Produksjonen av energi fra organiske forbindelser, slik som glukose, ved oksidasjon ved bruk av kjemiske (vanligvis organiske) forbindelser fra en celle som "elektronakseptorer" kalles gjæring.
Dette er et alternativ til cellulær respirasjon der elektroner fra glukose og andre forbindelser som oksideres overføres til en akseptor hentet fra utsiden av cellen, vanligvis oksygen. Dette er et alternativ til cellulær respirasjon (uten oksygen kan ikke cellulær respirasjon forekomme).
Gjæring vs. Cellular Respiration
Mens gjæring kan finne sted under anaerobe forhold (oksygenmangel), kan det skje når oksygen er rikelig også.
Gjær for eksempel foretrekker gjæring fremfor cellulær respirasjon hvis nok glukose er tilgjengelig for å støtte prosessen, selv om rikelig med oksygen er tilgjengelig.
Glykolyse: Nedbrytning av sukker før gjæring
Når energirikt sukker - spesielt glukose - kommer inn i en celle, brytes det ned i en prosess som kalles glykolyse. Glykolyse er et forutsetningstrinn både for cellulær respirasjon og gjæring.
Det er en vanlig vei for nedbrytning av sukker, noe som kan føre til gjæring eller cellulær respirasjon.
Glykolyse krever ingen oksygen
Glykolyse er en eldgammel biokjemisk prosess som har dukket opp veldig tidlig i evolusjonshistorien. Kjernereaksjonene for glykolyse ble "oppfunnet" av mikroorganismer lenge før fotosyntese utviklet seg, som dukket opp omtrent 3,5 milliarder år siden, men som ville ta omtrent 1,5 milliarder år å fylle havene og atmosfæren med en betydelig mengde oksygen.
Dermed er til og med komplekse eukaryoter (det biologiske domenet som inkluderer dyr, planter, sopp og protistiske riker) i stand til å produsere energi uten åndedrett, uten oksygen osv. I gjær, som tilhører soppriket, gjæres de kjemiske produktene av glykolyse for å produsere energi til cellen.
Fra glykolyse til gjæring
På slutten av glykolyse vil seks-karbonstrukturen av glukose ha blitt delt i to molekyler av tre-karbonforbindelsen kalt pyruvat. Også produsert er kjemikaliet NADH, fra et mer "oksidert" kjemikalie kalt NAD +.
I gjær gjennomgår pyruvat "reduksjon", gevinst av elektroner, som deretter overføres fra NADH produsert tidligere i glykolyse for å gi acetaldehyd og karbondioksid.
Acetaldehyd reduseres deretter ytterligere til etylalkohol, det endelige gjæringsproduktet. Hos dyr, inkludert mennesker, kan pyruvat gjæres når tilgjengeligheten av oksygen er lav. Dette gjelder spesielt i muskelceller. Når det skjer, selv om det produseres små mengder alkohol, reduseres det meste av pyruvat fra glykolyse ikke til alkohol, men heller til melkesyre.
Mens melkesyre kan forlate dyreceller og brukes til å produsere energi i hjertet, kan det bygge seg opp i muskler, forårsake smerte og nedsatt atletisk ytelse. Dette er den "brennende" følelsen du føler etter å løfte vekter, løpe i lang tid, sprint, løfte tunge kasser osv.
ATP og energiproduksjon via gjæring
Den universelle energibæreren i celler er et kjemikalie kjent som ATP (adenosintrifosfat). Hvis de bruker oksygen, kan celler produsere ATP gjennom glykolyse etterfulgt av cellulær respirasjon - slik at ett molekyl glukose sukker gir 36-38 molekyler ATP, avhengig av celletype.
Av disse 36-38 molekylene av ATP produseres bare to i glykolysefasen. Dermed, hvis celler bruker gjæring som et alternativ til cellulær respirasjon, gir celler mye mindre energi enn de bruker respirasjon. Imidlertid kan gjæring under lave oksygen- eller anaerobe forhold holde en organisme levende og overleve siden de ellers ikke hadde respirasjon uten oksygen.
Bruksområder for gjæring
Mennesker bruker gjæringsprosessen til vår egen fordel, spesielt når det gjelder mat og drikke. Brødfremstilling, øl- og vinproduksjon, sylteagurk, yoghurt og kombucha bruker alle prosess med gjæring.