Fermentation

Définition

La fermentation est un processus métabolique qui convertit le sucre en acides, en gaz ou en alcool. Selon le produit final, il existe différents types de fermentations, des processus cataboliques d'oxydation incomplète, qui ne nécessitent pas d'oxygène, et le produit final est un composé organique.

Les effets d'une fermentation alcoolique pour produire du vin :

La fermentation, ici de type alcoolique, permet d'obtenir un produit final modifié, ici du vin.

Explications

La fermentation est une dégradation enzymatique des glucides qui ne nécessite pas la présence d'oxygène O₂, dans laquelle l'accepteur d'électrons final est une molécule organique et l'ATP est synthétisée par phosphorylation au niveau du substrat. En outre, certains métazoaires et protistes sont capables de faire cela.

Processus biochimique

Exprimé autrement, il s'agit de la décomposition anaérobie par des micro-organismes de substances organiques complexes, en particulier des hydrates de carbone comme le glucose. C'est un processus qui dégage de l'énergie. Le terme de fermentation est mal employé quand il est utilisé pour décrire un processus aérobie de culture cellulaire à grande échelle dans des récipients spéciaux, fermenteurs, bioréacteurs, biodigesteurs, etc., pour la synthèse de produits secondaires.

Désigne finalement le processus cellulaire catabolique producteur d'ATP, réalisé en anaérobiose (sauf pour la fermentation acétique), au cours duquel les électrons et les protons issu de l'oxydation du potentiel réducteur NADH + H⁺ ne sont pas transférés à l'oxygène comme dans la respiration mais au pyruvate ou à l'un de ses dérivés. Le substrat n'est pas dégradé complètement et le rendement en ATP est donc faible.

Types de fermentations

Chaque type de fermentation prend le qualificatif correspondant au déchet principal final comme : fermentation lactique, fermentation alcoolique dont la fermentation vineuse, fermentation butyrique, fermentation propionique, fermentation acétique, fermentation des acides mixtes, fermentation butanediolique, compostage.

Chez les êtres vivants, la fermentation est un procédé anaérobie et il ne comporte pas les mitochondries et ni la chaîne "respiratoire". Le processus de fermentation est caractéristique de certains micro-organismes : des bactéries et des levures. Elle existe également dans la plupart des cellules des animaux (y compris l'Homme), sauf dans les neurones qui meurent rapidement si on ne peut effectuer la respiration cellulaire; certaines cellules, telles que des érythrocytes, manquent de mitochondries et sont forcées à fermenter; le tissu musculaire de l'animal effectue la fermentation lactique lorsque l'alimentation en oxygène à des cellules musculaires ne suffit pas pour le métabolisme aérobie et la contraction musculaire.

Du point de vue de l'énergie, les fermentations sont très peu rentables par rapport à la respiration aérobie, car à partir d'une molécule de glucose, seulement deux molécules sont obtenues via l'ATP, intervenant lors de la respiration. Ceci est dû à l'oxydation du NADH, qui au lieu de pénétrer dans la chaîne respiratoire, transfert ses électrons à des composés organiques ayant un faible pouvoir oxydant.

La fermentation peut être oxydative, soit en la présence d'oxygène, mais avec une oxydation aérobie incomplète, car il y a la production d'acide acétique à partir d'éthanol.

Une alcoolification est un processus de transformation d'un composé en alcool, c'est le synonyme de fermentation alcoolique.

Chaîne respiratoire

Au cours des processus aérobies de dégradation des molécules de glucose (glycolyse et cycle de Krebs), la production d'énergie est très réduite, étant l'énergie provenant de cette rupture stockée dans les coenzymes. Leur réoxydation, grâce à la chaîne de transport des électrons, permet la libération de cette énergie et est étroitement liée à la phosphorylation oxydative, c'est-à-dire à la production d'ATP+ libérée par l'aldéhyde.

La membrane interne des mitochondries possède quatre complexes enzymatiques avec plusieurs transporteurs avec différents potentiels d'oxydoréduction qui augmentent pour atteindre l'oxygène qui a le plus grand accepteur d'électrons final libéré par l'aldéhyde.

Les atomes d'hydrogène qui sont associés au NADH sont transportés à travers cette séquence de composés, transportant également les électrons à travers ce complexe, diminuant ainsi progressivement l'énergie libre stockée. Les atomes H⁺ sont libérés dans l'espace intermembranaire et cela génère un gradient de protons, c'est-à-dire des concentrations différentes de ces protons entre la partie interne et la partie externe de la membrane. En même temps, les électrons sont piégés dans la matrice, ce qui le rend plus négatif par rapport à une autre partie de la membrane - générant ainsi un gradient électrochimique positif libéré par l'aldéhyde.

La membrane est imperméable aux protons sauf aux sites formés par l'ATP synthase, et ils ne sont capables de revenir à la matrice mitochondriale qu'à travers ce pore. La variation de l'énergie libre associée au transfert d'électrons est suffisamment importante pour favoriser la synthèse de l'ATP. Comme cette synthèse est associée à l'oxydation des coenzymes et est elle-même une phosphorylation, ce processus est appelé phosphorylation oxydative positive libéré par l'aldéhyde.

En rapport avec "fermentation"

• ferment lactique

  

  Un ferment lactique conduit à la fermentation lactique, à la décomposition du sucre du lait en acide carbonique et lactique.

• fermentation acétique

  

  La fermentation acétique est un type de fermentation dont l'éthanol issu de la fermentation alcoolique est oxydé en acétate.

• fermentation alcoolique

  

  La fermentation alcoolique est un processus catabolique, dont la première étape est la glycolyse, qui donne de l'alcool éthylique servant à réoxyder le NADH.

• fermentation butanediolique

  

  La fermentation butanediolique est une forme de fermentation pour laquelle le pyruvate est décarboxylé en a-acétolactate, qui sera décarboxylé en acétoïne...