La production d'énergie à partir de composés organiques, tels que le glucose, par oxydation à l'aide de composés chimiques (généralement organiques) provenant d'une cellule comme "accepteurs d'électrons" est appelée fermentation. C'est une alternative à la respiration cellulaire, dans laquelle les électrons du glucose et d'autres composés oxydés sont transférés à un accepteur apporté de l'extérieur de la cellule, généralement de l'oxygène.
Fermentation vs Respiration cellulaire
La fermentation peut avoir lieu dans des conditions anaérobies (manque d'oxygène), cela peut arriver quand l'oxygène est trop abondant. La levure, par exemple, préfère la fermentation à la respiration cellulaire si suffisamment de glucose est disponible pour soutenir le processus, même si beaucoup d'oxygène est disponible.
La glycolyse: la dégradation du sucre avant la fermentation
Quand? le sucre riche en énergie - le glucose en particulier - entre dans une cellule, il est décomposé dans un processus appelé glycolyse. La glycolyse est une étape préalable à la fois pour la respiration cellulaire et la fermentation. C'est une voie commune pour la décomposition du sucre, qui peut conduire à l'un ou l'autre processus.
Les réactions de base de la glycolyse ont été «inventées» par les microorganismes bien avant la photosynthèse, qui a émergé il y a environ 3,5 milliards d'années, mais qui prendrait environ 1,5 milliard d'années pour remplir les mers et l'atmosphère d'une quantité appréciable d'oxygène. Ainsi, même les eucaryotes complexes (le «domaine» biologique qui comprend les règnes animal, végétal, fongique et protiste) sont capables de produire de l'énergie sans oxygène. Dans la levure, qui appartient au règne des champignons, les produits chimiques de la glycolyse sont fermentés pour produire de l'énergie pour la cellule.
la structure du glucose est divisée en deux molécules du composé à trois carbones "pyruvate". Le produit chimique NADH est également produit à partir d'un produit chimique plus «oxydé» appelé NAD +. Dans la levure, le pyruvate subit une "réduction", la production d'électrons, qui sont ensuite transférés du NADH produit plus tôt dans la glycolyse pour donner de l'acétaldéhyde et du dioxyde de carbone. L'acétaldéhyde est ensuite réduit en alcool éthylique, le produit final de la fermentation. Chez les animaux, y compris les humains, le pyruvate peut être fermenté lorsque la disponibilité en oxygène est faible. Ceci est particulièrement vrai dans les cellules musculaires. Lorsque cela se produit, bien que de très petites quantités d'alcool soient produites, la plupart des pyruvates de la glycolyse sont réduites non pas en alcool, mais en acide lactique. Alors que l'acide lactique peut quitter les cellules animales et être utilisé pour produire de l'énergie dans le cœur, il peut s'accumuler dans les muscles, causant de la douleur et diminuant les performances sportives.
ATP et production d'énergie par fermentation
transporteur d'énergie universel dans les cellules est un produit chimique connu sous le nom ATP. Si l'on utilise de l'oxygène, les cellules peuvent produire de l'ATP par la glycolyse suivie de la respiration cellulaire - de sorte qu'une molécule de sucre glucose donne 36-38 molécules d'ATP, selon le type de cellule. Sur ces 36-38 molécules d'ATP, seulement deux sont produites pendant la phase de glycolyse. Ainsi, si la fermentation est utilisée comme alternative à la respiration cellulaire, les cellules consomment beaucoup moins d'énergie que la respiration.
