Все живые существа должны иметь постоянные источники энергии, чтобы продолжать выполнять даже самые основные жизненные функции. Приходит ли эта энергия прямо от солнца через фотосинтез или через еду растений или животных, энергия должна быть потреблена и затем изменена в пригодную для использования форму, такую как трифосфат аденозина (АТФ).
Многие механизмы могут преобразовать исходный источник энергии в АТФ. Самый эффективный способ - через аэробного дыхания, что требует кислород. Этот метод дает наибольшее количество АТФ на вход энергии. Однако, если кислород недоступен, организм все равно должен преобразовывать энергию другими способами. Такие процессы, которые происходят без кислорода, называются анаэробными. Ферментация является обычным способом для живых существ сделать АТФ без кислорода. Делает ли это брожение таким же, как анаэробное дыхание?
Краткий ответ: нет. Несмотря на то, что они имеют сходные части и не используют кислород, существуют различия между ферментацией и анаэробным дыханием. Фактически, анаэробное дыхание намного больше похоже на аэробное дыхание, чем на брожение.
Ферментация
Большинство научных классов обсуждают ферментация только в качестве альтернативы аэробному дыханию. Аэробное дыхание начинается с процесса, называемого гликолиз, в котором углевод, такой как глюкоза, расщепляется и после потери некоторых электронов образует молекулу, называемую пируват. Если имеется достаточный запас кислорода или иногда других типов акцепторов электронов, пируват переходит к следующей части аэробного дыхания. Процесс гликолиза дает чистую прибыль 2 АТФ.
Ферментация по сути тот же процесс. Углевод расщепляется, но вместо пирувата конечный продукт представляет собой другую молекулу в зависимости от типа ферментации. Ферментация чаще всего запускается из-за недостатка кислорода, достаточного для продолжения цепочки аэробного дыхания. Люди проходят молочнокислую ферментацию. Вместо отделки пируватом создается молочная кислота.
Другие организмы могут подвергаться алкогольной ферментации, в результате чего не образуется ни пируват, ни молочная кислота. В этом случае организм производит этиловый спирт. Другие виды брожения встречаются реже, но все они дают разные продукты в зависимости от организма, подвергающегося брожению. Поскольку ферментация не использует цепь переноса электронов, она не считается типом дыхания.
Анаэробное дыхание
Хотя брожение происходит без кислорода, это не то же самое, что анаэробное дыхание. Анаэробное дыхание начинается так же, как аэробное дыхание и брожение. Первым шагом по-прежнему является гликолиз, и он все еще создает 2 АТФ из одной молекулы углеводов. Однако вместо окончания гликолиза, как это происходит при ферментации, анаэробное дыхание создает пируват и затем продолжается по тому же пути, что и аэробное дыхание.
После создания молекулы, называемой ацетил-коферментом А, он продолжает цикл лимонной кислоты. Сделано больше электронных носителей, и тогда все заканчивается в цепи переноса электронов. Электронные носители откладывают электроны в начале цепи, а затем, в процессе, называемом хемиосмосом, производят много АТФ. Для продолжения работы цепи переноса электронов должен быть конечный акцептор электронов. Если этим акцептором является кислород, процесс считается аэробным дыханием. Однако некоторые типы организмов, включая многие типы бактерий и других микроорганизмов, могут использовать разные конечные акцепторы электронов. К ним относятся нитрат-ионы, сульфат-ионы или даже диоксид углерода.
Ученые считают, что брожение и анаэробное дыхание являются более старыми процессами, чем аэробное дыхание. Недостаток кислорода в атмосфере ранней Земли сделал невозможным аэробное дыхание. Через эволюция, эукариоты приобрел способность использовать кислородные «отходы» фотосинтеза для создания аэробного дыхания.