Alternativ til cellulær respiration

Produktion af energi fra organiske forbindelser, såsom glukose, ved oxidation ved hjælp af kemiske (normalt organiske) forbindelser inde i en celle som "elektronacceptorer" kaldes gæring.

Dette er et alternativ til cellulær åndedræt, hvor elektroner fra glucose og andre forbindelser, der oxideres, overføres til en acceptor, der bringes uden for cellen, typisk ilt. Dette er et alternativ til cellulær respiration (uden ilt kan cellulær respiration ikke forekomme).

Mens gæring kan finde sted under anaerobe forhold (iltmangel), kan det ske, når der også er rigeligt med ilt.

Gær foretrækker for eksempel gæring frem for cellulær respiration, hvis der er nok glukose til rådighed til at understøtte processen, selvom der er rigeligt med ilt.

Når energirigt sukker - især glucose - kommer ind i en celle, nedbrydes det i en proces kaldet glykolyse. Glykolyse er et forudsætningstrin både for cellulær respiration og gæring.

Det er en fælles vej for nedbrydning af sukker, som kan føre til enten gæring eller cellulær respiration.

Glykolyse er en gammel biokemisk proces, der er kommet meget tidligt i evolutionær historie. Kernreaktionerne til glykolyse blev "opfundet" af mikroorganismer længe før fotosyntese udviklede sig, hvilket opstod ca. 3,5 for milliarder år siden, men det ville tage cirka 1,5 milliarder år at fylde havene og atmosfæren med enhver mærkbar mængde ilt.

Således er selv komplekse eukaryoter (det biologiske domæne, der inkluderer dyr, planter, svampe og protistiske riger) i stand til at producere energi uden åndedræt, uden ilt osv. I gær, der hører til svampedømmet, fermenteres de kemiske produkter fra glykolyse for at producere energi til cellen.

Ved afslutningen af ​​glykolyse vil glukosens seks-carbonstruktur være opdelt i to molekyler af tre-carbon-forbindelsen kaldet pyruvat. Der produceres også det kemiske NADH, fra et mere "oxideret" kemikalie kaldet NAD +.

I gær gennemgår pyruvat "reduktion", optagelsen af ​​elektroner, som derefter overføres fra den tidligere producerede NADH i glykolyse til opnåelse af acetaldehyd og kuldioxid.

Acetaldehyd reduceres derefter yderligere til ethylalkohol, det ultimative fermenteringsprodukt. Hos dyr, herunder mennesker, kan pyruvat gæres, når ilttilgængeligheden er lav. Dette gælder især i muskelceller. Når dette sker, selvom der produceres små mængder alkohol, reduceres det meste af pyruvat fra glykolyse ikke til alkohol, men snarere til mælkesyre.

Mens mælkesyre kan forlade dyreceller og bruges til at producere energi i hjertet, kan det opbygges i musklerne og forårsage smerte og nedsat atletisk ydeevne. Dette er den "brændende" følelse, du føler, når du løfter vægte, løber i lang tid, sprinter, løfter tunge kasser osv.

Den universelle energibærer i celler er et kemikalie kendt som ATP (adenosintrifosfat). Hvis der anvendes ilt, kan celler producere ATP gennem glykolyse efterfulgt af cellulær respiration - således at et molekyle glukosesukker giver 36-38 molekyler ATP afhængigt af celletypen.

Ud af disse 36-38 ATP-molekyler produceres kun to under glykolysefasen. Således, hvis man bruger fermentering som et alternativ til cellulær respiration, producerer celler meget mindre energi end de bruger respiration. Imidlertid kan gæring under lave ilt- eller anaerobe forhold holde en organisme levende og overleve, da de ellers ikke havde nogen åndedræt uden ilt.

Mennesker bruger fermenteringsprocessen til vores egen fordel, især når det kommer til mad og drikke. Brødfremstilling, produktion af øl og vin, pickles, yoghurt og kombucha bruger alt sammen gæringsproces.