Vad händer med det mesta av energin som lagras i glukos vid anaerob andning?

Vid anaerob andning – alltså när celler bryter ner glukos utan tillgång till syre – frigörs och utnyttjas bara en liten del av den energi som är lagrad i glukosmolekylen. Större delen går förlorad som värme eller finns kvar i slutprodukterna som mjölksyra eller etanol. Orsaken är att anaerob andning är en betydligt mindre effektiv process än aerob andning, där syre används för att fullständigt bryta ner glukos och frigöra dess energi.

Glykolys – första steget

Första fasen är glykolysen, som äger rum i cellens cytoplasma. Här klyvs varje glukosmolekyl till två molekyler pyruvat. Processen frigör en liten mängd energi som lagras i form av ATP (adenosintrifosfat), samtidigt som NAD⁺ reduceras till NADH. Nettoresultatet är två ATP-molekyler per glukosmolekyl.

Jäsning – andra steget

I det andra steget, jäsningen, omvandlas pyruvaten vidare. Detta sker också i cytoplasman, inte i mitokondrierna. Vid mjölksyrejäsning bildas laktat (mjölksyra), medan alkoholjäsning ger etanol och koldioxid. Jäsningen producerar ingen nämnvärd extra energi direkt – dess viktigaste uppgift är att återbilda NAD⁺ så att glykolysen kan fortsätta. Den kemiska energi som inte fångas upp som ATP finns därför kvar i slutprodukterna, till exempel i etanolens bindningar, eller avges gradvis som värme.

Låg energiutdelning

Totalt ger anaerob andning endast cirka 2 ATP-molekyler per glukosmolekyl. Som jämförelse ger aerob andning ungefär 36 ATP-molekyler per glukosmolekyl – nästan tjugo gånger mer. Det innebär att den överväldigande majoriteten av glukosens energi inte kommer cellen till nytta vid anaeroba förhållanden.

Varför är skillnaden så stor?

Skillnaden beror framför allt på att anaerob andning inte använder syre. Syre är ett mycket reaktivt grundämne som kan frigöra enorma mängder energi när det reagerar med andra molekyler. I aerob andning driver syre den oxidativa fosforyleringen i elektrontransportkedjan, där huvuddelen av ATP:t bildas. Utan syre kan denna kedja inte fungera, vilket gör att den största delen av energin i glukos förblir olåst.

När används anaerob andning?

På grund av sin låga verkningsgrad används anaerob andning främst när syre inte finns tillgängligt. Exempel är muskelceller under intensiv fysisk ansträngning, då efterfrågan på energi överstiger syretillförseln, samt mikroorganismer som jästsvampar, som använder jäsning för att överleva i syrefria miljöer. Så snart syre finns tillgängligt växlar cellerna över till aerob andning, eftersom det är ett betydligt effektivare sätt att utvinna energi ur glukosen.