Všetky živé bytosti musia mať neustále zdroje energie, aby mohli pokračovať vo vykonávaní aj tých najzákladnejších životných funkcií. Či už táto energia prichádza priamo zo slnka cez fotosyntézu alebo cez jedenie rastlín alebo Pri zvieratách sa energia musí spotrebovať a potom zmeniť na použiteľnú formu, ako je adenozíntrifosfát (ATP).
Mnoho mechanizmov dokáže prevádzať pôvodný zdroj energie na ATP. Najefektívnejší spôsob je cez aeróbne dýchanie, čo vyžaduje kyslík. Táto metóda poskytuje najviac ATP na vstup energie. Ak však nie je k dispozícii kyslík, organizmus musí stále premieňať energiu pomocou iných prostriedkov. Takéto procesy, ku ktorým dochádza bez kyslíka, sa nazývajú anaeróbne. Fermentácia je bežný spôsob, ako živé zvieratá vyrábajú ATP bez kyslíka. Je fermentácia to isté ako anaeróbne dýchanie?
Krátka odpoveď znie nie. Aj keď majú podobné časti a nepoužívajú kyslík, existujú rozdiely medzi fermentáciou a anaeróbnym dýchaním. V skutočnosti je anaeróbne dýchanie viac ako aeróbne dýchanie ako kvasenie.
kvasenie
Väčšina vedeckých tried diskutuje kvasenie iba ako alternatíva k aeróbnemu dýchaniu. Aeróbne dýchanie začína procesom nazývaným glykolýza, v ktorej sa uhľovodík, ako napríklad glukóza, rozpadá a po strate niektorých elektrónov tvorí molekulu nazývanú pyruvát. Ak existuje dostatočný prísun kyslíka alebo niekedy aj iných typov elektrónových akceptorov, pyruvát sa presunie do ďalšej časti aeróbneho dýchania. Proces glykolýzy vytvára čistý zisk 2 ATP.
Fermentácia je v podstate rovnaký proces. Sacharidy sa štiepia, ale namiesto výroby pyruvátu je konečným produktom odlišná molekula v závislosti od typu fermentácie. Fermentácia sa najčastejšie spúšťa nedostatkom dostatočného množstva kyslíka na pokračovanie v aeróbnom respiračnom reťazci. Ľudia podliehajú fermentácii kyselinou mliečnou. Namiesto dokončenia pyruvátom sa vytvára kyselina mliečna.
Iné organizmy môžu byť podrobené alkoholovej fermentácii, pričom výsledkom nie je ani pyruvát, ani kyselina mliečna. V tomto prípade organizmus vytvára etylalkohol. Iné typy fermentácie sú menej bežné, ale všetky poskytujú rôzne produkty v závislosti od organizmu, ktorý podstupuje fermentáciu. Pretože fermentácia nepoužíva transportný reťazec elektrónov, nepovažuje sa to za typ dýchania.
Anaeróbna respirácia
Aj keď fermentácia prebieha bez kyslíka, nie je to rovnaké ako anaeróbne dýchanie. Anaeróbne dýchanie začína rovnakým spôsobom ako aeróbne dýchanie a fermentácia. Prvým krokom je stále glykolýza a stále vytvára 2 ATP z jednej molekuly uhľohydrátov. Namiesto toho, aby sa skončilo glykolýzou, ako pri fermentácii, anaeróbne dýchanie vytvára pyruvát a potom pokračuje rovnakou cestou ako aeróbne dýchanie.
Po vytvorení molekuly nazývanej acetyl koenzým A pokračuje v cykle kyseliny citrónovej. Vyrába sa viac elektrónových nosičov a potom všetko končí v reťazci prenosu elektrónov. Elektronové nosiče ukladajú elektróny na začiatku reťazca a potom prostredníctvom procesu nazývaného chemiosmóza produkujú veľa ATP. Aby mohol reťazec prenosu elektrónov pokračovať v práci, musí existovať konečný prijímač elektrónov. Ak je týmto akceptorom kyslík, proces sa považuje za aeróbne dýchanie. Niektoré typy organizmov, vrátane mnohých druhov baktérií a iných mikroorganizmov, však môžu používať rôzne konečné akceptory elektrónov. Patria sem dusičnanové ióny, síranové ióny alebo dokonca oxid uhličitý.
Vedci veria, že fermentácia a anaeróbne dýchanie sú staršie procesy ako aeróbne dýchanie. Nedostatok kyslíka v ranej zemskej atmosfére znemožnil aeróbne dýchanie. skrz vývoj, eukaryota získala schopnosť používať kyslíkový „odpad“ z fotosyntézy na vytvorenie aeróbneho dýchania.