplazmada biter. ETS görev yapmaz.

-Etil alkol fermentasyonunda ilk önce piruvattan CO₂ ayrılarak asetaldehit oluşur. Asetaldehit oluşması etil alkol fermentasyona özgüdür. Sonrasında asetaldehit NADH⁺ın hidrojenlerini tutarak etil alkole dönüşür. Böylece NADH’da yükseltgenerek serbest kalmış olur. Glikolizde tekrar kullanılır.

-Sonuçta 1 molekül glikozdan 2 Etil alkol, 2 molekül CO₂ ve toplam 4 molekül ATP (NET, 2 ATP) oluşurken bir miktar da ısı açığa çıkar.

Genel denklemi:

B. Laktik ait fermentasyonu: Glikolizin son ürünü olan piruvattan laktik asit oluşmasıdır. Yoğurt bakterilerinde, bazı funguslarda, yeterli O₂ gelmediği durumlarda omurgalıların kas hücrelerinde gerçekleşir.

-Turşu ve salamura zeytin üretiminde de laktik asit fermentasyonundan yararlanılır. Bazı sucuk ve salamlar da laktik asit fermentasyonu ile olgunlaştırılır.

-Laktik asit fermentasyonu sonucunda 1 molekül glikozdan 2 molekül laktik asit oluşur. Toplam 4 ATP (net 2 ATP) sentezlenirken bir miktar ısı açığa çıkar.

- Genel denklemi:

-Önceleri son ürün olan laktatın (laktik asidin iyonize formudur.) kasta birikimi yorgunluk ve ağrılara neden olur denildi. Ancak son yapılan çalışmalar laktatın değil artan potasyumun buna neden olabileceği düşünülmektedir. Çünkü laktatın kas performansını artırdığı ortaya çıkmıştır.

-Dinlenme ile kaslarımıza yeterli oksijen geldiğinde laktik asit karaciğerde piruvata dönüştürülür. O₂’li solunumda kullanılır.

ETİL ALKOL ve LAKTİK ASİT FERMENTASYONLARININ ORTAK ÖZELLİKLERİ

1. Ökaryot ve prokaryot hücrelerin sitoplazmalarında gerçekleşir.

2. Substrat düzeyinde fosforilasyon (SDF) ile toplam 4 ATP, net 2 ATP üretilir.

3. NAD⁺ koenzimi görev yapar.

4. Isı çıkışı olur. Ekzergonik reaksiyonlardır.

5. Hücrenin PH’ını düşürür.

6. Enzimatik reaksiyonlardır.

7. Glikoliz evresinden sonra ATP üretimi ve tüketimi olmaz.

8. NAD⁺ önce indirgenir sonra yükseltgenir.

9. Organik yapıda son ürünler oluşur. (Etil alkol-Laktik asit)

-Canlılarda fermentasyon ile üretilebilen ürünler;

-Sütün yoğurt ya da peynir haline dönüşmesi,

-Hamurun mayalanması, boza yapımı,

-Meyve sularının alkollü içkiye dönüşmesi, etil alkol, asetik asit, laktik asit, sitrik sit, aseton ve bütanol gibi faklı maddeler bakterilerin fermentasyonu sonucu üretilir. Bu nedenle bakteri fermentasyonunun endüstride önemi büyüktür.

-Endüstriyel fermentasyon: Mikroorganizmalar yardımıyla endüstride kullanılacak gliserin, etanol, yağ asidi, süt asidi (laktik asit), süt ve alkol ürünleri gibi maddelerin üretilmesidir. Bunun için fermentasyon tankı kullanılır.

