Hvordan adskiller gæring sig fra cellulær respiration?

Alt liv har brug for energi til at fortsætte livets funktioner. Selv at sidde og læse kræver energi. Vækst, fordøjelse, bevægelse: alt kræver energiforbrug. At løbe et maraton tager meget energi. Så hvor kommer al den energi fra?

Den nødvendige energi til at udføre livets funktioner kommer fra nedbrydningen af ​​sukker. Fotosyntese bruger solens energi til at kombinere kuldioxid og vand til dannelse af glukose (sukker) og afgiver ilt som affaldsprodukt. Planter opbevarer denne glukose som sukker eller som stivelse. Dyr, svampe, bakterier og - undertiden - andre planter, fodrer disse planteressourcer og nedbryder stivelse eller sukker for at frigive den lagrede energi.

Fermentering og cellulær respiration adskiller sig i en kritisk faktor: ilt. Cellular respiration bruger ilt i den kemiske reaktion, der frigiver energi fra mad. Fermentering sker i et anaerobt eller iltforarmet miljø. Fordi gæring ikke bruger ilt, bryder sukkermolekylet ikke helt ned og frigiver således mindre energi. Fermenteringsprocessen i celler frigiver ca. to energienheder, mens cellulær respiration frigiver i alt ca. 38 energienheder.

I cellulær åndedræt kombineres ilt med sukker for at frigive energi. Denne proces begynder i cytoplasmaet og afsluttes i mitokondrierne. I cytoplasmaet brydes et sukker i to molekyler pyruvinsyre, hvilket frigiver to energienheder adenosintrifosfat eller ATP. De to pyruvinsyremolekyler bevæger sig ind i mitokondrierne, hvor hvert molekyle omdannes til et molekyle kaldet acetyl CoA. Hydrogenatomerne i acetyl CoA fjernes i nærvær af ilt og frigiver en elektron hver gang, indtil der ikke er brint tilbage. På dette tidspunkt er acetyl CoA nedbrudt, og kun kuldioxid og vand er tilbage. Denne proces frigiver fire ATP-energienheder. Nu passerer elektronerne ned ad elektrontransportkæden og frigiver i sidste ende omkring 32 ATP-enheder. Således frigiver processen med cellulær respiration ca. 38 ATP-energienheder fra hvert glukosemolekyle.

Hvad hvis cellen ikke har nok ilt til cellulær respiration? Udtrykket "mærke forbrændingen" er resultatet af denne anaerobe vej. Hvis cellens iltniveau er for lavt til cellulær respiration, normalt fordi lungerne ikke kan holde trit med cellens iltbehov, finder fermentering cellulær respiration sted. I dette tilfælde bryder sukkermolekylet kun ned i cellens cytoplasma og frigiver ca. to ATP-energienheder. Nedbrydningsprocessen fortsætter ikke i mitokondrierne. Denne delvise nedbrydning af glukosen frigiver en lille smule energi, så cellen kan fortsætte med at arbejde, men den ufuldstændige reaktion producerer mælkesyre, der bygger sig op i cellen. Denne mælkesyrefermentering forårsager den brændende fornemmelse, når musklerne ikke modtager nok ilt til cellulær respiration.