발효 호기성발효에 관해서 궁금합니다.
발효는 무기호흡 즉 산소가 존재하지 않을 때 일어나는 것 아닌가요? 그러면 호기성 발효는 뭔가요? 유기호흡 하는 생물을 호기성 생물이라 부르면 호기성 발효는 산소를 필요로 하는 것인데…
발효가 애초에 산소가 없을 때 되는 것인데
호기성 발효는 산소를 필요로 하잖아요 이게 뭐예요??
발효가 궁금해서 찾아보다 이렇게 됐어요
안녕하세요. 밥이브라운06입니다.
발효는 무기호흡 즉 산소가 존재하지 않을 때 일어나는 대사 과정입니다.
호기성 발효는 산소가 존재하는 상태에서 일어나는 발효입니다. 호기성 발효는 무기호흡보다 에너지를 맣이 생성합니다.
호기성 발효는 일반적으로 미생물에서 일어납니다.
미생물은 산소가 존재하는 상태에서 에너지를 생성할 수 있는 효소를 가지고 있습니다. 이러한 효소를 사용하여 미생물은 포도당을 분해하여 에너지를 생성합니다.
또한 다양한 분야에서 사용됩니다. 예를 들어 빵을 만들 때는 효모가 호기성 발효를 통해 이산화탄소를 생성합니다. 이산화탄소는 빵을 부풀게 하여 빵의 조직을 개선합니다.
와인과 맥주를 만들 때는 효모가 호기성 발효를 통해 알코올을 생성합니다.
충분히 헷갈릴 수 있는 워딩이라고 생각합니다 ㅎㅎ
생물학 과정에서 배우듯이 발효는 분명 무산소 세포호흡에 해당되며, 말 그대로 그 과정에서 자유산소를 소모하지 않습니다. 한편 호기성 발효란 산소를 쓰거나 쓰지않는 발효가 아니라, 산소가 존재하는 환경에서 발생하는 발효(무산소 호흡)을 의미합니다. 잘 생각해보시면 이 둘은 무조건으로 상호배타적이지는 않습니다. 결국 호기성발효는 단순하게 산소가 존재하는 환경에서 이루어지는 발효가 이루어지는 것을 의미하고,
보다 유의미하게는 산소가 존재하는 환경에서 유산소 세포호흡을 억제하면서 무산소 세포호흡인 발효 과정이 주요 에너지 생성 대사 메커니즘으로 쓰이는 상황을 의미해요.
여기서 궁금증이 생긴다면, 도대체 왜 그럴까? 일테고 생물학적 이유가 있습니다.
에너지 분자 물질 쯤으로 여겨지는 ATP를 생성함에 있어 기존의 산소를 이용한 호흡이 효율적인 것은 분명 사실입니다. 그래서 우리가 배우게 되는 인체나 여타 환경에서는 대부분 산소 호흡이 당연히 우선시 되죠. (우선시 정도가 아니라 없으면 죽긴 합니다. 그런데 ATP 생성 외의 시각에서 바라본다면 발효는 자유산소를 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 포도당 등의 영양소에 대한 이화 작용의 정도가 덜하다는 특징이 있어요.
자세히 말하자면: 교과서에서 산소 세포호흡은 포도당 (6탄소) -> 6개의 이산화탄소 (6*1탄소)의 과정을 거치는 반면, 발효는 포도당 하나 당 2개의 이산화탄소 정도만을 생성하게 되고 나머지 4개의 탄소는 보다 복잡한 유기물인 2개의 에탄올 (2 * C2H5OH)가 쯤으로 남게 된다는걸 배우실거에요.
따라서 발효는 산소 세포호흡에 비해 영양소가 가진 탄소 간의 결합을 덜 파괴하고, 이는 세포조직의 입장에서 나중에 동화작용을 덜해도 되기에 자신의 덩치(바이오매스)를 키우는데 더 유리하다는 것을 의미합니다. 아예 완전히 조각난 레고보다, 몇몇개는 붙어있는 레고 부품을 써서 뭔가를 만드는게 빠르다는 비유를 활용하면 이해에 도움이 되실 거에요.
물론 우리에게 친숙한 여러 경우(인체 포함)에서는 방금 언급한 이점에 비해 ATP 수득률이 압도적인게 훨씬 중요합니다. 따라서 호기성 발효라는 표현을 잘 접하지 않게 되죠. 하지만 그렇지 않은 경우도 분명 존재하고, 따라서 자연에서 호기성 발효 현상이 발견되게 됩니다.
유명한 예시로는, 포도당이 많은 환경에서 효모의 호기성 발효(Crabtree Effect) 그리고 암세포의 호기성 발효가 있습니다 (Warburg Effect). 저 예시들에 대해서 생각해보시면 느끼겠지만, 기본적으로 산소를 활용한 세포호흡은 포도당 분자 하나당 최대한의 ATP를 뽑아낸다는 매우 뛰어난 장점을 위해 정말 귀찮은 일을 많이 하는 과정이며, 따라서 해당 장점의 의미가 희석되는 경우 선택할 이유가 지극히 적어집니다.