Atšķirība starp fermentāciju un anaerobo elpošanu
Abi nodrošina dzīvajām būtnēm enerģiju, taču procesi ir atšķirīgi
georgeclerk/Getty Images
Visām dzīvajām būtnēm ir jābūt pastāvīgiem enerģijas avotiem, lai turpinātu veikt pat visvienkāršākās dzīvības funkcijas. Neatkarīgi no tā, vai šī enerģija nāk tieši no saules, izmantojot fotosintēzi vai ēdot augus vai dzīvniekus, enerģija ir jāpatērē un pēc tam jāmaina izmantojamā formā, piemēram, adenozīna trifosfātā (ATP).
Daudzi mehānismi var pārveidot sākotnējo enerģijas avotu ATP. Visefektīvākais veids ir cauri aerobā elpošana , kas prasa skābeklis . Šī metode dod visvairāk ATP uz vienu enerģijas ievadi. Tomēr, ja skābeklis nav pieejams, organismam enerģija jāpārvērš, izmantojot citus līdzekļus. Šādus procesus, kas notiek bez skābekļa, sauc par anaerobiem. Fermentācija ir izplatīts veids, kā dzīvās būtnes veido ATP bez skābekļa. Vai tādējādi fermentācija ir tāda pati kā anaerobā elpošana?
Īsā atbilde ir nē. Lai gan tiem ir līdzīgas daļas un nevienā no tām netiek izmantots skābeklis, pastāv atšķirības starp fermentāciju un anaerobo elpošanu. Patiesībā anaerobā elpošana daudz vairāk līdzinās aerobai elpošanai, nevis fermentācijai.
Fermentācija
Lielākā daļa dabaszinātņu stundu apspriež fermentācija tikai kā alternatīva aerobajai elpošanai. Aerobā elpošana sākas ar procesu, ko sauc glikolīze , kurā tiek sadalīti ogļhidrāti, piemēram, glikoze, un pēc dažu elektronu zaudēšanas veidojas molekula, ko sauc par piruvātu. Ja ir pietiekami daudz skābekļa vai dažreiz cita veida elektronu akceptoru, piruvāts pāriet uz nākamo aerobās elpošanas daļu. Glikolīzes process nodrošina 2 ATP neto pieaugumu.
Fermentācija būtībā ir tas pats process. Ogļhidrāti tiek sadalīti, bet tā vietā, lai iegūtu piruvātu, galaprodukts ir cita molekula atkarībā no fermentācijas veida. Fermentāciju visbiežāk izraisa pietiekama skābekļa daudzuma trūkums, lai turpinātu vadīt aerobās elpošanas ķēdi. Cilvēkiem notiek pienskābes fermentācija. Tā vietā, lai pabeigtu ar piruvātu, tiek radīta pienskābe.
Citi organismi var tikt pakļauti alkohola fermentācijai, kuras rezultātā netiek iegūts ne piruvāts, ne pienskābe. Šajā gadījumā organisms ražo etilspirtu. Citi fermentācijas veidi ir retāk sastopami, taču tie visi dod dažādus produktus atkarībā no fermentējamā organisma. Tā kā fermentācija neizmanto elektronu transportēšanas ķēdi, to neuzskata par elpošanas veidu.
Anaerobā elpošana
Lai gan fermentācija notiek bez skābekļa, tā nav tas pats, kas anaerobā elpošana. Anaerobā elpošana sākas tāpat kā aerobā elpošana un fermentācija. Pirmais solis joprojām ir glikolīze, un tā joprojām rada 2 ATP no vienas ogļhidrātu molekulas. Tomēr tā vietā, lai beigtos ar glikolīzi, kā to dara fermentācija, anaerobā elpošana rada piruvātu un pēc tam turpina to pašu ceļu kā aerobā elpošana.
Pēc molekulas, ko sauc par acetilkoenzīmu A, izveidošanas tā turpina citronskābes ciklu. Tiek izgatavoti vairāk elektronu nesēju, un tad viss nonāk elektronu transportēšanas ķēdē. Elektronu nesēji nogulda elektronus ķēdes sākumā un pēc tam, izmantojot procesu, ko sauc par ķīmijmozi, rada daudz ATP. Lai elektronu transportēšanas ķēde turpinātu darboties, ir jābūt galīgajam elektronu akceptoram. Ja šis akceptors ir skābeklis, process tiek uzskatīts par aerobo elpošanu. Tomēr daži organismu veidi, tostarp daudzu veidu baktērijas un citi mikroorganismi, var izmantot dažādus galīgos elektronu akceptorus. Tie ietver nitrātu jonus, sulfātu jonus vai pat oglekļa dioksīdu.
Zinātnieki uzskata, ka fermentācija un anaerobā elpošana ir vecāki procesi nekā aerobā elpošana. Skābekļa trūkums agrīnajā Zemes atmosfērā padarīja aerobo elpošanu neiespējamu. Caur evolūcija , eikarioti ieguva spēju izmantot fotosintēzes skābekļa 'atkritumus', lai radītu aerobo elpošanu.