Sva živa bića moraju imati stalne izvore energije kako bi nastavila obavljati čak i najosnovnije životne funkcije. Bilo da ta energija dolazi izravno iz sunca kroz fotosintezu ili putem prehrane biljaka ili životinjama, energija se mora potrošiti, a zatim promijeniti u upotrebljiv oblik kao što je adenosin trifosfat (ATP).
Mnogi mehanizmi mogu pretvoriti izvorni izvor energije u ATP. Najefikasniji način je putem aerobno disanje, što zahtijeva kisik. Ova metoda daje najviše ATP-a po unosu energije. Međutim, ako kisik nije dostupan, organizam mora i dalje pretvarati energiju koristeći druge načine. Takvi se procesi koji se odvijaju bez kisika nazivaju anaerobnim. Fermentacija je čest način da živa bića naprave ATP bez kisika. Radi li to fermentaciju isto što i anaerobno disanje?
Kratki odgovor je ne. Iako imaju slične dijelove i ne upotrebljavaju kisik, postoje razlike između fermentacije i anaerobnog disanja. Zapravo, anaerobno disanje je mnogo više poput aerobnog disanja nego poput fermentacije.
Fermentacija
Većina naučnih predavanja raspravlja fermentacija samo kao alternativa aerobnom disanju. Aerobno disanje započinje procesom koji se zove glikoliza, u kojem se ugljikohidrat poput glukoze razgrađuje i nakon gubitka nekih elektrona formira molekulu koja se zove piruvat. Ako postoji dovoljna opskrba kisikom ili ponekad druge vrste aktera za prihvat elektrona, piruvat prelazi na sljedeći dio aerobnog disanja. Proces glikolize ostvaruje neto dobitak od 2 ATP.
Fermentacija je u osnovi isti postupak. Ugljikohidrati se razgrađuju, ali umjesto stvaranja piruvata, konačni produkt je različita molekula ovisno o vrsti fermentacije. Fermentacija je najčešće potaknuta nedostatkom dovoljnih količina kisika da bi se nastavio kretati lanac aerobnog disanja. Ljudi prolaze fermentaciju mliječne kiseline. Umjesto završetka piruvatom, stvara se mliječna kiselina.
Ostali organizmi mogu proći alkoholnu fermentaciju, gdje rezultat nije ni piruvat niti mliječna kiselina. U tom slučaju organizam čini etilni alkohol. Ostale su vrste fermentacije rjeđe, ali sve daju različite proizvode ovisno o organizmu koji prolazi fermentaciju. Budući da fermentacija ne koristi transportni lanac elektrona, ne smatra se vrstom disanja.
Anaerobna respiracija
Iako se fermentacija događa bez kisika, to nije isto kao anaerobno disanje. Anaerobno disanje započinje na isti način kao i aerobno disanje i fermentacija. Prvi korak je još uvijek glikoliza i još stvara 2 ATP-a iz jedne molekule ugljikohidrata. Međutim, umjesto da završi glikolizom, kao što to čini fermentacija, anaerobno disanje stvara piruvat i zatim nastavlja istim putem kao i aerobno disanje.
Nakon što napravi molekulu nazvanu acetil koencim A, nastavlja se s ciklom limunske kiseline. Izrađuje se više nosača elektrona i onda sve završi na lancu prijevoza elektrona. Nosioci elektrona talože elektrone na početku lanca, a zatim, procesom zvanim hemiozmoza, stvaraju mnoge ATP. Da bi lanac transporta elektrona mogao raditi, mora postojati konačni akceptor elektrona. Ako je taj akceptor kisik, postupak se smatra aerobnim disanjem. Međutim, neke vrste organizama, uključujući mnoge vrste bakterija i drugih mikroorganizama, mogu koristiti različite završne akceptore elektrona. Oni uključuju nitratne ione, sulfatne ione ili čak ugljični dioksid.
Znanstvenici vjeruju da su fermentacija i anaerobno disanje stariji procesi od aerobnog disanja. Nedostatak kisika u ranoj Zemljinoj atmosferi onemogućavao je aerobno disanje. Kroz evolucija, eukariota stekao sposobnost korištenja kisikova „otpada“ iz fotosinteze za stvaranje aerobnog disanja.