Oksijen ihtiyaclarına gore mikroorganizmalar; aerob ve anaerob olmak uzere iki gruba ayrılır.

Aerob mikroorganizmalar: Aeroblar havanın oksijen oranı olan % 21 oksijen varlığında yaşama yeteneğinde olan turlerdir. Aerobik solunum yaparlar. Aerobik solunum yapan organizmalar, enerjilerini organik ya da inorganik bileşiklerin oksitlenmesinden sağlarlar ve oksitlenen bileşikten gelen elektronlar son basamakta O2’ne aktarılır. Oksijen son elektron alıcısıdır. Mikroorganizmaların coğu, ozellikle kufler bu gruba girer. Pek cok aerob fakultatif’dir, bunlar uygun besin ya da kultur ortamlarında oksijen olsun veya olmasın yaşayabilirler. Fakultatif aeroblar icin oksijen gerekli değildir, ancak oksijen varlığında daha iyi urerler. Memeli kalın bağırsağında yaşayan E. coli de fakultatif aerobtur.

Anaerob mikroorganizmalar: Molekuler oksijenin olmadığı ortamlarda gelişirler. Bu organizmalar anaerobik solunum yaparlar. Anaerobik solunum yapan organizmalar, enerjilerini organik veya inorganik bileşiklerin oksitlenmesinden sağlarlar, bu sırada acığa cıkan elektronlar en son basamakta oksijen dışındaki bir elektron alıcısına, genelde inorganik bir bileşiğe (nitrat, sulfat, kobondioksit gibi) verilir. İki tip anaerob organizma vardır:1- oksijeni tolere edebilen, oksijen varlığında yaşayabilenler ancak oksijen varlığında daha iyi gelişmezler. 2- Bunların zorunlu yada kesin (obligat) anaerob olanları ise oksijen varlığında olurler ve zorunlu anaerob mikroorganizmalar olarak adlandırılırlar. Metan bakterileri zorunlu anaerobtur. Metan bakterileri en son basamakta basamakta elektronları CO2 ‘e aktarırlar ve son urun olarak metan oluşur.
Zorunlu anaerob mikroorganizmalar: oksijen bunlara zehir etkisi yapar. Molekuler oksijenin olmadığı ortamlarda gelişirler. Clostridium cinsindeki bakteriler zorunlu anaerobdur. Zorunlu anaeroblarda anaerob koşullar mikroorganizma uretimi sırasında sağlanmalıdır.

Besiyerlerinin O2 durumu uretilecek mikroorganizmaya gore ayarlanmalıdır. Aerobik kulturlerde O2 havadan sağlanır. Bunun icin calkamalı inkubatorler kullanılır. Bazen oksijen ortama oksijen tupleri ya da akvaryum pompasından hava basarak verilebilir. O2 istemeyen yani anaerob olan mikroorganizmaların uretiminde ise besiyerinin atmosferik O2 ile ilişkisi kesilmelidir. Bunun icin besiyerine Na-tiyoglikolat gibi indirgen maddeler katılabilir, bu maddeler ortamdaki oksijeni suya indirgerler. Agarların uzeri parafin gibi O2 girişini engelleyecek maddelerle ortulebilir. H2 veya azot gazı verilebilir.
Fakultatif aerob durumunda ise; hem havalı hemde havasız şartlarda gelişirler dolayısıyla ortama ozel olarak hava vermeye ya da calkalamaya gerek yoktur. Besi ortamında cozunmuş olan O2 bunlar icin yeterli olacaktır.
Organizmaların hucrelerinde, oksijenli ortamda ATP sentezinde rol oynayan başlıca biyolojik yolları ve elektron taşıma zinciri olarak adlandırılan molekulleri Biyokimya derslerinde goreceksiniz. Şimdi biz mayalanma (fermentasyon) olayına yoğunlaşacağız.

