Co je anaerobní fermentace?
Anaerobní fermentace je metoda, kterou buňky využívají k získání energie z uhlohydrátů, když kyslík nebo jiné akceptory elektronů nejsou v okolním prostředí k dispozici. Tím se odlišuje od anaerobního dýchání, které nepoužívá kyslík, ale používá molekuly přijímající elektrony, které pocházejí z vnějšku buňky. Tento proces může následovat glykolýzu jako další krok v rozkladu glukózy a dalších cukrů za vzniku molekul adenosintrifosfátu (ATP), které vytvářejí zdroj energie pro buňku.
Tímto způsobem je buňka schopna regenerovat nikotinamid adenin dinukleotid (NAD +) z redukované formy nikotinamid adenin dinukleotidu (NADH), molekuly nezbytné pro pokračování glykolýzy. Anaerobní fermentace se spoléhá na enzymy, které přidají fosfátovou skupinu k individuální molekule adenosin difosfátu (ADP) za vzniku ATP, což znamená, že je to forma fosforylace na úrovni substrátu. To kontrastuje s oxidativní fosforylací, která využívá energii z ustáleného protonového gradientu k produkci ATP.
Existují dva hlavní typy anaerobní fermentace: fermentace ethanolem a fermentace kyseliny mléčné. Oba obnovují NAD +, aby buňka mohla pokračovat v generování ATP prostřednictvím glykolýzy. Ethanolová fermentace přeměňuje dvě molekuly pyruvátu, produkty glykolýzy, na dvě molekuly ethanolu a dvě molekuly oxidu uhličitého. Reakce je dvoustupňový proces, při kterém se pyruvát konvertuje nejprve na acetaldehyd a oxid uhličitý enzymem pyruvát dekarboxylázy.
Ve druhém kroku alkoholdehydrogenáza převádí acetaldehyd na ethanol. Tento metabolický proces se vyskytuje v určitých typech bakteriálních buněk a v kvasinkových buňkách. Díky tomu jsou kvasnice populární pro výrobu chleba, piva a vína, a to buď pomocí kysličníku uhličitého nebo ethanolu z fermentace.
Fermentace kyseliny mléčné je další formou anaerobní fermentace a je běžně používána svalovými buňkami během stresu, kdy není k dispozici dostatek kyslíku. Tyto buňky přeměňují dvě molekuly pyruvátu z glykolýzy na dvě molekuly L-laktátu pomocí enzymu laktát dehydrogenázy. Tento proces je znám jako homolaktická fermentace, protože dvě molekuly pyruvátu podléhají stejným chemickým reakcím a tato forma fermentace kyseliny mléčné se vyskytuje ve zvířecích svalových buňkách a červených krvinkách.
Při heterolaktické fermentaci podléhají molekuly pyruvátu různým chemickým reakcím. Jeden je převeden na laktát, zatímco druhý je převeden na ethanol a oxid uhličitý. K tomuto procesu dochází u některých druhů anaerobních organismů.
U zvířat je vedlejší produkt laktátu z anaerobní fermentace čerpán do krevního řečiště, kde je transportován do jater. V procesu zvaném Coriho cyklus používá játra vlastní sadu enzymů k přeměně laktátu zpět na glukózu, kde může být tělem recyklována. Glukóza je obvykle transportována zpět do svalů, kde může být uložena jako glykogen pro budoucí energetické potřeby.