Produktion av energi från organiska föreningar, såsom glukos, genom oxidation med kemiska (vanligtvis organiska) föreningar inifrån en cell som "elektronacceptorer" kallas jäsning.
Detta är ett alternativ till cellulär andning där elektroner från glukos och andra föreningar som oxideras överförs till en acceptor som kommer från utsidan av cellen, vanligtvis syre. Detta är ett alternativ till cellulär andning (utan syre kan cellulär andning inte förekomma).
Jäsning vs. Cellandningen
Medan jäsning kan äga rum under anaeroba förhållanden (syrebrist) kan det hända när syre är rikligt också.
Jäst, till exempel, föredrar jäsning framför cellulär andning om tillräckligt med glukos är tillgänglig för att stödja processen, även om det finns mycket syre tillgängligt.
Glykolys: Nedbrytningen av socker före jäsning
När energirikt socker - särskilt glukos - kommer in i en cell bryts det ner i en process som kallas glykolys. Glykolys är ett nödvändigt steg både för cellulär andning och jäsning.
Det är en vanlig väg för nedbrytning av socker, vilket kan leda till antingen jäsning eller cellandningen.
Glykolys kräver inget syre
Glykolys är en gammal biokemisk process som har dykt upp mycket tidigt i evolutionens historia. Kärnreaktionerna för glykolys "uppfanns" av mikroorganismer långt innan fotosyntes utvecklades, vilket framkom ungefär 3,5 miljarder år sedan, men det skulle ta ungefär 1,5 miljarder år att fylla haven och atmosfären med någon märkbar mängd syre.
Således kan även komplexa eukaryoter (den biologiska domänen som inkluderar djur, växter, svampar och protistrik) producera energi utan andning, utan syre etc. I jäst, som tillhör svampriket, fermenteras de kemiska produkterna av glykolys för att producera energi för cellen.
Från glykolys till jäsning
I slutet av glykolysen har glukosens sexkolstruktur delats i två molekyler av trekolföreningen kallad pyruvat. Dessutom framställs kemikalien NADH, från en mer "oxiderad" kemikalie som kallas NAD +.
I jäst genomgår pyruvat "reduktion", förvärvet av elektroner, som sedan överförs från NADH som producerats tidigare i glykolys för att ge acetaldehyd och koldioxid.
Acetaldehyd reduceras sedan ytterligare till etylalkohol, den slutliga jäsningsprodukten. Hos djur, inklusive människor, kan pyruvat fermenteras när syretillgången är låg. Detta gäller särskilt i muskelceller. När detta händer, även om små mängder alkohol produceras, reduceras det mesta av pyruvatet från glykolys inte till alkohol utan snarare till mjölksyra.
Medan mjölksyra kan lämna djurceller och användas för att producera energi i hjärtat, kan den byggas upp i musklerna, orsaka smärta och minskad atletisk prestanda. Det här är den "brinnande" känslan du känner efter att ha lyft vikter, kört under en lång tid, sprint, lyft tunga lådor etc.
ATP och energiproduktion via jäsning
Den universella energibäraren i celler är en kemikalie som kallas ATP (adenosintrifosfat). Om syre används kan celler producera ATP genom glykolys följt av cellulär andning - så att en molekyl glukosocker ger 36-38 molekyler ATP, beroende på celltyp.
Av dessa 36-38 molekyler av ATP produceras endast två under glykolysfasen. Således, om man använder jäsning som ett alternativ till cellulär andning, gör celler mycket mindre energi än de gör med andning. Men under låga syrer eller anaeroba förhållanden kan jäsning hålla en organism levande och överleva eftersom de annars inte skulle ha någon andning utan syre.
Användningar för jäsning
Människor använder jäsningsprocessen för vår egen fördel, särskilt när det gäller mat och dryck. Brödtillverkning, öl- och vinproduktion, pickles, yoghurt och kombucha använder alla jäsningsprocessen.