Tabla de Contenidos
Levande saker, från de enklaste som bakterier till de mest komplexa som ryggradsdjur, är beroende av oändliga kemiska reaktioner som kräver energi. Denna energi hämtas från miljön. Nästan undantagslöst kommer den energin från en molekyl som kallas adenosintrifosfat eller ATP. ATP finns dock inte i miljön, så levande varelser har utvecklats för att omvandla andra energikällor (som solljus, värme och näringsämnen) till ATP. De två vanligaste sätten att göra en sådan transformation är cellandning och fermentering.
De första levande varelserna utvecklades för att producera ATP genom att jäsa olika typer av kolhydrater. Senare utvecklade eukaryoter förmågan att utnyttja mer av den energi som lagras i kolhydrater genom anaerob andning. Slutligen började andra mer avancerade organismer dra fördel av en av avfallsprodukterna från fotosyntesen, syre, vilket gav upphov till aerob cellandning.
Eftersom de är två anaeroba processer förväxlar många människor anaerob andning med jäsning. Det är dock två väldigt olika processer när det gäller deras mekanism, deras slutprodukter och deras energiproduktion.
I de följande avsnitten kommer vi att täcka vad anaerob andning och jäsning är, och sedan jämföra dem för att belysa de viktigaste skillnaderna mellan den ena och den andra.
anaerob andning
Anaerob andning är en typ av cellandning som sker i frånvaro av syre, eller när syrekoncentrationen är mycket låg (därav termen anaerob, som bokstavligen betyder i frånvaro av luft). Denna typ av cellandning utförs endast av vissa arter av bakterier och andra prokaryoter.
Eftersom processen är en typ av cellandning, börjar processen med glykolys, under vilken en glukosmolekyl omvandlas till två pyrodruvsyramolekyler, vilket producerar två netto ATP-molekyler. Pyrodruvsyra går sedan in i Krebs-cykeln, även kallad citronsyracykeln eller trikarboxylsyracykeln, där en rad kemiska reaktioner oxiderar pyrodruvsyra till koldioxid.
I nästa steg av processen bär molekyler som kallas elektronbärare dem in i elektrontransportkedjan där den potentiella energin som lagras i dessa bärare omvandlas till en protonkoncentrationsgradient som förflyttar ett ATP-producerande enzym som kallas ATP.-synth.
Under detta skede av processen genereras det mesta av den kemiska energin i form av ATP-molekyler; Det är gemensamt för alla andningsprocesser, oavsett om det är aerobt eller anaerobt. Det som skiljer den ena från den andra är vilken molekyl som är ansvarig för att ta emot och bära elektronerna så att de inte ackumuleras i slutet av elektrontransportkedjan.
I närvaro av syre är denna molekyl den slutliga acceptorn för elektronerna, och dess reduktion producerar vattenmolekyler. Vid anaerob andning, å andra sidan, är den slutliga elektronacceptorn en annan molekyl än syre och beror på den specifika mikroorganismen i fråga.
Slutliga elektronacceptorer i anaerob andning
Följande tabell visar tre exempel på olika slutliga elektronacceptorer i anaerob andning tillsammans med produkten av deras reduktion och några mikroorganismer som använder den som energikälla:
| acceptor | Slutprodukt | Mikroorganism |
| Svavel | sulfider | termoplasma |
| Nitrat | Nitriter, kväveoxider och N2 | Pseudomonas , Bacillus |
| Sulfat | sulfider | Desulfovibrio, Clostridium |
Energiproduktion vid anaerob andning
Anaerob andning använder samma ATP-produktionsmekanismer som aerob andning, dvs glykolys, Krebs-cykeln och elektrontransportkedjan. Av denna anledning är energiproduktionen densamma i båda typerna av andning, vilket innebär att det produceras mellan 36 och 38 ATP-molekyler totalt. Efter diskontering av de som konsumeras är nettoproduktionen mellan 30 och 32 molekyler ATP för varje glukosmolekyl som oxideras.
Jäsning
Fermentering, liksom cellandning, är också en process utformad för att använda energin som finns i näringsämnen som kolhydrater och omvandla den till kemisk energi som kan användas av cellen i form av ATP-molekyler. Det är en rent anaerob process, det vill säga den kräver inte syre och kan uppstå i frånvaro av luft. Faktum är att i de flesta grundläggande biologikurser nämns jäsning som det anaeroba alternativet till cellandning, vilket undviker förekomsten av anaerob andning.
