De voordelen van anaërobe ademhaling

De afbraak van koolhydraten in energie kan plaatsvinden via verschillende chemische routes. Sommige van deze routes zijn aëroob en andere niet. Terwijl op zuurstof gebaseerde routes de voorkeursmethode zijn vanwege hun grotere efficiëntie, zijn er veel gevallen waarin anaërobe ademhaling een nuttige functie heeft, of zelfs een voordeel.

Ademhaling, niet te verwarren met ademen, is elk proces waarbij een cel energie vrijmaakt uit de chemische bindingen van complexe moleculen, zoals glucose. Er zijn veel chemische routes waardoor ademhaling plaatsvindt. Sommige van deze routes hebben zuurstof nodig en worden aerobe ademhaling genoemd. Pathways die geen zuurstof nodig hebben, worden anaërobe ademhaling genoemd.

Aërobe en anaërobe ademhaling beginnen beide met glycolyse, de eerste fase in de afbraak van glucose. Dit proces genereert twee ATP-moleculen, een belangrijk energiedragermolecuul. Glycolyse is een anaëroob proces en kan vervolgens worden gevolgd door een aëroob of anaëroob proces.

Aërobe ademhaling is de voorkeursroute voor zuurstofafhankelijke organismen vanwege de grotere efficiëntie. Eén molecuul glucose kan tijdens aërobe ademhaling worden omgezet in maximaal 32 ATP-moleculen, maar door anaërobe ademhaling worden slechts twee ATP-moleculen per glucosemolecuul verkregen.

Anaërobe ademhaling kan ook op glycolyse volgen en genereert twee ATP-moleculen en produceert melkzuur als bijproduct. Als melkzuur zich ophoopt in spierweefsel, kan dit pijn en krampen veroorzaken.

Pyruvinezuur is een bijproduct van glycolyse. Anaërobe ademhaling kan pyrodruivenzuur metaboliseren en daarbij enzymen regenereren die nodig zijn voor glycolyse, waardoor verdere aerobe ademhaling wordt vergemakkelijkt.

Anaërobe ademhaling is het eerste van alle ademhalingsprocessen; 3,5 miljard jaar geleden ontbrak zuurstof in de lucht en waren de eerste respiratoire chemische routes anaëroob. Hoewel dit niet precies een voordeel is, is het wel een belang van anaërobe ademhaling.

In meercellige organismen die zuurstof nodig hebben, zoals mensen, kan anaërobe ademhaling fungeren als een back-up wanneer de cellulaire zuurstof op is. Wanneer spiercellen zuurstof sneller verbruiken dan het kan worden aangevuld, beginnen de cellen anaërobe ademhaling uit te voeren om de spieren in beweging te houden, wat belangrijk kan zijn in een noodsituatie.

Anaërobe ademhaling is sneller dan aerobe ademhaling.

Anaëroob metabolisme stelt microben in staat om zuurstofarme of zuurstofvrije omgevingen te bewonen, waardoor ze een anders lege habitat kunnen exploiteren. Fermentatie is een zuurstofvrij proces en veel nuttige microben, zoals gist, zijn anaëroben. Anaëroben zijn ook belangrijke afbrekers. Hun vermogen om afval af te breken en brandbaar gas als bijproduct te produceren, kan worden gebruikt voor een bron van hernieuwbare energie.