Vsa živa bitja morajo imeti stalne vire energije, da lahko še naprej opravljajo tudi najosnovnejše življenjske funkcije. Ali ta energija prihaja naravnost iz sonca s pomočjo fotosinteze ali s prehranjevanjem rastlin ali živali, je treba energijo porabiti in nato spremeniti v uporabno obliko, kot je adenozin trifosfat (ATP).
Številni mehanizmi lahko pretvorijo prvotni vir energije v ATP. Najučinkovitejši način je skozi aerobno dihanje, ki zahteva kisik. Ta metoda daje največ ATP na vneseni energiji. Če kisika ni na voljo, mora organizem energijo še vedno pretvoriti z drugimi sredstvi. Takšni procesi, ki se zgodijo brez kisika, se imenujejo anaerobni. Fermentacija je pogost način, kako žive stvari ustvariti ATP brez kisika. Ali to fermentacijo počne enako kot anaerobno dihanje?
Kratek odgovor je ne. Čeprav imajo podobne dele in ne uporabljajo kisika, obstajajo razlike med fermentacijo in anaerobnim dihanjem. Pravzaprav je anaerobno dihanje veliko bolj podobno aerobnemu dihanju kot pa fermentaciji.
Fermentacija
Večina naravoslovnih razprav razpravlja fermentacija le kot alternativa aerobnemu dihanju. Aerobno dihanje se začne s procesom, imenovanim glikoliza, v katerem se ogljikov hidrat, kot je glukoza, razgradi in po izgubi nekaj elektronov tvori molekulo, imenovano piruvat. Če ima zadostna zaloga kisika ali včasih druge vrste sprejemalcev elektronov, se piruvat premakne na naslednji del aerobnega dihanja. Postopek glikolize ustvari 2 ATP čistega dobička.
Fermentacija je v bistvu enak postopek. Ogljikovi hidrati se razgradijo, toda namesto da bi piruvat naredili, je končni produkt drugačna molekula, odvisno od vrste fermentacije. Fermentacijo najpogosteje sproži pomanjkanje zadostnih količin kisika, da bi še naprej vodili verigo aerobnega dihanja. Ljudje se podvržejo mlečnokislinski fermentaciji. Namesto da bi končali s piruvatom, nastane mlečna kislina.
Drugi organizmi se lahko podvržejo alkoholni fermentaciji, kjer rezultat ni piruvat niti mlečna kislina. V tem primeru organizem naredi etilni alkohol. Druge vrste fermentacije so manj pogoste, vendar vsi dajejo različne proizvode, odvisno od organizma, ki je fermentacija. Ker fermentacija ne uporablja verige prenosa elektronov, se ne šteje za vrsto dihanja.
Anaerobna dihala
Čeprav se vrenje zgodi brez kisika, to ni isto kot anaerobno dihanje. Anaerobno dihanje se začne enako kot aerobno dihanje in fermentacija. Prvi korak je še vedno glikoliza in še vedno ustvarja 2 ATP iz ene molekule ogljikovih hidratov. Toda namesto da bi se končala z glikolizo, tako kot pri fermentaciji, anaerobno dihanje ustvari piruvat in nato nadaljuje po isti poti kot aerobno dihanje.
Po izdelavi molekule, imenovane acetilni koencim A, nadaljuje v cikel citronske kisline. Naredi se več nosilcev elektronov in potem se vse konča v verigi prevoza elektronov. Nosilci elektronov odlagajo elektrone na začetku verige in nato skozi proces, imenovan hemiosmoza, proizvedejo številne ATP. Da lahko transportna veriga elektronov še naprej deluje, mora obstajati končni sprejemnik elektronov. Če je ta sprejemnik kisik, se postopek šteje za aerobno dihanje. Vendar lahko nekatere vrste organizmov, vključno z mnogimi vrstami bakterij in drugimi mikroorganizmi, uporabljajo različne končne sprejemnike elektronov. Sem spadajo nitratni ioni, sulfatni ioni ali celo ogljikov dioksid.
Znanstveniki verjamejo, da sta fermentacija in anaerobno dihanje starejši procesi kot aerobno dihanje. Pomanjkanje kisika v zgodnji Zemljini atmosferi je onemogočilo aerobno dihanje. Skozi evolucija, evkarioti pridobil sposobnost uporabe kisikovih "odpadkov" iz fotosinteze za ustvarjanje aerobnega dihanja.