FERMENTASYON VE OKSİJENLİ SOLUNUMUN ORTAK ÖZELLİKLERİ

1. Substrat düzeyinde fosforilasyon ile ATP sentezlenir.

2. Glikoliz evresi gerçekleşir.

3. Enzimler görev yapar.

4. Isı açığa çıkar. (Ekzergoniktir)

5. Laktik asit fermaentasyonu hariç CO₂ açığa çıkar.

6. Hücre pH'sını düşürür.

7. NAD⁺ koenzimi hem indirgenir hem yükseltgenir.

8. Organik maddelerden H koparılır.

9. Yadımlama (katabolizma=yıkım) olaylarıdır.

10. Canlının biyokütlesini azaltır.

FERMENTASYON VE OKSİJENLİ SOLUNUM ARASINDAKİ FARKLAR

İnsan iskelet kası hücrelerinde, egzersiz yaparken görülebilen fermantasyon sırasında

I. pirüvatın indirgenmesi,

II. NADH moleküllerinin yükseltgenmesi,

III. CO₂ üretimi

olaylarından hangilerinin gerçekleşmesi beklenmez?

A) Yalnız I   B) Yalnız II    C) Yalnız III    

D) I ve II     E) II ve III

Oksijenli solunum ve laktik asit fermantasyonunda;

I. kemiozmotik mekanizma ile ATP üretilmesi,

II. NADH molekülünün, NAD⁺ ya yükseltgenmesi,

III. elektronların, elektron taşıma zinciri

    elemanlarınca taşınması

olaylarından hangileri ortak olarak gerçekleşir?

A) Yalnız I   B) Yalnız II     C) Yalnız III

D) I ve II      E)  II ve III

(Tabloda "+" işareti durumun varlığını göstermektedir.)

Bu tablodaki verilere göre ATP elde edilen süreçler, aşağıdakilerin hangisinde doğru eşleştirilmiştir?

SORU 5. (2015-LYS2/BİY)

Laktik asit fermentasyonu için aşağıdakilerden hangisi söylenemez?

A) İnsanda, iskelet kaslarında gerçekleşir.

B) Amacı, pirüvattan daha fazla ATP üretmektir.

C) Bu olayda, pirüvat indirgenmektedir.

D) Son ürün ile birlikte NAD+ oluşur.

E) CO₂ çıkışı olmaz.

SORU 6.(2013 - LYS2 / BİY)

Memelilerde olgun alyuvar hücrelerinde mitokondri bulunmaz.

Buna göre bu hücreler, yaşamaları için gerekli olan enerjiyi aşağıdaki yollardan hangisiyle sağlar?

A) Glikozun oksijensiz yıkımıyla

B) Pirüvatın Asetil CoA molekülüne dönüştürülmesiyle

C) NADH elektronlarının doğrudan Asetil CoA molekülüne aktarılmasıyla

D) FADH₂ elektronlarının doğrudan elektron taşıma zincirine aktarılmasıyla

E) NADH elektronlarının doğrudan elektron taşıma zincirine aktarılmasıyla

 SORU 7. (2012 – LYS2 / BİY)

Alkol fermentasyonu oksijenli solunum ve laktik asit fermentasyonunda aşağıdakilerden hangisi ortak değildir?

A) Enzimlerin kullanılması

B) ATP’nin sentezlenmesi

C) Organik maddelerin yıkılması

D) NADH ⁺ H⁺ oluşumu E) CO₂ oluşumu

SORU 8. (2009 - ÖSS / FEN-2)

Hücrelerde enerji elde etmede izlenen metabolik yollardan bazıları aşağıda verilmiştir:

I. Glikoliz

II. Fotosentez

III. Etil alkol fermentasyonu

Bu metabolik yollardan hangileri hem çizgili kas hücrelerinde hem de geçici anaerob bakterilerde gerçekleşir?

A) Yalnız I     B) Yalnız II    C) Yalnız III

D) I ve II        E) I ve III

SORU 9. Bira mayasındaki solunumun glikoliz evresinde;

I. CO₂ açığa çıkması

II. NADH+H⁺ üretilmesi

III. Pirüvatın meydana gelmesi

IV. Etil alkolün oluşması

olaylarından hangileri gerçekleştirilir?

