Аеробиц вс. Анаеробни процеси

Сва жива бића требају континуирано снабдевање енергијом да би њихове ћелије нормално функционисале и остале здраве. Неки организми, звани аутотрофи, могу произвести сопствену енергију користећи сунчеву светлост или друге изворе енергије кроз процесе као што суфотосинтеза. Други, попут људи, требају јести храну да би произвели енергију.

Међутим, то није врста енергетских ћелија које користе да би функционисале. Уместо тога, они користе молекул који се зове аденозин трифосфат (АТП) како би наставили да иду даље. Зато ћелије морају имати начин да преузму хемијску енергију похрањену у храни и трансформишу је у АТП који им је потребан за функционисање. Процесне ћелије подвргавају се овој промени назива се ћелијско дисање.

Ћелијско дисање може бити аеробно (што значи „са кисеоником“) или анаеробно („без кисеоника“). Којим путем ћелије кренути до стварања АТП-а зависи искључиво од тога да ли постоји довољно кисеоника за аеробно дисање. Ако нема довољно кисеоника за аеробно дисање, неки организми ће прибегавати коришћењу анаеробног дисања или другим анаеробним процесима као што су

Да би се максимизирала количина АТП-а направљеног у процесу ћелијског дисања, мора бити присутан кисеоник. Како су се еукариотске врсте током времена развијале, оне су постале сложеније с више органа и делова тела. Било је неопходно да ћелије могу да створе што више АТП-а како би се ове нове адаптације правилно одвијале.

Атмосфера ране Земље имала је врло мало кисеоника. Тек након што аутотрофи постану обилни и пуштени су на велико количинама кисеоника као нуспродукт фотосинтезе да аеробно дисање може еволуирати. Кисеоник је омогућавао свакој ћелији да произведе много више АТП-а од својих старих предака који су се ослањали на анаеробно дисање. Овај процес се дешава у ћелијској органели званој митохондрије.

Примитивнији су процеси кроз које пролазе многи организми када нема довољно кисеоника. Најчешћи анаеробни процеси познати су као ферментација. Већина анаеробних процеса започиње на исти начин као аеробно дисање, али заустављају се делом кроз стазу јер кисеоник није на располагању да заврши процес аеробног дисања или се придружују другом молекулу који није кисеоник као завршни електрон акцептор. Ферментација чини много мање АТП-а, а такође ослобађа нуспродукте млечне киселине или алкохола, у већини случајева. Анаеробни процеси се могу догодити у митохондријама или у цитоплазми ћелије.

Ферментација млечне киселине је врста анаеробног процеса који пролазе људи ако постоји мањак кисеоника. На пример, тркачи на дуже стазе имају нагомилавање млечне киселине у својим мишићима, јер не узимају довољно кисеоника да би били у току са потребом енергије потребном за вежбу. Млечна киселина чак може да проузрокује грчеве и грлобољу у мишићима како време пролази.

Алкохолна ферментација се не дешава код људи. Квасац је добар пример организма који је подвргнут алкохолној ферментацији. Исти процес који се одвија у митохондријама током ферментације млечне киселине дешава се и у алкохолном врењу. Једина разлика је што је нуспроизвод алкохолне ферментације етил алкохол.

Алкохолна ферментација важна је за индустрију пива. Произвођачи пива додају квас који ће бити подвргнут алкохолном врењу да би алкохол додао пиву. Ферментација вина је такође слична и обезбеђује алкохол за вино.

Аеробно дисање је много ефикасније у стварању АТП-а од анаеробних процеса попут ферментације. Без кисеоника, Кребсов циклус и тхе Електронски транспортни ланац у ћелијском дисању створити сигурносну копију и неће више радити. То присиљава ћелију да подвргне знатно мање ефикасној ферментацији. Иако аеробно дисање може произвести до 36 АТП-а, различите врсте ферментације могу добити само 2 АТП-а.

Сматра се да је најстарији тип дисања анаеробно. Пошто је било мало да нема кисеоника када је био први еукариотске ћелије еволуирао кроз ендосимбиоза, могли су само да прођу анаеробно дисање или нешто слично ферментацији. То, међутим, није био проблем, јер су те прве ћелије биле једноћелијске. Производња само 2 АТП-а одједном је била довољна да се једна ћелија одржава.

Како су се на Земљи почели појављивати вишећелијски еукариотски организми, већи и сложенији организми били су потребни за производњу више енергије. Кроз природна селекција, организми са више митохондрија који би могли подвргнути аеробном дисању преживели су и размножавали се, преносећи ове повољне адаптације на своје потомство. Старије верзије више нису могле пратити потражњу за АТП-ом сложенијих организама и изумрле су.