Всички живи същества трябва да имат постоянни източници на енергия, за да продължат да изпълняват дори и най-основните житейски функции. Независимо дали тази енергия идва направо от слънцето чрез фотосинтеза или чрез хранене на растения или животни, енергията трябва да се консумира и след това да се промени в използваема форма като аденозин трифосфат (ATP).
Много механизми могат да преобразуват оригиналния източник на енергия в АТФ. Най-ефективният начин е чрез аеробно дишане, което изисква кислород. Този метод дава най-много ATP на вложената енергия. Ако обаче кислородът не е налице, организмът все пак трябва да преобразува енергията с други средства. Такива процеси, които протичат без кислород, се наричат анаеробни. Ферментацията е често срещан начин за живите неща да правят ATP без кислород. Това прави ферментацията едно и също нещо като анаеробното дишане?
Краткият отговор е „не“. Въпреки че имат сходни части и нито един от тях не използва кислород, има разлики между ферментацията и анаеробното дишане. Всъщност анаеробното дишане е много повече като аеробно дишане, отколкото като ферментация.
ферментация
Повечето часове по наука обсъждат ферментация само като алтернатива на аеробното дишане. Аеробното дишане започва с процес, наречен гликолиза, в който въглехидрат като глюкоза се разгражда и след загуба на някои електрони образува молекула, наречена пируват. Ако има достатъчно количество кислород или понякога други видове акцептори на електрон, пируватът преминава към следващата част на аеробното дишане. Процесът на гликолиза прави нетна печалба от 2 АТФ.
Ферментацията по същество е един и същ процес. Въглехидратът се разгражда, но вместо да се направи пируват, крайният продукт е различна молекула в зависимост от вида на ферментацията. Ферментацията най-често се задейства от липса на достатъчно количество кислород, за да продължи да тече веригата за аеробно дишане. Хората претърпяват млечнокисела ферментация. Вместо завършване с пируват се създава млечна киселина.
Други организми могат да бъдат подложени на алкохолна ферментация, където резултатът не е нито пируват, нито млечна киселина. В този случай организмът прави етилов алкохол. Други видове ферментация са по-рядко срещани, но всички дават различни продукти в зависимост от организма, подложен на ферментация. Тъй като ферментацията не използва електронната транспортна верига, тя не се счита за вид дишане.
Анаеробна респирация
Въпреки че ферментацията става без кислород, това не е същото като анаеробното дишане. Анаеробното дишане започва по същия начин като аеробното дишане и ферментацията. Първата стъпка все още е гликолиза и тя все още създава 2 АТФ от една въглехидратна молекула. Но вместо да завърши с гликолиза, както прави ферментацията, анаеробното дишане създава пируват и след това продължава по същия път като аеробното дишане.
След направата на молекула, наречена ацетил коензим А, тя продължава към цикъла на лимонената киселина. Правят се повече носители на електрон и след това всичко свършва по веригата за транспорт на електрон. Носителите на електрони депозират електроните в началото на веригата и след това чрез процес, наречен химиосмоза, произвеждат много АТФ. За да продължи електронната транспортна верига, трябва да има окончателен приемник на електрон. Ако този акцептор е кислород, процесът се счита за аеробно дишане. Въпреки това, някои видове организми, включително много видове бактерии и други микроорганизми, могат да използват различни крайни акцептори на електрон. Те включват нитратни йони, сулфатни йони или дори въглероден диоксид.
Учените смятат, че ферментацията и анаеробното дишане са по-стари процеси от аеробното дишане. Липсата на кислород в ранната земна атмосфера направи аеробното дишане невъзможно. През еволюция, еукариоти придоби способността да използва кислородните "отпадъци" от фотосинтезата, за да създаде аеробно дишане.