Alle levende ting må ha konstante energikilder for å fortsette å utføre selv de mest grunnleggende livsfunksjoner. Enten den energien kommer rett fra solen gjennom fotosyntesen eller gjennom å spise planter eller dyr, energien må forbrukes og deretter endres til en brukbar form som adenosintrifosfat (ATP).
Mange mekanismer kan konvertere den opprinnelige energikilden til ATP. Den mest effektive måten er gjennom aerobisk respirasjon, som krever oksygen. Denne metoden gir mest ATP per energiinngang. Men hvis oksygen ikke er tilgjengelig, må organismen fortsatt konvertere energien på andre måter. Slike prosesser som skjer uten oksygen kalles anaerobe. Fermentering er en vanlig måte for levende ting å lage ATP uten oksygen. Gjør dette gjæringen det samme som anaerob respirasjon?
Det korte svaret er nei. Selv om de har lignende deler og heller ikke bruker oksygen, er det forskjeller mellom gjæring og anaerob respirasjon. Faktisk er anaerob respirasjon mye mer som aerob respirasjon enn det er som gjæring.
fermentering
De fleste naturfagsklasser diskuterer gjæring bare som et alternativ til aerob respirasjon. Aerob respirasjon begynner med en prosess som heter glykolyse, der et karbohydrat som glukose brytes ned og etter å ha mistet noen elektroner danner et molekyl som kalles pyruvat. Hvis det er tilstrekkelig tilførsel av oksygen, eller noen ganger andre typer elektronakseptorer, flytter pyruvatten til neste del av aerob respirasjon. Prosessen med glykolyse gir en netto gevinst på 2 ATP.
Fermentering er egentlig den samme prosessen. Karbohydratet brytes ned, men i stedet for å lage pyruvat, er sluttproduktet et annet molekyl avhengig av gjæringstype. Fermentering utløses oftest av mangel på tilstrekkelige mengder oksygen til å fortsette å kjøre den aerobe respirasjonskjeden. Mennesker gjennomgår melkesyregjæring. I stedet for å avslutte med pyruvat, lages melkesyre.
Andre organismer kan gjennomgå alkoholgjæring, hvor resultatet verken er pyruvat eller melkesyre. I dette tilfellet lager organismen etylalkohol. Andre typer gjæring er mindre vanlige, men alle gir forskjellige produkter avhengig av organismen som er under gjæring. Siden gjæring ikke bruker elektrontransportkjeden, regnes den ikke som en type respirasjon.
Anaerob respirasjon
Selv om gjæring skjer uten oksygen, er det ikke det samme som anaerob respirasjon. Anaerob respirasjon begynner på samme måte som aerob respirasjon og gjæring. Det første trinnet er fremdeles glykolyse, og det skaper fremdeles 2 ATP fra ett karbohydratmolekyl. I stedet for å slutte med glykolyse, som gjæring, skaper imidlertid anaerob respirasjon pyruvat og fortsetter deretter på samme vei som aerob respirasjon.
Etter å ha laget et molekyl kalt acetylkoenzym A, fortsetter det til sitronsyresyklusen. Flere elektronbærere lages og da havner alt ved elektrontransportkjeden. Elektronbærerne deponerer elektronene i begynnelsen av kjeden og produserer deretter gjennom en prosess som kalles kjemiosmose mange ATP. For at elektrontransportkjeden skal fortsette å fungere, må det være en endelig elektronakseptor. Hvis denne akseptoren er oksygen, anses prosessen som aerob respirasjon. Noen typer organismer, inkludert mange typer bakterier og andre mikroorganismer, kan imidlertid bruke forskjellige endelige elektronakseptorer. Disse inkluderer nitrationer, sulfationer eller til og med karbondioksid.
Forskere mener at gjæring og anaerob respirasjon er eldre prosesser enn aerob respirasjon. Mangel på oksygen i den tidlige jordas atmosfære gjorde aerob respirasjon umulig. Gjennom utvikling, eukaryoter tilegnet seg muligheten til å bruke oksygen "avfallet" fra fotosyntesen for å skape aerob respirasjon.