Vsebina
- Fermentacija proti celičnemu vdihu
- Glikoliza: razpad sladkorja pred fermentacijo
- Glikoliza ne potrebuje kisika
- Od glikolize do fermentacije
- ATP in proizvodnja energije s pomočjo fermentacije
- Uporaba za fermentacijo
Proizvodnja energije iz organskih spojin, kot je glukoza, z oksidacijo z uporabo kemičnih (ponavadi organskih) spojin znotraj celice kot "sprejemalci elektronov" fermentacija.
To je alternativa celičnemu dihanju, pri katerem se elektroni iz glukoze in drugih spojin, ki se oksidirajo, prenesejo v akceptor, pripeljan zunaj celice, običajno kisik. To je alternativa celičnemu dihanju (brez kisika ne more priti do celičnega dihanja).
Fermentacija proti celičnemu vdihu
Medtem ko fermentacija lahko poteka tudi v anaerobnih pogojih (pomanjkanje kisika), se to lahko zgodi tudi takrat, ko je kisika v izobilju.
Kvas, na primer, raje fermentacijo pred celičnim dihanjem, če je na voljo dovolj glukoze za podporo procesa, tudi če je na voljo veliko kisika.
Glikoliza: razpad sladkorja pred fermentacijo
Ko energetsko bogat sladkor - zlasti glukoza - vstopi v celico, se razgradi v procesu, imenovanem glikoliza. Glikoliza je predpogoj za celično dihanje in fermentacijo.
To je običajna pot razpada sladkorja, ki lahko vodi do fermentacije ali celičnega dihanja.
Glikoliza ne potrebuje kisika
Glikoliza je starodaven biokemijski proces, ki se je pojavil zelo zgodaj v evolucijski zgodovini. Glavne reakcije za glikolizo so mikroorganizmi "izumili" že dolgo, preden se je razvila fotosinteza, ki se je pojavila pred približno 3,5 milijarde let, vendar pa bi trajalo približno 1,5 milijarde let, da bi morij in atmosfero napolnili s katero koli občutno količino kisika.
Tako so celo zapleteni evkarioti (biološka domena, ki vključuje živali, rastline, glive in protistična kraljestva) sposobni proizvajati energijo brez dihanja, brez kisika itd. V kvasovkah, ki spadajo v kraljestvo gliv, so kemični produkti glikolize fermentirajo, da proizvedejo energijo za celico.
Od glikolize do fermentacije
Na koncu glikolize bomo šest-ogljikovo strukturo glukoze razdelili na dve molekuli tri-ogljikove spojine, imenovane piruvat. Prav tako se proizvaja kemična NADH, iz bolj "oksidirane" kemikalije, imenovane NAD +.
V kvasovkah se piruvat "reducira", pridobivanje elektronov, ki se nato prenašajo iz NADH, proizvedenega prej pri glikolizi, da dobimo acetaldehid in ogljikov dioksid.
Acetaldehid se nato še dodatno zmanjša na etilni alkohol, ki je končni produkt fermentacije. Pri živalih, vključno s človekom, lahko piruvat fermentira, kadar je razpoložljivost kisika majhna. To še posebej velja za mišične celice. Čeprav se to zgodi, čeprav nastanejo majhne količine alkohola, se večina piruvata zaradi glikolize zmanjša ne na alkohol, temveč na mlečno kislino.
Medtem ko mlečna kislina lahko zapusti živalske celice in jih porabi za proizvodnjo energije v srcu, se ta lahko nabere znotraj mišic, kar povzroča bolečino in zmanjša atletske zmogljivosti. To je tisti "pekoč" občutek, ki ga čutite po dvigovanju uteži, daljši tek, petje, dvigovanje težkih škatel itd.
ATP in proizvodnja energije s pomočjo fermentacije
Univerzalni nosilec energije v celicah je kemikalija, znana kot ATP (adenozin trifosfat). Če uporabljajo kisik, lahko celice proizvedejo ATP z glikolizo, ki ji sledi celično dihanje - tako da ena molekula glukoznega sladkorja proizvede 36-38 molekul ATP, odvisno od vrste celice.
Od teh 36-38 molekul ATP se v fazi glikolize samo dve proizvedeta. Če torej fermentacijo uporabljajo kot alternativo celičnemu dihanju, celice porabijo veliko manj energije kot pri dihanju. Toda v nizko kisikovem ali anaerobnem stanju lahko fermentacija ohrani življenje in preživi organizem, saj drugače ne bi imeli dihanja brez kisika.
Uporaba za fermentacijo
Ljudje uporabljajo proces fermentacije v lastno korist, še posebej, če gre za hrano in pijačo. Pri pripravi kruha, proizvodnje piva in vina, kumaric, jogurtov in kombuče se uporablja proces fermentacije.