Všechny živé bytosti musí mít stálé zdroje energie, aby mohly pokračovat ve vykonávání i těch nejzákladnějších životních funkcí. Ať už tato energie přichází přímo ze slunce skrze fotosyntézu nebo prostřednictvím stravování rostlin nebo zvířata musí být energie spotřebována a poté změněna na použitelnou formu, jako je adenosintrifosfát (ATP).
Mnoho mechanismů může převést původní zdroj energie na ATP. Nejúčinnějším způsobem je průchod aerobní dýchání, což vyžaduje kyslík. Tato metoda poskytuje nejvíce ATP na energii. Pokud však není k dispozici kyslík, musí organismus stále převádět energii pomocí jiných prostředků. Takové procesy, ke kterým dochází bez kyslíku, se nazývají anaerobní. Fermentace je běžný způsob, jak živé věci vyrábějí ATP bez kyslíku. Dělá to fermentaci stejně jako anaerobní dýchání?
Krátká odpověď zní ne. Přestože mají podobné části a nepoužívají kyslík, existují rozdíly mezi fermentací a anaerobním dýcháním. Ve skutečnosti je anaerobní dýchání spíš jako aerobní dýchání než kvašení.
Fermentace
Většina vědeckých hodin diskutuje fermentace pouze jako alternativa k aerobnímu dýchání. Aerobní dýchání začíná procesem zvaným glykolýza, ve kterém je rozložen uhlohydrát, jako je glukóza, a po ztrátě některých elektronů tvoří molekulu zvanou pyruvát. Pokud existuje dostatečný přísun kyslíku nebo někdy i jiných typů elektronových akceptorů, pyruvát se přesune do další části aerobního dýchání. Proces glykolýzy přináší čistý zisk 2 ATP.
Fermentace je v podstatě stejný proces. Sacharidy se štěpí, ale místo toho, aby se vyráběl pyruvát, je konečným produktem jiná molekula v závislosti na typu fermentace. Fermentace je nejčastěji spouštěna nedostatkem dostatečného množství kyslíku pro pokračování v běhu aerobního dýchacího řetězce. Lidé podstupují fermentaci kyseliny mléčné. Místo ukončení pyruvátem se vytváří kyselina mléčná.
Jiné organismy mohou být podrobeny alkoholové fermentaci, přičemž výsledkem není ani pyruvát, ani kyselina mléčná. V tomto případě organismus vytváří ethylalkohol. Jiné typy fermentace jsou méně běžné, ale všechny produkují různé produkty v závislosti na organismu, který podstupuje fermentaci. Protože fermentace nevyužívá elektronový transportní řetězec, nepovažuje se to za typ dýchání.
Anaerobní dýchání
I když k fermentaci dochází bez kyslíku, není to totéž jako anaerobní dýchání. Anaerobní dýchání začíná stejným způsobem jako aerobní dýchání a fermentace. Prvním krokem je stále glykolýza a stále vytváří 2 ATP z jedné uhlohydrátové molekuly. Avšak místo toho, aby končilo glykolýzou, jako fermentace, vytváří anaerobní dýchání pyruvát a pak pokračuje stejnou cestou jako aerobní dýchání.
Po vytvoření molekuly zvané acetyl koenzym A pokračuje v cyklu kyseliny citronové. Vyrobí se více elektronových nosičů a pak vše skončí v řetězci přenosu elektronů. Elektronové nosiče ukládají elektrony na začátku řetězce a poté pomocí procesu zvaného chemiosmóza produkují mnoho ATP. Aby mohl řetězec přenosu elektronů pokračovat v práci, musí existovat konečný přijímač elektronů. Pokud je tímto akceptorem kyslík, je tento proces považován za aerobní dýchání. Některé typy organismů, včetně mnoha typů bakterií a jiných mikroorganismů, však mohou používat různé konečné akceptory elektronů. Patří sem dusičnanové ionty, síranové ionty nebo dokonce oxid uhličitý.
Vědci se domnívají, že fermentace a anaerobní dýchání jsou starší procesy než aerobní dýchání. Nedostatek kyslíku v rané zemské atmosféře znemožnil aerobní dýchání. Přes vývoj, eukaryoty získal schopnost používat kyslíkový „odpad“ z fotosyntézy k vytvoření aerobního dýchání.