Quá trình lên men

Theo tiếng địa phương, lên men là sự sản sinh ra rượu từ đường, song trong vi sinh vật học, lên men có nghĩa rộng hơn. Lên men là sự oxi hóa từng phần đường (hay các chất trao đổi khác) để giải phóng ra năng lượng bằng cách sử dụng một phân từ hữu cơ làm chất nhận điện tử cuối cùng thay vì một chuỗi vận chuyển điện tử. Nói cách khác, con đường trao đổi chất lên men là những phản ứng trao đổi chất oxi hoá NADH thành NAD* bằng cách song song khử các phân tử hữu cơ là những chất nhận điện tử cuối cùng. Ngược lại, như đã thấy trước dây, hô hấp hiếu khí khừ oxi còn hô hấp kị khí khử các chất vô cơ khác như sunfat và nitrat hoặc (hiếm hơn) một phân tử hữu cơ.

       Chức năng thiết yếu của lên men là tái sinh NAD* dùng cho đường phân, do vậy các phân tử ADP có thể được photphoryl hóa thành ATP. Mặc dù các con đường trao đổi chất lên men đứng về mặt năng lượng không hiệu quả bằng hô hấp vì rằng đa số năng lượng tiềm tàng dự trữ toong glucoza vẫn nằm lại trong các liên kết của các sản phẩm lên men song lợi ích chủ yếu của lên men nằm ở chỗ nó cho phép sự sản sinh ATP được tiếp tục khi vắng mặt hô hấp tế bào. Các vi sinh vật có con đường trao đổi chất lên men có thể định cư à những môi trường kị khí, nơi không thuận lợi đối với các sinh vật hiếu khí nghiêm ngặt.

       Vi sinh vật sản sinh một loạt sản phẩm lên men tuỳ thuộc các enzim và các cơ chất được cung cấp cho mỗi loài. Mặc dù các sản phẩm lên men là các sản phẩm thải đối với tế bào tổng hợp nên chúng, song nhiều sản phẩm lại có ích cho con người, đó là etanol (rượu uống), axit axetic (giấm), và axit lactic (được sử dụng trong sản xuất phomat, dưa muối và dưa chuột muối).

      Các sản phẩm lên men khác có hại cho sức khoẻ con người và công nghiệp. Chẳng hạn, các sản phẩm lên men của Clostridium perfringens tham gia vào việc làm hoại tử (chết) các mô cơ có liên quan tới bệnh hoại thư sinh hơi. Tương tự, như bạn có thê nhớ lại từ chương 1, Pasteur đã phát hiện ra rằng vi khuẩn nhiễm bẩn dịch nho đã lên men đường thành các sản phẩm không mong muốn như axit axetic và axit lactic, các axit này đã làm hỏng rượu vang.