A) I ve II      B) I ve III     C) I, II ve III

D) II ve III    E) II, III ve IV

SORU 10. Glikolizde ATP kullanılmasının temel nedeni nedir?

A) Glikolizin enerji verimini arttırmak

B) Monomer oluşturabilmek

C) Piruvat birikimini sağlamak

D) Glukozu aktifleştirmek

E) Glukozu tamamen parçalayabilmek

SORU 11. Etil alkol fereantasyonunda

I. ATP nin harcanması

II. CO₂ nin açığa çıkması

III. Piruvik asitin oluşması

IV. ATP nin sentezlenmesi

olaylarının meydana gelme sırası aşağıdakilerden hangisinde doğru olarak verilmiştir?

A) I-III-II-IV      B) I-IV-III-II     C) II-III-I-IV

D) III-II-IV-I      E) IV-III-II-I

SORU 12. Kullanılan bir molekül glukoza karşılık fermentasyon sonunda net 2 ATP, oksijenli solunum sonunda ise net 32 ATP oluşmaktadır.

Oksijenli solunumda daha fazla ATP’nin oluşma sebebi aşağıdakilerden hangisi ile açıklanır?

A) Solunum reaksiyonlarının daha uzun sürmesi ile

B) İlk gerçekleşen reaksiyon basamaklarında oksijene gerek duyulmaması ile

C) Başlangıçta reaksiyona giren glikoz miktarının fazla olması ile

D) Glukoz ile birlikte yağ ve amino asitlerden de ATP elde edilmesi ile

E) Glukozun kendini oluşturan en küçük bileşenlerine parçalanması ile

CEVAPLAR ve ÇÖZÜMLERİ

1.İnsan iskelet kası hücrelerinde, egzersiz yaparken görülebilen fermantasyon çeşidi laktik asit fermantasyonudur. Laktik asit fermantasyonunda CO₂ çıkışı gözlenmez.

Cevap: C

2.  I ve III sadece oksijenli solunuma ait iken II her ikisinde ortaktır.

Cevap: B

3. Etil alkol fermentasyonu yapılmıştır. Glikoz azalır. CO₂ artar. Cevap: E

4. I. Son elektron alıcı oksijen olduğuna göre oksijenli solunumdur.

II. Son elektron alıcı asetaldehit olduğuna göre etil alkol fermentasyonudur.

III. Son elektron alıcı piruvat olduğuna göre laktik asit fermentasyonudur. Cevap: C

5. Laktik asit fermentasyonunda 2 ATP üretilir. İnsanda amacı oksijen yetersizliğinde az da olsa ATP sağlamaktır. Cevap: B

6. Mitokondri olmadığı için oksijenli solunum gerçekleştiremez. ATP’yi laktik asit fermentasyonu ile glikolizden sağlar. Glikoliz ise oksijen kullanılmadan glukozun piruvata yıkımıdır. 

Cevap: A

7. CO₂, lakktik asit fermentasyonunda oluşmaz.

Cevap: E

8. Fotosentez ve etil alkol fermentasyonu insan hücrelerinde gerçekleşemez. Glikoliz hemen hemen bütün canlı hücrelerin sitoplazmalarında gerçekleşir. Cevap A

9. Glikoliz evresinde CO₂ oluşmaz. Etil alkol da glikolizin son ürünü olan piruvattan oluşur.   Cevap: D                                                                 10. Temel amaç, glukozu aktifleştirmekdir.    Cevap: D

 11. Sıraya koyalım;

I. ATP nin harcanması

IV. ATP nin sentezlenmesi

III. Piruvik asitin oluşması

II. CO₂ nin açığa çıkması Cevap: B

12. Fermentasyonda glikoz tam parçalanamadığı için enerjinin büyük kısmı son ürün olan etil alkol veya laktik asit gibi organik maddelerin yapısında kalır. Bunun için enerji verimi düşüktür. Cevap: E