Содержание
- Ферментация против клеточного дыхания
- Гликолиз: расщепление сахара до брожения
- Гликолиз не требует кислорода
- От гликолиза к ферментации
- АТФ и производство энергии путем ферментации
- Использует для брожения
Производство энергии из органических соединений, таких как глюкоза, путем окисления с использованием химических (обычно органических) соединений из клетки в качестве «акцепторов электронов» называется ферментация.
Это альтернатива клеточному дыханию, при котором электроны из глюкозы и других окисляемых соединений переносятся в акцептор, доставляемый извне клетки, обычно кислородом. Это альтернатива клеточному дыханию (без кислорода клеточное дыхание не может возникнуть).
Ферментация против клеточного дыхания
Хотя брожение может происходить в анаэробных условиях (недостаток кислорода), оно может происходить и при избытке кислорода.
Дрожжи, например, предпочитают ферментацию клеточному дыханию, если доступно достаточное количество глюкозы для поддержания процесса, даже если имеется достаточное количество кислорода.
Гликолиз: расщепление сахара до брожения
Когда богатый энергией сахар, в частности глюкоза, попадает в клетку, он расщепляется в процессе, называемом гликолизом. Гликолиз является необходимым условием для клеточного дыхания и ферментации.
Это общий путь расщепления сахара, который может привести к брожению или клеточному дыханию.
Гликолиз не требует кислорода
Гликолиз - это древний биохимический процесс, возникший очень рано в истории эволюции. Основные реакции для гликолиза были «изобретены» микроорганизмами задолго до развития фотосинтеза, который возник примерно 3,5 миллиарда лет назад, но на заполнение морей и атмосферы любым заметным количеством кислорода уйдет примерно 1,5 миллиарда лет.
Таким образом, даже сложные эукариоты (биологический домен, который включает в себя царство животных, растений, грибов и протистов) способны производить энергию без дыхания, без кислорода и т. Д. У дрожжей, которые принадлежат к царству грибов, химические продукты гликолиза ферментируются для производства энергии для клетки.
От гликолиза к ферментации
В конце гликолиза шестиуглеродная структура глюкозы будет разделена на две молекулы трехуглеродного соединения, называемого пируватом. Также производится химическое вещество NADH из более «окисленного» химического вещества под названием NAD +.
В дрожжах пируват подвергается «восстановлению», получению электронов, которые затем переносятся из НАДН, полученного ранее в гликолизе, с образованием ацетальдегида и углекислого газа.
Затем ацетальдегид восстанавливается до этилового спирта, конечного продукта ферментации. У животных, включая людей, пируват может сбраживаться, когда доступность кислорода низкая. Это особенно верно для мышечных клеток. Когда это происходит, хотя и производится небольшое количество алкоголя, большая часть пирувата, образующегося в результате гликолиза, превращается не в спирт, а в молочную кислоту.
В то время как молочная кислота может покидать клетки животных и использоваться для выработки энергии в сердце, она может накапливаться в мышцах, вызывая боль и снижая спортивные результаты. Это чувство «жжения», которое вы испытываете после поднятия тяжестей, длительного бега, пения, подъема тяжелых ящиков и т. Д.
АТФ и производство энергии путем ферментации
Универсальным энергоносителем в клетках является химическое вещество, известное как АТФ (аденозинтрифосфат). При использовании кислорода клетки могут продуцировать АТФ посредством гликолиза с последующим клеточным дыханием, так что одна молекула глюкозного сахара дает 36-38 молекул АТФ, в зависимости от типа клеток.
Из этих 36-38 молекул АТФ только две вырабатываются во время фазы гликолиза. Таким образом, если использовать ферментацию как альтернативу клеточному дыханию, клетки производят гораздо меньше энергии, чем при дыхании. Однако в условиях низкого содержания кислорода или в анаэробных условиях ферментация может поддерживать организм живым и выживающим, поскольку в противном случае они не могли бы дышать без кислорода.
Использует для брожения
Люди используют процесс брожения для нашей собственной выгоды, особенно когда речь идет о еде и питье. Хлебопекарное производство, производство пива и вина, маринованные огурцы, йогурт и чайный гриб используют процесс брожения.