Rozkład węglowodanów na energię może następować różnymi szlakami chemicznymi. Niektóre z tych ścieżek są tlenowe, a inne nie. Podczas gdy szlaki tlenowe są preferowaną metodą oddechową ze względu na ich większą wydajność, istnieje wiele przypadków, w których oddychanie beztlenowe pełni pożyteczną funkcję, a nawet korzyść.
Oddychanie
Oddychanie, którego nie należy mylić z oddychaniem, to każdy proces, w którym komórka uwalnia energię z wiązań chemicznych złożonych cząsteczek, takich jak glukoza. Istnieje wiele ścieżek chemicznych, przez które zachodzi oddychanie. Niektóre z tych dróg wymagają tlenu i nazywane są oddychaniem tlenowym. Drogi, które nie wymagają tlenu, nazywane są oddychaniem beztlenowym.
Glikoliza
Oddychanie tlenowe i beztlenowe rozpoczyna się od glikolizy, pierwszego etapu rozkładu glukozy. Proces ten generuje dwie cząsteczki ATP, głównego nośnika energii. Glikoliza jest procesem beztlenowym, po którym może następować proces tlenowy lub beztlenowy.
Oddychanie aerobowe
Oddychanie tlenowe jest ścieżką oddechową z wyboru dla organizmów zależnych od tlenu ze względu na jego większą wydajność. Jedna cząsteczka glukozy może zostać przekształcona w maksymalnie 32 cząsteczki ATP podczas oddychania tlenowego, ale tylko dwie cząsteczki ATP na cząsteczkę glukozy są uzyskiwane z oddychania beztlenowego.
Oddychanie beztlenowe
Oddychanie beztlenowe może również następować po glikolizie i generuje dwie cząsteczki ATP i wytwarza kwas mlekowy jako produkt uboczny. Jeśli kwas mlekowy gromadzi się w tkance mięśniowej, może powodować ból i skurcze.
Wspomaganie oddychania tlenowego
Kwas pirogronowy jest produktem ubocznym glikolizy. Oddychanie beztlenowe może metabolizować kwas pirogronowy, a tym samym regenerować enzymy niezbędne do glikolizy, ułatwiając dalsze oddychanie tlenowe.
Anaerobowe pochodzenie życia
Oddychanie beztlenowe jest pierwszym ze wszystkich procesów oddechowych; 3,5 miliarda lat temu brakowało tlenu atmosferycznego, a pierwsze chemiczne szlaki oddechowe były beztlenowe. Chociaż nie jest to dokładnie zaleta, ma znaczenie oddychania beztlenowego.
Oddychanie beztlenowe jako mechanizm zabezpieczający przed niepowodzeniem
W organizmach wielokomórkowych, które wymagają tlenu, takich jak ludzie, oddychanie beztlenowe może działać jako rezerwa, gdy tlen komórkowy jest wyczerpany. Kiedy komórki mięśniowe zużywają tlen szybciej niż można go uzupełnić, komórki zaczynają wykonywać oddychanie beztlenowe, aby utrzymać ruch mięśni, co może być ważne w sytuacji awaryjnej.
Prędkość
Oddychanie beztlenowe jest szybsze niż oddychanie tlenowe.
Zasięg siedliska
Metabolizm beztlenowy pozwala drobnoustrojom zamieszkiwać środowiska o niskiej zawartości tlenu lub beztlenowe, co pozwala im korzystać z pustego siedliska. Fermentacja jest procesem beztlenowym, a wiele pożytecznych drobnoustrojów, takich jak drożdże, to beztlenowce. Beztlenowce są również ważnymi rozkładnikami. Ich zdolność do rozkładu odpadów i wytwarzania palnego gazu jako produktu ubocznego można wykorzystać jako źródło energii odnawialnej.