Производња енергије из органских једињења, попут глукозе, оксидацијом користећи хемијска (обично органска) једињења из ћелије као „акцепторе електрона“ назива се ферментација.
Ово је алтернатива ћелијском дисању у коме се електрони из глукозе и других једињења која се оксидирају преносе у акцептор донет изван ћелије, типично кисеоник. Ово је алтернатива ћелијском дисању (без кисеоника, ћелијско дисање не може да се догоди).
Ферментација вс. Ћелијско дисање
Иако се ферментација може одвијати под анаеробним условима (недостатак кисеоника), то се може догодити и када је кисеоника у изобиљу.
На пример, квасац више воли ферментацију од ћелијског дисања ако је на располагању довољно глукозе која подржава процес, чак и ако је на располагању пуно кисеоника.
Гликолиза: разградња шећера пре ферментације
Када шећер богат енергијом - нарочито глукозом - уђе у ћелију, он се разграђује у процесу који се назива гликолиза. Гликолиза је предуслов за ћелијско дисање и ферментацију.
То је уобичајени пут за разградњу шећера, што може довести до ферментације или ћелијско дисање.
Гликолиза не захтева кисеоник
Гликолиза је древни биохемијски процес, који се појавио врло рано у еволуционој историји. Основне реакције за гликолизу микроорганизми су „измислили“ много пре него што је еволуирала фотосинтеза, која се појавила отприлике 3,5 пре милијарду година, али за што би било потребно отприлике 1,5 милијарди година да се мора и атмосфера напуне било којом приметном количином кисеоник.
Дакле, чак и сложени еукариоти (биолошки домен који укључује животињу, биљке, гљиве и протистичка царства) способни су да производе енергију без дисања, без кисеоника итд. У квасцу, који припада царству гљива, хемијски производи гликолизе ферментишу да би произвели енергију за ћелију.
Од гликолизе до ферментације
На крају гликолизе, шестокарбонска структура глукозе биће подељена на два молекула једињења са три угљеника названо пируват. Такође се производи хемикалија НАДХ, из више „оксидоване“ хемикалије назване НАД +.
У квасцу пируват пролази кроз „редукцију“, добијање електрона, који се затим преносе из НАДХ произведеног раније у гликолизи, дајући ацеталдехид и угљен-диоксид.
Ацеталдехид се затим редукује даље до етилног алкохола, крајњег производа ферментације. Код животиња, укључујући људе, пируват се може ферментирати када је доступност кисеоника мала. Ово се посебно односи на мишићне ћелије. Када се то догоди, иако се стварају мале количине алкохола, већина пирувата из гликолизе се не редукује на алкохол, већ на млечна киселина.
Иако млечна киселина може да напусти животињске ћелије и користи се за производњу енергије у срцу, може се накупљати у мишићима, узрокујући бол и смањујући атлетске перформансе. Ово је осећај „сагоревања“ који осећате након дизања тегова, дужег трчања, спринтања, дизања тешких кутија итд.
АТП и производња енергије ферментацијом
Универзални носач енергије у ћелијама је хемикалија позната као АТП (аденозин трифосфат). Ако користе кисеоник, ћелије могу произвести АТП гликолизом праћеном ћелијским дисањем - тако да један молекул шећера глукозе даје 36-38 молекула АТП, у зависности од типа ћелије.
Од ових 36-38 молекула АТП, само два се производе током фазе гликолизе. Дакле, ако се ферментација користи као алтернатива ћелијском дисању, ћелије производе много мање енергије него што користе дисање. Међутим, у условима слабог кисеоника или анаеробних стања, ферментација може одржати организам да живи и преживи, јер иначе не би имао дисање без кисеоника.
Употребе за ферментацију
Људи користе процес ферментације у своју корист, посебно када је реч о храни и пићу. Производња хлеба, производња пива и вина, кисели краставци, јогурт и комбуча сви користе процес ферментације.