Περιεχόμενο
- Ζύμωση έναντι κυτταρικής αναπνοής
- Γλυκόλυση: Η κατανομή της ζάχαρης πριν από τη ζύμωση
- Η γλυκόλυση δεν απαιτεί οξυγόνο
- Από τη Γλυκόλυση μέχρι τη Ζύμωση
- ATP και παραγωγή ενέργειας μέσω ζύμωσης
- Χρήσεις για ζύμωση
Η παραγωγή ενέργειας από οργανικές ενώσεις, όπως η γλυκόζη, με οξείδωση χρησιμοποιώντας χημικές (συνήθως οργανικές) ενώσεις μέσα σε ένα κύτταρο ως "δέκτες ηλεκτρονίων" καλείται ζύμωση.
Αυτή είναι μια εναλλακτική λύση στην κυτταρική αναπνοή στην οποία τα ηλεκτρόνια από τη γλυκόζη και άλλες οξειδωμένες ενώσεις μεταφέρονται σε έναν δέκτη που φέρεται από έξω από το κύτταρο, συνήθως οξυγόνο. Αυτή είναι μια εναλλακτική λύση στην κυτταρική αναπνοή (χωρίς οξυγόνο, η κυτταρική αναπνοή δεν μπορεί να συμβεί).
Ζύμωση έναντι κυτταρικής αναπνοής
Ενώ η ζύμωση μπορεί να λάβει χώρα κάτω από συνθήκες αναερόβιας (έλλειψης οξυγόνου), μπορεί να συμβεί όταν και το οξυγόνο είναι άφθονο.
Οι ζυμομύκητες, για παράδειγμα, προτιμούν τη ζύμωση στην κυτταρική αναπνοή αν υπάρχει αρκετή γλυκόζη για να υποστηρίξει τη διαδικασία, ακόμα και αν υπάρχει αρκετό οξυγόνο.
Γλυκόλυση: Η κατανομή της ζάχαρης πριν από τη ζύμωση
Όταν η πλούσια σε ενέργεια ζάχαρη - η γλυκόζη συγκεκριμένα - εισέρχεται σε ένα κύτταρο, διασπάται σε μια διαδικασία που ονομάζεται γλυκόλυση. Η γλυκόλυση είναι ένα προαπαιτούμενο στάδιο τόσο για την κυτταρική αναπνοή όσο και για τη ζύμωση.
Είναι μια κοινή οδός για τη διάσπαση της ζάχαρης, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε ζύμωση ή κυτταρική αναπνοή.
Η γλυκόλυση δεν απαιτεί οξυγόνο
Η γλυκόλυση είναι μια αρχαία βιοχημική διαδικασία, έχοντας εμφανιστεί πολύ νωρίς στην εξελικτική ιστορία. Οι αντιδράσεις πυρήνα για τη γλυκόλυση "εφευρέθηκαν" από μικροοργανισμούς πολύ πριν αναπτυχθεί η φωτοσύνθεση, η οποία εμφανίστηκε περίπου 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, αλλά η οποία θα απαιτούσε περίπου 1,5 δισεκατομμύριο χρόνια για να γεμίσει τις θάλασσες και την ατμόσφαιρα με κάθε αξιόλογη ποσότητα οξυγόνου.
Έτσι, ακόμα και οι πολύπλοκοι ευκαρυώτες (ο βιολογικός τομέας που περιλαμβάνει το ζώο, τα φυτά, τους μύκητες και τα βασίλεια protist) είναι ικανά να παράγουν ενέργεια χωρίς αναπνοή, χωρίς οξυγόνο κλπ. Στις μαγιάδες που ανήκουν στο βασίλειο των μυκήτων τα χημικά προϊόντα της γλυκόλυσης ζυμώνονται για να παράγουν ενέργεια για το κύτταρο.
Από τη Γλυκόλυση μέχρι τη Ζύμωση
Στο τέλος της γλυκόλυσης, η έξι-άνθρακα δομή της γλυκόζης θα έχει χωριστεί σε δύο μόρια της ένωσης των τριών-άνθρακα που ονομάζεται πυροσταφυλικό. Παράγεται επίσης η χημική NADH, από μια πιο "οξειδωμένη" χημική ουσία που ονομάζεται NAD +.
Στη μαγιά, το πυροσταφυλικό υφίσταται "μείωση", την απόκτηση ηλεκτρόνων, τα οποία στη συνέχεια μεταφέρονται από το ΝΑϋΗ που παράγεται νωρίτερα σε γλυκόλυση για να δώσει ακεταλδεΰδη και διοξείδιο του άνθρακα.
Στη συνέχεια η ακεταλδεΰδη μειώνεται περαιτέρω στην αιθυλική αλκοόλη, το τελικό προϊόν της ζύμωσης. Στα ζώα, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, το πυροσταφυλικό μπορεί να ζυμωθεί όταν η διαθεσιμότητα οξυγόνου είναι χαμηλή. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα στα μυϊκά κύτταρα. Όταν συμβεί αυτό, αν και παράγονται μικροσκοπικές ποσότητες αλκοόλ, το μεγαλύτερο μέρος του πυροσταφυλικού οξέος από τη γλυκόλυση μειώνεται όχι στο αλκοόλ, αλλά στο γαλακτικό οξύ.
Ενώ το γαλακτικό οξύ μπορεί να αφήσει ζωικά κύτταρα και να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ενέργειας στην καρδιά, μπορεί να δημιουργηθεί μέσα στους μυς, προκαλώντας πόνο και μειωμένη αθλητική απόδοση. Αυτό είναι το αίσθημα "καψίματος" που αισθάνεστε μετά την άρση των βαρών, που τρέχουν για μεγάλο χρονικό διάστημα, τραγουδούν, ανυψώνουν βαρύ κουτιά κ.λπ.
ATP και παραγωγή ενέργειας μέσω ζύμωσης
Ο παγκόσμιος φορέας ενέργειας στα κύτταρα είναι μια χημική ουσία γνωστή ως ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη). Εάν χρησιμοποιούν οξυγόνο, τα κύτταρα μπορούν να παράγουν ΑΤΡ μέσω γλυκόλυσης που ακολουθείται από κυτταρική αναπνοή - έτσι ώστε ένα μόριο σακχάρου γλυκόζης να αποδίδει 36-38 μόρια ΑΤΡ, ανάλογα με τον τύπο κυττάρου.
Από αυτά τα 36-38 μόρια ΑΤΡ παράγονται μόνο δύο κατά τη διάρκεια της φάσης γλυκόλυσης. Έτσι, αν χρησιμοποιείτε τη ζύμωση ως εναλλακτική λύση στην κυτταρική αναπνοή, τα κύτταρα κάνουν πολύ λιγότερη ενέργεια από ότι κάνουν με τη χρήση αναπνοής. Ωστόσο, σε συνθήκες χαμηλού οξυγόνου ή αναερόβιας, η ζύμωση μπορεί να διατηρήσει έναν οργανισμό που ζει και επιβιώνει, δεδομένου ότι διαφορετικά δεν θα είχε αναπνοή χωρίς οξυγόνο.
Χρήσεις για ζύμωση
Οι άνθρωποι χρησιμοποιούν τη διαδικασία ζύμωσης για δικό μας όφελος, ειδικά όταν πρόκειται για φαγητό και ποτό. Η παρασκευή ψωμιού, η παραγωγή μπύρας και κρασιού, οι τουρσιάδες, το γιαούρτι και το kombucha χρησιμοποιούν όλη τη διαδικασία ζύμωσης.