תסיסה - אבי טיפוס של מכונות עיבוד שבבי

תסיסה:

ריאקציות שאין קולט אלקטרונים, כמו הפיכת לקטאט לאצטאט, נקראות תסיסה fermentation.

תסיסה פשוטה (בחלב, יוגורטים וגבינות)- מגלוקוז מתקבלות שתי חומצות לקטיות.

תסיסת שמרים- גלוקוז הופך לאתנול ופחמן דו חמצני.

התהליך מבחינה ביוכימית הרבה יותר פשוט מתהליך נשימה. בנשימה מחמצנים חומר אורגאני לפחמן דו חמצני ומשתחררים אלקטרונים בצורה של NADH. ריאקציות התסיסה פשוטות יותר ולא מערבות את קרום התא. הרישום פטנטים מומסים בתוך הציטופלזמה. כמות האנרגיה שמשתחררת מגלוקוז שהופך לחומצות לקטיות נמוכה מאוד, קצת פחות מ-200 קילו-ג'אול. מספיק בערך לשני ATP. מבחינה ביוכימית אלה אותן ריאקציות של הגליקוליזה. הגלוקוז קודם משופעל ע"י ATP ומוספת לו עוד קבוצת פוספט. אח"כ הוא מתפרק לשני רישום פטנטים ומכאן יש חמצון והעברת אלקטרונים. התוצר הוא NADH. בסוף נטו מתקבל רווח של שתי מולקולות ATP. הבעיה שעומדת בפני אותם אבי טיפוס היא ה- NADH. ביצוא א-אירובי זה מוסר את האלקטרונים שלו לחמצן. במודלים אנ-אירוביים יש תחליפים לחמצן. במקרה של תסיסה אין קולט אלקטרונים חיצוני אלא פירווט שמתחזר והתוצאה היא (א) איזון אלקטרונים. (ב) שחרור שתי מולקולות של חומצת חלב למצע. (ג) התא מקבל שתי מולקולות ATP. כלומר, התהליך מאוזן אבל אין קולטי אלקטרונים חיצוניים.

תסיסה קצת יותר מסובכת זו התסיסה לכוהל. גלוקוז הופך לפירווט, כמו קודם. אבטיפוס מעוניין להרוויח כמה שיותר אנרגיה ולהשתמש ב- NADH בדרך כל שהיא. בתסיסה הזאת אלקטרונים מועברים לנשאים שונים, בלי מעורבות של קולט אלקטרונים חיצוני. בסופו של דבר מתקבל קצת יותר ATP, 2.5 או 3. כתוצאה מופרשים החוצה חומרים מחוזרים.

לסיכום: נשימה אירובית מעבירה את האלקטרונים לחמצן, נשימה אנ-אירובית מעבירה את האלקטרונים לקולטים חיצוניים אחרים וכשאין כאלה תחליפים לחמצן מתרחשת תסיסה.

ניתן לקרוא עוד על הנושא בעמוד בנושא: עיבוד שבבי 

וגם במקבץ המאמרים בנושא פטנטים של אתר mecbit.org

בלוג ידוע המכיל מאמרים רבים בנושא עיבוד שבבי ואבטיפוס הוא הבלוג: אבטיפוס ייצור מודלים העוסק בשיטות עיבוד שבבי והדפסה תלת ממדית.

פוטו-טרופים:

אורגניזמים שהופכים את אנרגיית האור ל-ATP אנרגיה כימית זמינה. זה התהליך הבסיסי שדוחף את כל הריאקציות במודלים אלה. הם משתמשים בפחמן דו חמצני כמקור פחמן, מחזרים אותו לניצול. הצמח הירוק (אצות וכחוליות) משתמשים במים כתורם אלקטרונים. זה תהליך הפוטוסינתזה (oxygenic photosynthesis). תוצא הפסולת זה חמצן. העולם הפרוקריוטי הרבה יותר מגוון מבחינת האפשרויות מאשר העולם האאוקריוטי וזה מתבטא גם במגוון בריאקציות פוטוסינתזה.

האבטיפוס Chromatium צבוע באדום בגלל פיגמנטים שונים והוא מכיל בגופו גופרית כתוצר ביניים של תהליך.

הקו-פקטור המחוזר שאחראי לחיזור הפחמן הדו חמצני הוא גם NADH. צמח כלורופלסט או כחולית שרוצה להשתמש במים כתורם אלקטרונים על מנת לחזר צריך לדחוף את האלקטרונים מפוטנציאל (+) חזק ל(-) חזק. כלומר צריך להשקיע הרבה אנרגיה. אנרגיה זו מגיעה מהאור. יחד עם זאת אפשר לראות שבסכימה שלנו יש עוד תורמי אלקטרונים פוטנציאלים. H₂S למשל, תהליך שיתרחש באמצעותו ידרוש הרבה פחות אנרגיה. התהליך שמתרחש ע"י אותם אבי טיפוס הוא anoxygenic photosynthesis שמשתמשת בתחליף למים כתורם אלקטרונים, כמו H₂S שמתחמצן לגופרית. זה מה שמוצאים בגוף האבטיפוס Chromatium. כלומר, חיים פוטו-טרופים לא חייבים להיות קשורים בשימוש במים ופליטה של חמצן. יש בכירסום בעולם הפרוקריוטי אפשרויות אחרות. כיוון שחמצן ומים זה תורם אלקטרונים גרוע יש תחליפים שנוחים הרבה יותר לשימוש והמנגנון פשוט בהרבה.