Toate lucrurile vii trebuie să aibă surse constante de energie pentru a continua să îndeplinească chiar și cele mai de bază funcții de viață. Fie că acea energie provine direct de la soare prin fotosinteză sau prin consumul de plante sau la animale, energia trebuie consumată și apoi schimbată într-o formă utilizabilă, cum ar fi adenozina trifosfat (ATP).
Multe mecanisme pot converti sursa de energie originală în ATP. Cea mai eficientă cale este prin respirație aerobică, care necesită oxigen. Această metodă oferă cel mai mult ATP per aport de energie. Cu toate acestea, dacă oxigenul nu este disponibil, organismul trebuie să transforme energia utilizând alte mijloace. Astfel de procese care se întâmplă fără oxigen se numesc anaerobe. Fermentarea este o modalitate obișnuită pentru ca lucrurile vii să facă ATP fără oxigen. Această fermentație face același lucru ca și respirația anaerobă?
Răspunsul scurt este nr. Chiar dacă au părți similare și nu utilizează oxigenul, există diferențe între fermentație și respirația anaerobă. De fapt, respirația anaerobă seamănă mai mult cu respirația aerobă decât cu fermentația.
Fermentaţie
Majoritatea claselor de știință discută fermentaţie doar ca alternativă la respirația aerobă. Respirația aerobă începe cu un proces numit glicoliză, în care un carbohidrat precum glucoza este descompus și, după pierderea unor electroni, formează o moleculă numită piruvat. Dacă există o cantitate suficientă de oxigen sau alte tipuri de acceptoare de electroni, piruvatul se mută în următoarea parte a respirației aerobe. Procesul de glicoliză face un câștig net de 2 ATP.
Fermentarea este în esență același proces. Carbohidratul este descompus, dar în loc să facă piruvat, produsul final este o moleculă diferită în funcție de tipul de fermentație. Fermentarea este de cele mai multe ori declanșată de o lipsă de cantități suficiente de oxigen pentru a continua să funcționeze lanțul respirator aerobic. Oamenii suferă fermentația acidului lactic. În loc să se termine cu piruvat, se creează acid lactic.
Alte organisme pot suferi fermentații alcoolice, unde rezultatul nu este nici piruvat și nici acid lactic. În acest caz, organismul produce alcool etilic. Alte tipuri de fermentație sunt mai puțin obișnuite, dar toate produc produse diferite în funcție de organismul în curs de fermentare. Deoarece fermentația nu folosește lanțul de transport al electronilor, nu este considerată un tip de respirație.
Respirație anaerobă
Chiar dacă fermentația se întâmplă fără oxigen, nu este aceeași cu respirația anaerobă. Respirația anaerobă începe la fel ca respirația și fermentația aerobă. Primul pas este încă glicoliza și creează încă 2 ATP dintr-o moleculă de carbohidrați. Totuși, în loc să se încheie cu glicoliza, așa cum o face fermentația, respirația anaerobă creează piruvat și apoi continuă pe aceeași cale ca și respirația aerobă.
După realizarea unei molecule numite acetil-coenzima A, aceasta continuă până la ciclul acidului citric. Se realizează mai mulți purtători de electroni și apoi totul se termină la lanțul de transport de electroni. Purtătorii de electroni depun electronii la începutul lanțului și apoi, printr-un proces numit chemiosmoză, produc multe ATP. Pentru ca lanțul de transport de electroni să continue să funcționeze, trebuie să existe un acceptor final de electroni. Dacă acel acceptor este oxigen, procesul este considerat respirație aerobă. Cu toate acestea, unele tipuri de organisme, inclusiv multe tipuri de bacterii și alte microorganisme, pot utiliza diferite acceptoare finale de electroni. Acestea includ ioni de azot, ioni de sulfat sau chiar dioxid de carbon.
Oamenii de știință consideră că fermentația și respirația anaerobă sunt procese mai vechi decât respirația aerobă. Lipsa de oxigen în atmosfera timpurie a Pământului a făcut imposibilă respirația aerobă. Prin evoluţie, eucariotelor a dobândit capacitatea de a folosi „deșeurile” de oxigen din fotosinteză pentru a crea respirație aerobă.