MAYALANMA (FERMENTASYON)
Oksijensiz şartlarda (anaerobik şartlarda) organik besinlerdeki kimyasal bağ enerjisinin ATP ye cevrilmesi demektir. Genellikle enerji ihtiyacı az olan basit canlılarda gorulur. Başka fermentasyon yolları bilinmekle beraber en yaygın olanı glukoz fermentasyonudur. Glukozun fermentasyonun icin yaygın olan biyokimyasal yol, aynı zamanda keşfedicisinin adı olan Embden-Meyerhof yolu alarak da isimlendirilen GLİKOLİZ yoludur. Mikroorganizmalarda bulunan enzim farklılıklarına gore glikolizden sonra farklı alkol veya asit ceşitleri oluşabilir. Canlının fermantasyon yapmaktaki amacı ATP sentez etmektir. Burada şu konu onemlidir: Yukarıda anlatılan fermentasyon, biyolojik olarak fermentasyonun ya da diğer adıyla mayalanmanın tanımıdır. Endustriyel olarak gercekleştirilen biyoteknolojik sentezlerde fermentasyon tanımı daha genel olarak ‘mikroorganizma kullanılarak yapılan işlemi’ ifade eder ve pek cok endustriyel işlem de aerobik koşullarda olur. Endustriyel fermentasyonu ilerdeki derslerimizde işleyeceğiz.
Glikoliz: Glikoliz oksijenin olmadığı bir surec olup, uc temel evre icerir. Bu evrelerin her biri ayrı enzimler tarafından katalizlenen tepkime serileridir. EVRE I: Yukseltgenme-indirgenme tepkimelerinin olmadığı, enerjinin acığa cıkmadığı tam tersine ATP harcandığı , glukozdan 2 molekul Gliseraldehit-3-fosfatın sentezlendiği hazırlık tepkimeleridir. EVRE II: İki molekul ATP ve 2 molekul piruvatın oluştuğu enzim katalizli tepkimeler serisidir. Bu basamakta ATP, substrattan ADP’ye inorganik fosfat (Pi) transfer edilmesi sonucu sentezlenir, buna substrat duzeyinde fosforilasyon denir. EVRE III: Fermentasyon urunlerinin eldesi. Fermantasyonun asıl enerji kazancı glikoliz evresinde sağlanan net 2 ATP dir. Piruvattan sonraki evrede ATP kazancı olmamasına rağmen tepkime devam eder. Cunku ortamdaki sınırlı sayıda NAD+ olduğundan piruvat herhangi bir fermentasyon urunune indirgenmelidir ki, NADH da NAD+ haline yukseltgensin. Tum fermentasyon urunleri piruvattan oluşur. Bu tepkimeler maya hucresinin sitozolunde geciyorsa piruvat etanole indirgenir. Bu tepkimeler laktik asit bakterileri hucresinin sitozolunde geciyorsa piruvat laktik aside indirgenir. Denklemler hem atom sayıları hem de yuk bakımından denktirler.

C6H12O6 + 2 ATP+2 NAD+ 4 ATP + 2 CH3COCOOH + 2 NADH + 2H+
Fermentasyon urunleri
2 C2H5OH + 2 CO2
Laktik Asit

Fermantasyon oksijen yokluğunda (anaerobik koşullarda) ceryan eder ve enerji kazancı azdır. Cunku glukozun yapısındaki C atomları kısmen yukseltgenmişlerdir ve oluşan urunler de (alkol, asit gibi ) hala bol miktarda kimyasal bağ enerjisi mevcuttur. Buna karşın ortamda O2 varsa glukoz molekulu tamamen CO2 ‘e oksitlenir ve ATP verimi cok daha yuksek olur Son elektron alıcısının Oksijen olması halinde glukozun tamamen CO2 ‘e yıkılması aerobik koşullarda olur. (Aerobik solunum denilen bu olay prokaryot hucrelerde sitoplazma zarında okaryot hucrelerde ise mitokondri zarında gecer) .

biyologlar.com
__________________