Az élő dolgoknak állandó energiaforrásokkal kell rendelkezniük, hogy továbbra is a legalapvetőbb életfunkciókat lehessen elvégezni. Függetlenül attól, hogy ez az energia egyenesen a napból származik fotoszintézis útján, vagy növényi étkezés útján, vagy állatoknál az energiát el kell fogyasztani, majd felhasználható formává, például adenozin-trifoszfáttá kell változtatni (ATP).
Számos mechanizmus képes átalakítani az eredeti energiaforrást ATP-ként. A leghatékonyabb mód az út aerob légzés, amely megköveteli oxigén. Ez a módszer adja a legtöbb ATP-t energiabemenetenként. Ha azonban nem áll rendelkezésre oxigén, a szervezetnek továbbra is más módon kell átalakítania az energiát. Az oxigén nélkül zajló folyamatokat anaerobnak nevezik. A fermentáció az élő dolgok általános módja az ATP előállítása oxigén nélkül. Ez teszi a fermentációt ugyanolyannak, mint az anaerob légzés?
A rövid válasz nem. Annak ellenére, hogy hasonló részek vannak, és egyikük sem használ oxigént, vannak különbségek a fermentáció és az anaerob légzés között. Valójában az anaerob légzés sokkal inkább az aerob légzés, mint az erjedés.
Erjesztés
A legtöbb tudományos osztály megvitatja erjesztés csak az aerob légzés alternatívájaként. Az aerob légzés egy ún glikolízis, amelyben egy szénhidrát, például glükóz bontódik le, és néhány elektron elvesztése után egy piruvátnak nevezett molekulát képez. Ha elegendő mennyiségű oxigén van, vagy más típusú elektronakceptorok vannak, akkor a piruvát az aerob légzés következő részébe kerül. A glikolízis folyamata 2 ATP nettó nyereséget eredményez.
A fermentáció lényegében ugyanaz a folyamat. A szénhidrát lebontásra kerül, de a piruvát előállítása helyett a végtermék egy másik molekula, az erjedés típusától függően. A fermentációt leggyakrabban az aerob légzéslánc folytatásához elegendő mennyiségű oxigén hiánya váltja ki. Az emberek tejsav erjedésen megy keresztül. A piruváttal történő befejezés helyett tejsav képződik.
Más szervezetek alkoholos erjedésen mennek keresztül, ahol az eredmény nem piruvát, vagy tejsav. Ebben az esetben a szervezet etil-alkoholt állít elő. Más típusú erjesztés ritkábban fordul elő, de mindegyik eltérő terméket eredményez a fermentáción áteső organizmustól függően. Mivel a fermentáció nem használja az elektronszállító láncot, nem tekintik a légzés típusának.
Anaerob légzés
Annak ellenére, hogy a fermentáció oxigén nélkül zajlik, ez nem ugyanaz, mint az anaerob légzés. Az anaerob légzés ugyanúgy kezdődik, mint az aerob légzés és az erjesztés. Az első lépés továbbra is a glikolízis, és még mindig 2 ATP-t hoz létre egy szénhidrátmolekulából. Ahelyett, hogy a glikolízissel végződne, amint az erjedés is történik, az anaerob légzés piruvátot hoz létre, majd ugyanazon az úton folytatódik, mint az aerob légzés.
Miután elkészítettük az A-acetil-koenzimnek nevezett molekulát, folytatjuk a citromsav-ciklust. További elektronhordozók készülnek, és akkor minden végül az elektronszállító láncon végződik. Az elektronhordozók az elektronokat a lánc elején helyezik el, majd a kemiozmózisnak nevezett folyamat révén sok ATP-t termelnek. Ahhoz, hogy az elektronszállító lánc továbbra is működjön, rendelkeznie kell egy végleges elektron-elfogadóval. Ha az akceptor oxigén, akkor a folyamat aerob légzésnek számít. Bizonyos típusú organizmusok, beleértve a baktériumok és más mikroorganizmusok sok típusát, különböző végső elektronakceptorokat használhatnak. Ide tartoznak a nitrát-ionok, a szulfát-ionok vagy akár a szén-dioxid.
A tudósok úgy vélik, hogy a fermentáció és az anaerob légzés régebbi folyamatok, mint az aerob légzés. Az oxigén hiánya a korai Föld légkörében lehetetlenné tette az aerob légzést. Keresztül evolúció, eukarióták megszerezte azt a képességét, hogy a fotoszintézis során keletkező oxigén-hulladékot felhasználja aerob légzés létrehozására.