Wat is anaërobe gisting?
Anaërobe gisting is een methode die cellen gebruiken om energie uit koolhydraten te extraheren wanneer zuurstof of andere elektronenacceptoren niet beschikbaar zijn in de omgeving. Dit onderscheidt het van anaërobe ademhaling, die geen zuurstof gebruikt maar wel elektronenaccepterende moleculen gebruikt die van buiten de cel komen. Het proces kan glycolyse volgen als de volgende stap in de afbraak van glucose en andere suikers om moleculen van adenosinetrifosfaat (ATP) te produceren die een energiebron voor de cel vormen.
Via deze methode is een cel in staat nicotinamide adenine dinucleotide (NAD +) te regenereren uit de gereduceerde vorm van nicotinamide adenine dinucleotide (NADH), een molecuul dat nodig is om de glycolyse voort te zetten. Anaërobe gisting vertrouwt op enzymen om een fosfaatgroep toe te voegen aan een individueel adenosinedifosfaat (ADP) -molecuul om ATP te produceren, wat betekent dat het een vorm van substraatniveau fosforylering is. Dit in tegenstelling tot oxidatieve fosforylering, die energie van een gevestigde protongradiënt gebruikt om ATP te produceren.
Er zijn twee belangrijke soorten anaërobe gisting: ethanolfermentatie en melkzuurfermentatie. Beide herstellen NAD + zodat een cel ATP kan blijven genereren via glycolyse. Ethanolfermentatie zet twee pyruvaatmoleculen, de producten van glycolyse, om in twee moleculen ethanol en twee moleculen koolstofdioxide. De reactie is een tweestapsproces waarbij pyruvaat eerst wordt omgezet in aceetaldehyde en koolstofdioxide, door het enzym pyruvaatdecarboxylase.
In de tweede stap zet alcoholdehydrogenase acetaldehyde om in ethanol. Dit metabole proces vindt plaats in bepaalde soorten bacteriecellen en in gistcellen. Dit maakt gist populair voor het maken van brood, bier en wijn, door ofwel de kooldioxide of de ethanol van gisting te gebruiken.
Melkzuurfermentatie is een andere vorm van anaërobe fermentatie en wordt vaak gebruikt door spiercellen in tijden van stress wanneer onvoldoende zuurstof beschikbaar is. Deze cellen zetten de twee moleculen pyruvaat uit glycolyse om in twee moleculen L-lactaat met behulp van het enzym lactaat dehydrogenase. Dit proces staat bekend als homolactische gisting, omdat twee moleculen pyruvaat dezelfde chemische reacties ondergaan en deze vorm van melkzuurfermentatie plaatsvindt in dierlijke spiercellen en rode bloedcellen.
Bij heterolactische fermentatie ondergaan de pyruvaatmoleculen verschillende chemische reacties. De ene wordt omgezet in lactaat, terwijl de andere wordt omgezet in ethanol en kooldioxide. Dit proces vindt plaats bij sommige soorten anaërobe organismen.
Bij dieren wordt het lactaatbijproduct van anaërobe gisting in de bloedbaan gepompt, waar het naar de lever wordt getransporteerd. In een proces dat de Cori-cyclus wordt genoemd, gebruikt de lever zijn eigen set enzymen om het lactaat terug in glucose om te zetten, waar het door het lichaam kan worden gerecycled. De glucose wordt meestal teruggevoerd naar de spieren, waar het kan worden opgeslagen als glycogeen voor toekomstige energiebehoeften.