Produktion av energi från organiska föreningar, såsom glukos, genom oxidation med kemiska (vanligen organiska) föreningar från en cell som "elektronacceptorer" kallas fermentation. Detta är ett alternativ till cellulär andning, i vilken elektroner från glukos och andra föreningar som oxideras överförs till en acceptor som kommer från cellen utanför, typiskt syre.
Fermentation vs Cellular Respiration
Medan jäsning kan ske under anaeroba förhållanden (brist på syre), det kan hända när syre är rikligt. Jäst föredrar exempelvis jäsning till cellulär andning om tillräckligt med glukos är tillgängligt för att stödja processen, även om mycket syre är tillgängligt.
Glykolys: Fördelning av socker före jäsning
När energirikt socker - särskilt glukos - går in i en cell, den är uppdelad i en process som kallas glykolys. Glykolys är ett förutsättningssteg både för cellulär andning och fermentation. Det är en vanlig väg för nedbrytning av socker, vilket kan leda till endera processen.
Glycolyis kräver ingen syre
Glykolys är en gammal biokemisk process som har kommit fram mycket tidigt i evolutionär historia. Kärnreaktionerna för glykolys "uppfindes" av mikroorganismer långt innan fotosyntesen, som uppstod för ungefär 3,5 miljarder år sedan, men som skulle ta ungefär 1,5 miljarder år att fylla haven och atmosfären med någon märkbar mängd syre. Således kan även komplexa eukaryoter (den biologiska "domänen" som innefattar djuret, växterna, svamparna och protistiska kungarna) kunna producera energi utan syre. I jäst som hör till svampariket, fermenteras de kemiska produkterna av glykolys för att producera energi till cellen.
Från glykolys till fermentation
Vid slutet av glykolys, strukturen av glukos delas upp i två molekyler av tre-kolföreningen "pyruvat". Produceras också den kemiska NADH, från en mer "oxiderad" kemikalie som kallas NAD +. I jäst genomgår pyruvat "reduktion" av elektroner som sedan överförs från NADH som producerats tidigare i glykolys för att ge acetaldehyd och koldioxid. Acetaldehyd reduceras sedan vidare till etylalkohol, den ultimata produkten av jäsning. Hos djur, inklusive människor, kan pyruvat fermenteras när tillgången på syre är låg. Detta gäller särskilt i muskelceller. När detta händer, trots att små mängder alkohol produceras, minskas det mesta av pyruvat från glykolys inte till alkohol, utan snarare till mjölksyra. Medan mjölksyra kan lämna djurceller och användas för att producera energi i hjärtat kan det byggas upp i musklerna, vilket orsakar smärta och minskad atletisk prestanda.
ATP och energiproduktion via fermentation
The universell energi bärare i celler är en kemikalie som kallas ATP. Om man använder syre kan celler producera ATP genom glykolys följt av cellulär andning - så att en molekyl glukosocker ger 36-38 molekyler ATP, beroende på celltyp. Av dessa 36-38 molekyler av ATP produceras endast två under glykolysfasen. Om man använder fermentering som ett alternativ till cellulär andning gör cellerna därför mycket mindre energi än de använder andning.
