תסיסה נגד הנשמה אנאירובית

לכל היצורים החיים חייבים להיות מקורות אנרגיה קבועים כדי להמשיך ולבצע אפילו את תפקודי החיים הבסיסיים ביותר. בין אם האנרגיה הזו באה ישר מהשמש דרך פוטוסינתזה או דרך אכילת צמחים או בעלי חיים, יש לצרוך את האנרגיה ואז לשנות אותה לצורה שמישה כמו אדנוזין טריפוספט (ATP).

מנגנונים רבים יכולים להמיר את מקור האנרגיה המקורי ל- ATP. הדרך היעילה ביותר היא לעבור נשימה אירובית, הדורש חמצן. שיטה זו נותנת את מירב ה- ATP לכל קלט אנרגיה. עם זאת, אם חמצן אינו זמין, האורגניזם עדיין צריך להמיר את האנרגיה באמצעים אחרים. תהליכים כאלה שקורים ללא חמצן נקראים אנאירוביים. תסיסה היא דרך נפוצה עבור יצורים חיים לייצר ATP ללא חמצן. האם זה הופך את התסיסה לאותה נשימה אנאירובית?

התשובה הקצרה היא לא. אף על פי שיש להם חלקים דומים ואף אחד מהם אינו משתמש בחמצן, ישנם הבדלים בין תסיסה ונשימה אנאירובית. למעשה, נשימה אנאירובית דומה יותר לנשימה אירובית מאשר לתסיסה.

רוב שיעורי המדע דנים תסיסה רק כחלופה לנשימה אירובית. הנשימה אירובית מתחילה בתהליך שנקרא גליקוליזה, שבו פחמימות כמו גלוקוז מתפרקות, ואחרי שאיבד מעט אלקטרונים, יוצר מולקולה הנקראת פירובט. אם יש אספקה ​​מספקת של חמצן, או לפעמים סוגים אחרים של מקבלי אלקטרונים, הפירובה עוברת לחלק הבא של הנשימה אירובית. תהליך הגליקוליזה מביא לרווח נקי של 2 ATP.

התסיסה היא למעשה אותו תהליך. הפחמימות מתפרקות, אך במקום להכין פירובט, התוצר הסופי הוא מולקולה שונה בהתאם לסוג התסיסה. התסיסה מופעלת לרוב כתוצאה ממחסור בכמויות מספיקות של חמצן כדי להמשיך ולהפעיל את שרשרת הנשימה האירובית. בני אדם עוברים תסיסה של חומצת חלב. במקום לסיים עם פירובט, נוצרת חומצה לקטית.

אורגניזמים אחרים יכולים לעבור תסיסה אלכוהולית, כאשר התוצאה אינה פירובטה ואינה חומצה לקטית. במקרה זה, האורגניזם מייצר אלכוהול אתילי. סוגים אחרים של תסיסה נפוצים פחות, אך כולם מניבים מוצרים שונים בהתאם לאורגניזם שעובר תסיסה. מכיוון שהתסיסה אינה משתמשת בשרשרת הובלת האלקטרונים, היא אינה נחשבת לסוג של נשימה.

למרות שהתסיסה מתרחשת ללא חמצן, זה לא כמו נשימה אנאירובית. נשימה אנאירובית מתחילה באותה דרך כמו נשימה אירובית ותסיסה. השלב הראשון הוא עדיין גליקוליזה, והוא עדיין יוצר 2 ATP ממולקולת פחמימות אחת. עם זאת, במקום להסתיים בגליקוליזה, כפי שעושה תסיסה, הנשימה אנאירובית יוצרת פירובטה ואז ממשיכה באותו מסלול כמו הנשימה אירובית.

לאחר ייצור מולקולה הנקראת אצטיל קואנזים A, היא ממשיכה למחזור חומצות לימון. יותר נשאי אלקטרונים מיוצרים ואז הכל מסתיים בשרשרת הובלת האלקטרונים. נשאי האלקטרונים מפקידים את האלקטרונים בתחילת השרשרת ואז מייצרים באמצעות תהליך המכונה כימימוזוזיס ATP רבים. על מנת שרשת הובלת האלקטרונים תמשיך לעבוד, חייב להיות מקבל אלקטרונים סופי. אם המקבל הזה הוא חמצן, התהליך נחשב לנשימה אירובית. עם זאת, סוגים מסוימים של אורגניזמים, כולל סוגים רבים של חיידקים ומיקרואורגניזמים אחרים, יכולים להשתמש בקולטני אלקטרונים סופיים שונים. אלה כוללים יוני חנקות, יוני סולפט, או אפילו פחמן דו חמצני.

מדענים מאמינים כי תסיסה ונשימה אנאירובית הם תהליכים ישנים יותר מהנשימה אירובית. חוסר חמצן באטמוספירה של כדור הארץ הקדום הפך את הנשימה האירובית לבלתי אפשרית. דרך אבולוציה, אאוקריוטות רכשה את היכולת להשתמש ב"פסולת "החמצן מפוטוסינתזה ליצירת נשימה אירובית.