Der Unterschied zwischen Fermentation und anaerober Atmung

Alle Lebewesen müssen konstante Energiequellen haben, um auch die grundlegendsten Lebensfunktionen weiterhin ausführen zu können. Ob diese Energie direkt von der Sonne durch Photosynthese oder durch das Essen von Pflanzen oder Tieren kommt, die Energie muss verbraucht und dann in eine verwendbare Form wie Adenosintriphosphat (ATP) umgewandelt werden..

Viele Mechanismen können die ursprüngliche Energiequelle in ATP umwandeln. Der effizienteste Weg ist die aerobe Atmung, die Sauerstoff benötigt. Diese Methode liefert das meiste ATP pro Energieeintrag. Wenn jedoch kein Sauerstoff zur Verfügung steht, muss der Organismus die Energie auf andere Weise umwandeln. Solche Prozesse, die ohne Sauerstoff ablaufen, werden als anaerob bezeichnet. Die Fermentation ist eine übliche Methode für Lebewesen, um ATP ohne Sauerstoff herzustellen. Ist Fermentation das Gleiche wie anaerobe Atmung??

Die kurze Antwort lautet nein. Obwohl sie ähnliche Teile haben und keinen Sauerstoff verbrauchen, gibt es Unterschiede zwischen Fermentation und anaerober Atmung. In der Tat ist anaerobe Atmung viel mehr wie aerobe Atmung als wie Fermentation.

Fermentation

Die meisten naturwissenschaftlichen Kurse behandeln die Fermentation nur als Alternative zur aeroben Atmung. Die aerobe Atmung beginnt mit einem Prozess namens Glykolyse, bei dem ein Kohlenhydrat wie Glukose abgebaut wird und nach dem Verlust einiger Elektronen ein Molekül namens Pyruvat bildet. Wenn ausreichend Sauerstoff oder manchmal andere Arten von Elektronenakzeptoren vorhanden sind, bewegt sich das Pyruvat zum nächsten Teil der aeroben Atmung. Der Prozess der Glykolyse ergibt einen Nettogewinn von 2 ATP.

Die Fermentation ist im Wesentlichen der gleiche Prozess. Das Kohlenhydrat wird abgebaut, aber anstatt Pyruvat herzustellen, ist das Endprodukt je nach Art der Fermentation ein anderes Molekül. Die Fermentation wird meistens durch einen Mangel an Sauerstoff ausgelöst, der ausreicht, um die aerobe Atmungskette weiterlaufen zu lassen. Menschen machen eine Milchsäuregärung durch. Anstatt mit Pyruvat fertig zu werden, entsteht Milchsäure. Distanzläufer sind mit Milchsäure vertraut, die sich in den Muskeln ansammeln und Krämpfe verursachen kann.

Andere Organismen können alkoholisch fermentiert werden, wobei weder Pyruvat noch Milchsäure entstehen. In diesem Fall macht der Organismus Ethylalkohol. Andere Fermentationsarten sind weniger verbreitet, ergeben jedoch je nach dem zu fermentierenden Organismus unterschiedliche Produkte. Da die Fermentation nicht die Elektronentransportkette nutzt, wird sie nicht als eine Art Atmung angesehen.

Anaerobe Atmung

Obwohl die Fermentation ohne Sauerstoff stattfindet, ist dies nicht dasselbe wie anaerobe Atmung. Anaerobe Atmung beginnt genauso wie aerobe Atmung und Fermentation. Der erste Schritt ist immer noch die Glykolyse und es werden immer noch 2 ATP aus einem Kohlenhydratmolekül erzeugt. Anstatt jedoch wie bei der Fermentation mit der Glykolyse zu enden, erzeugt die anaerobe Atmung Pyruvat und geht dann den gleichen Weg wie die aerobe Atmung.

Nachdem ein Molekül namens Acetyl-Coenzym A hergestellt wurde, geht es weiter zum Zitronensäure-Zyklus. Es werden mehr Elektronenträger hergestellt und dann landet alles in der Elektronentransportkette. Die Elektronenträger lagern die Elektronen am Beginn der Kette ab und produzieren dann durch einen als Chemiosmose bezeichneten Prozess viele ATP. Damit die Elektronentransportkette weiter funktioniert, muss es einen endgültigen Elektronenakzeptor geben. Wenn dieser Akzeptor Sauerstoff ist, wird der Prozess als aerobe Atmung angesehen. Einige Arten von Organismen, einschließlich vieler Arten von Bakterien und anderen Mikroorganismen, können jedoch andere endgültige Elektronenakzeptoren verwenden. Dazu gehören Nitrationen, Sulfationen oder sogar Kohlendioxid. 

Wissenschaftler glauben, dass Fermentation und anaerobe Atmung ältere Prozesse sind als aerobe Atmung. Sauerstoffmangel in der frühen Erdatmosphäre machte eine aerobe Atmung unmöglich. Durch die Evolution erhielten Eukaryoten die Fähigkeit, den Sauerstoff- "Abfall" aus der Photosynthese zu nutzen, um eine aerobe Atmung zu erzeugen.