Het verschil tussen gisting en anaërobe ademhaling

Alle levende wezens moeten constante energiebronnen hebben om zelfs de meest elementaire levensfuncties te kunnen blijven vervullen. Of die energie rechtstreeks van de zon komt door fotosynthese of door het eten van planten of dieren, de energie moet worden verbruikt en vervolgens worden omgezet in een bruikbare vorm zoals adenosinetrifosfaat (ATP).

Veel mechanismen kunnen de oorspronkelijke energiebron omzetten in ATP. De meest efficiënte manier is via aerobe ademhaling, waarvoor zuurstof nodig is. Deze methode geeft de meeste ATP per energie-input. Als er echter geen zuurstof beschikbaar is, moet het organisme de energie nog op andere manieren omzetten. Dergelijke processen die zonder zuurstof plaatsvinden, worden anaëroob genoemd. Fermentatie is een gebruikelijke manier voor levende wezens om ATP te maken zonder zuurstof. Maakt dit fermentatie hetzelfde als anaërobe ademhaling??

Het korte antwoord is nee. Hoewel ze vergelijkbare delen hebben en geen van beide zuurstof gebruiken, zijn er verschillen tussen gisting en anaërobe ademhaling. In feite lijkt anaërobe ademhaling veel meer op aerobe ademhaling dan op gisting.

Fermentatie

De meeste wetenschapslessen bespreken fermentatie alleen als alternatief voor aerobe ademhaling. Aërobe ademhaling begint met een proces dat glycolyse wordt genoemd, waarbij een koolhydraat zoals glucose wordt afgebroken en, na enkele elektronen te hebben verloren, een molecuul genaamd pyruvaat vormt. Als er voldoende zuurstof aanwezig is, of soms andere soorten elektronenacceptoren, gaat het pyruvaat naar het volgende deel van de aerobe ademhaling. Het proces van glycolyse levert een netto winst op van 2 ATP.

Fermentatie is in wezen hetzelfde proces. De koolhydraten worden afgebroken, maar in plaats van pyruvaat te maken, is het eindproduct een ander molecuul, afhankelijk van het type gisting. Fermentatie wordt meestal veroorzaakt door een gebrek aan voldoende hoeveelheden zuurstof om de aërobe beademingsketen te laten doorlopen. Mensen ondergaan melkzuurgisting. In plaats van af te werken met pyruvaat, wordt melkzuur gecreëerd. Afstandlopers zijn bekend met melkzuur, dat zich in de spieren kan ophopen en krampen kan veroorzaken.

Andere organismen kunnen alcoholische gisting ondergaan, waarbij het resultaat noch pyruvaat noch melkzuur is. In dit geval maakt het organisme ethylalcohol. Andere soorten gisting komen minder vaak voor, maar ze leveren allemaal verschillende producten op, afhankelijk van het organisme dat gisting ondergaat. Aangezien fermentatie geen gebruik maakt van de elektronentransportketen, wordt het niet beschouwd als een soort ademhaling.

Anaërobe ademhaling

Hoewel gisting zonder zuurstof gebeurt, is dit niet hetzelfde als anaërobe ademhaling. Anaërobe ademhaling begint op dezelfde manier als aërobe ademhaling en gisting. De eerste stap is nog steeds glycolyse en het creëert nog steeds 2 ATP uit één koolhydraatmolecuul. In plaats van te eindigen met glycolyse, zoals fermentatie, creëert anaërobe ademhaling pyruvaat en gaat vervolgens verder op dezelfde weg als aërobe ademhaling.

Na het maken van een molecuul genaamd acetylco-enzym A, gaat het door naar de citroenzuurcyclus. Er worden meer elektronendragers gemaakt en dan komt alles terecht bij de elektronentransportketen. De elektronendragers zetten de elektronen af ​​aan het begin van de keten en produceren vervolgens, via een proces dat chemiosmose wordt genoemd, veel ATP. Om de elektrontransportketen te laten werken, moet er een laatste elektronenacceptor zijn. Als die acceptor zuurstof is, wordt het proces als aerobe ademhaling beschouwd. Sommige soorten organismen, waaronder veel soorten bacteriën en andere micro-organismen, kunnen echter verschillende uiteindelijke elektronenacceptoren gebruiken. Deze omvatten nitraationen, sulfaationen of zelfs koolstofdioxide. 

Wetenschappers geloven dat fermentatie en anaërobe ademhaling oudere processen zijn dan aërobe ademhaling. Gebrek aan zuurstof in de vroege atmosfeer van de aarde maakte aërobe ademhaling onmogelijk. Door evolutie verwierven eukaryoten het vermogen om het "zuurstofafval" van fotosynthese te gebruiken om aerobe ademhaling te creëren.