Az energiatermelést szerves vegyületekből, például glükózból, oxidáció útján kémiai (általában szerves) vegyületek felhasználásával a sejt belsejéből "elektron-akceptorként" nevezzük erjesztés.
Ez egy alternatívája a sejtlégzésnek, amelyben a glükóz és más oxidálódó vegyületek elektronjai a sejten kívülről hozott akceptorba, jellemzően oxigénbe kerülnek. Ez a sejtlégzés alternatívája (oxigén nélkül a sejtlégzés nem fordulhat elő).
Erjesztés vs. Sejtlégzés
Míg az erjedés anaerob (oxigénhiányos) körülmények között történhet, akkor ez akkor is megtörténhet, ha az oxigén bőséges.
Az élesztő például előnyben részesíti a fermentációt a sejtes légzés helyett, ha elegendő glükóz áll rendelkezésre a folyamat támogatásához, még akkor is, ha rengeteg oxigén áll rendelkezésre.
Glikolízis: A cukor lebontása az erjesztés előtt
Amikor az energiában gazdag cukor - főleg a glükóz - bejut egy sejtbe, az egy glikolízis nevű folyamatban lebomlik. Glikolízis a sejtlégzés és az erjedés előfeltétele.
Ez egy általános út a cukor lebontásához, amely akár erjedéshez, akár sejtlégzés.
A glikolízis nem igényel oxigént
A glikolízis egy ősi biokémiai folyamat, amely az evolúció történetében már nagyon korán megjelent. A glikolízis alapvető reakcióit mikroorganizmusok "találták ki" jóval a fotoszintézis kialakulása előtt, amely nagyjából 3,5 milliárd évvel ezelőtt, de nagyjából 1,5 milliárd évre lenne szükség ahhoz, hogy a tengereket és a légkört bármilyen jelentős mennyiségű oxigén.
Így még a komplex eukarióták is (az állatot, növényeket, gombákat és protiszt királyságot magába foglaló biológiai tartomány) képesek légzés, oxigén nélkül stb. Az élesztőben, amely a gomba királyságához tartozik, a glikolízis kémiai termékeit erjesztik, hogy energiát termeljenek a sejt számára.
A glikolízistől az erjesztésig
A glikolízis végén a glükóz hatszénes szerkezete a piruvát nevű három szénatomos vegyület két molekulájára oszlik fel. Szintén előállítja a NADH vegyszert, egy "oxidáltabb" vegyi anyagból, amelyet NAD + -nak hívnak.
Élesztőben a piruvát "redukción" megy keresztül, az elektronok nyeresége, amelyek aztán a korábban glikolízis során előállított NADH-ból átkerülnek acetaldehid és szén-dioxid képződéséhez.
Az acetaldehidet ezután tovább redukálják etil-alkoholgá, a fermentáció végtermékévé. Állatokban, beleértve az embereket is, a piruvát fermentálható, ha az oxigén rendelkezésre állása alacsony. Ez különösen igaz az izomsejtekre. Ha ez megtörténik, bár csekély mennyiségű alkohol termelődik, a glikolízis során keletkező piruvát nagy része nem alkohollá, hanem inkább tejsav.
Míg a tejsav elhagyhatja az állati sejteket és felhasználható energia előállítására a szívben, felépülhet az izmokban, fájdalmat okozva és csökkentve a sportteljesítményt. Ez az az "égő" érzés, amelyet a súlyemelés, a hosszú ideig tartó futás, a sprintelés, a nehéz dobozok felemelése stb.
ATP és energiatermelés erjesztéssel
A sejtekben található univerzális energiahordozó kémiai néven ismert ATP (adenozin-trifoszfát). Ha oxigént használnak, a sejtek glikolízissel, majd sejtlégzéssel képesek ATP-t előállítani - oly módon, hogy az egyik glükózcukor-molekula 36-38 ATP-molekulát eredményez, a sejttípustól függően.
A 36-38 ATP-molekula közül csak kettő termelődik a glikolízis fázisában. Így, ha a fermentációt a sejtlégzés alternatívájaként alkalmazzuk, a sejtek sokkal kevesebb energiát termelnek, mint a légzéssel. Alacsony oxigén- vagy anaerob körülmények között azonban a fermentáció életben és túlélésben tarthatja a szervezetet, mivel egyébként oxigén nélkül nem lenne légzésük.
Erjesztésre használ
Az emberek a fermentáció folyamatát saját hasznunkra használják, főleg az étel és az ital esetében. A kenyérkészítés, a sör- és bortermelés, a savanyúságok, a joghurt és a kombucha egyaránt felhasználják az erjedés folyamata.