Περιεχόμενο
- Καύσιμο για ενέργεια
- Συγκρίνοντας τη ζύμωση και την κυτταρική αναπνοή
- Ενέργεια από την κυτταρική αναπνοή
- Ενέργεια από τη διαδικασία ζύμωσης
Όλες οι ζωές χρειάζονται ενέργεια για να φέρουν τις λειτουργίες της ζωής. Ακόμα και η συνεδρίαση και η ανάγνωση παίρνει ενέργεια. Ανάπτυξη, πέψη, μετακίνηση: όλα απαιτούν μια δαπάνη ενέργειας. Η εκτέλεση ενός μαραθωνίου απαιτεί πολλή ενέργεια. Από πού προέρχεται λοιπόν όλη αυτή η ενέργεια;
Καύσιμο για ενέργεια
Η ενέργεια που απαιτείται για την εκτέλεση λειτουργιών ζωής προέρχεται από την κατανομή της ζάχαρης. Η φωτοσύνθεση χρησιμοποιεί την ηλιακή ενέργεια για να συνδυάσει διοξείδιο του άνθρακα και νερό για να σχηματίσει γλυκόζη (ζάχαρη), αποδίδοντας το οξυγόνο ως απόβλητο προϊόν. Τα φυτά αποθηκεύουν αυτή τη γλυκόζη ως ζάχαρη ή ως άμυλο. Τα ζώα, οι μύκητες, τα βακτήρια και - μερικές φορές - άλλα φυτά, τροφοδοτούν αυτούς τους φυτικούς πόρους, διαλύοντας το άμυλο ή τη ζάχαρη για να απελευθερώσουν την αποθηκευμένη ενέργεια.
Συγκρίνοντας τη ζύμωση και την κυτταρική αναπνοή
Η ζύμωση και η κυτταρική αναπνοή διαφέρουν σε έναν κρίσιμο παράγοντα: οξυγόνο. Η κυτταρική αναπνοή χρησιμοποιεί οξυγόνο στη χημική αντίδραση που απελευθερώνει ενέργεια από τα τρόφιμα. Η ζύμωση συμβαίνει σε ένα αναερόβιο περιβάλλον ή στο περιβάλλον χωρίς οξυγόνο. Επειδή η ζύμωση δεν χρησιμοποιεί οξυγόνο, το μόριο ζάχαρης δεν καταρρέει εντελώς και έτσι απελευθερώνει λιγότερη ενέργεια. Η διαδικασία ζύμωσης σε κύτταρα απελευθερώνει περίπου δύο ενεργειακές μονάδες ενώ η κυτταρική αναπνοή απελευθερώνει συνολικά περίπου 38 μονάδες ενέργειας.
Ενέργεια από την κυτταρική αναπνοή
Στην κυτταρική αναπνοή, το οξυγόνο συνδυάζεται με τα σάκχαρα για να απελευθερώσει ενέργεια. Αυτή η διαδικασία αρχίζει στο κυτταρόπλασμα και ολοκληρώνεται στα μιτοχόνδρια. Στο κυτταρόπλασμα, ένα σάκχαρο διασπάται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος, απελευθερώνοντας δύο ενεργειακές μονάδες τριφωσφορικής αδενοσίνης ή ΑΤΡ. Τα δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος κινούνται στα μιτοχόνδρια όπου κάθε μόριο μετατρέπεται σε ένα μόριο που ονομάζεται ακετυλ CoA. Τα άτομα υδρογόνου του ακετυλικού CoA απομακρύνονται παρουσία οξυγόνου, απελευθερώνουν ένα ηλεκτρόνιο κάθε φορά, μέχρι να παραμείνει το υδρογόνο. Σε αυτό το σημείο, το ακετυλ CoA έχει καταστραφεί και μόνο διοξείδιο του άνθρακα και νερό παραμένουν. Αυτή η διαδικασία απελευθερώνει τέσσερις ενεργειακές μονάδες ATP. Τώρα τα ηλεκτρόνια περνούν κάτω από την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, απελευθερώνοντας τελικά περίπου 32 μονάδες ATP. Έτσι, η διαδικασία της κυτταρικής αναπνοής απελευθερώνει περίπου 38 ενεργειακές μονάδες ΑΤΡ από κάθε μόριο γλυκόζης.
Ενέργεια από τη διαδικασία ζύμωσης
Τι γίνεται αν το κύτταρο δεν έχει αρκετό οξυγόνο για κυτταρική αναπνοή; Η φράση "αισθανθείτε το έγκαυμα" προκύπτει από αυτό το αναερόβιο μονοπάτι. Εάν η στάθμη του οξυγόνου των κυττάρων είναι πολύ χαμηλή για την κυτταρική αναπνοή, συνήθως επειδή οι πνεύμονες δεν υπερβαίνουν την ανάγκη οξυγόνου για τα κύτταρα, τότε λαμβάνει χώρα κυτταρική αναπνοή ζύμωσης. Σε αυτή την περίπτωση, το μόριο σακχάρου διασπάται μόνο στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων, απελευθερώνοντας περίπου δύο ενεργειακές μονάδες ΑΤΡ. Η διαδικασία αποικοδόμησης δεν συνεχίζεται στα μιτοχόνδρια. Αυτή η μερική διάσπαση της γλυκόζης απελευθερώνει λίγο ενέργεια, έτσι ώστε το κύτταρο να μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί, αλλά η ατελής αντίδραση παράγει γαλακτικό οξύ που συσσωρεύεται στο κύτταρο. Αυτή η ζύμωση γαλακτικού οξέος προκαλεί την αίσθηση καψίματος όταν οι μύες δεν λαμβάνουν αρκετό οξυγόνο για κυτταρική αναπνοή.