Det finns dock en grundläggande skillnad mellan jäsning och anaerob andning och det är att den förra inte använder citronsyracykeln, än mindre elektrontransportkedjan, så det kan inte betraktas som en typ av andning.
Fermentering börjar på samma sätt som andning, det vill säga med glykolys av olika typer av sexkolssocker som kallas hexoser, bland vilka glukos är det vanligaste. Men efter glykolys omvandlas pyruvat till andra slutprodukter beroende på organismen som utför jäsningen.
typer av jäsning
Beroende på slutprodukten av jäsningen kan detta vara av olika typer:
Alkoholjäsning: I vissa fall, såsom jäst, producerar jäsningen som följer efter glykolys etylalkohol eller etanol. Denna typ av jäsning kallas alkoholjäsning. Detta är den typ av jäsning som används vid tillverkning av alkoholhaltiga drycker.
Ättikjäsning: Andra celler oxiderar etanol ytterligare till ättiksyra, vilket sker vid tillverkning av vinäger.
Mjölkjäsning: är en som ger mjölksyra som slutprodukt. Bakterierna som jäser mjölk för att producera yoghurt jäser laktos (sockret i mjölk) till mjölksyra, vilket gör att mjölkproteinerna stelnar. När det gäller ryggradsdjurs muskelvävnader kan de jäsa glukos till mjölksyra när syrekoncentrationen är låg.
Energiproduktion
Jäsning är en ineffektiv process när det gäller energiproduktion. Det första steget, glykolys, producerar bara 2 netto ATP-molekyler (det producerar totalt 4 men förbrukar också 2). Den efterföljande jäsningen producerar korrekt två nettomolekyler av NADH, som också är en högenergimolekyl, men inte lika högenergirik som ATP.
Skillnader mellan jäsning och anaerob andning
Som kan ses finns det skillnader och likheter mellan fermentering och anaerob andning. De huvudsakliga likheterna är att båda börjar med glykolys, båda sker i frånvaro av syre, och vissa arter av prokaryoter kan utföra båda. Däremot slutar likheterna. Följande tabell sammanfattar de viktigaste skillnaderna mellan dessa två sätt att erhålla ATP:
| Jäsning | anaerob andning |
| Det kan utföras av både prokaryota och eukaryota organismer, inklusive flercelliga organismer som ryggradsdjur. | Endast vissa arter av prokaryoter kan utföra det. |
| Olika typer av jäsning ger olika slutprodukter av glukosoxidation, inklusive mjölksyra, ättiksyra och etan, bland annat. | Det oxiderar glukos fullständigt till koldioxid och överför elektronerna till olika typer av slutliga elektronacceptorer, såsom elementärt svavel, sulfater eller nitrater. |
| Det producerar relativt lite användbar energi för cellen. Bara två nettomolekyler av ATP och två molekyler av NADH. | Det producerar stora mängder ATP, vilket gör det mesta av energin som finns i glukos. För varje glukosmolekyl produceras mer än 30 ATP-molekyler. |
| Det förekommer uteslutande i cytoplasman. | Det börjar i cytoplasman och slutar inuti mitokondrierna. |
| Det är en relativt enkel process som består av ett litet antal enzymatiska reaktioner. | Det är en mycket komplex process som kräver ingripande av många olika enzymer både i cytosolen och i matrisen, mellanmembranet och mitokondriernas inre membran. |
| Det kan utföras in vitro . Endast de enzymer som är ansvariga för jäsning krävs, som kan fungera i en lämplig extracellulär miljö. | Det beror på närvaron av mitokondrier, så det kan inte utföras in vitro . |
Referenser
- miljö. (2018, 11 april). Jäsningstyper . Hämtad från https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/suelos/tipos_de_fermentacion.asp
- Clark, MA (2018, 5 mars). Metabolism utan syre–biologi 2e . Hämtad från https://opentextbc.ca/biology2eopenstax/chapter/metabolism-without-oxygen/
- Lakna, B. (2017, 26 december). Skillnaden mellan fermentering och anaerob andning | Definition, process, tillämpning . Hämtad från https://pediaa.com/difference-between-fermentation-and-anaerobic-respiration/
- Kaur, J. (nd). Hur skiljer sig jäsning och anaerob andning? | Sokratisk . Hämtad från https://socratic.org/questions/how-do-fermentation-and-anaerobic-respiration-differ
