Kogu elu vajab energiat, et elu ülesandeid täita. Isegi istumine ja lugemine võtab energiat. Kasv, seedimine, liikumine: kõik vajavad energiakulu. Maratoni läbimine võtab palju energiat. Kust siis kogu see energia tuleb?
Kütus energia jaoks
Eluülesannete täitmiseks vajalik energia tuleb suhkru lagundamisest. Fotosüntees kasutab päikeseenergiat süsinikdioksiidi ja vee ühendamiseks glükoosi (suhkru) moodustamiseks, eraldades jääkainena hapnikku. Taimed salvestavad seda glükoosi suhkru või tärklisena. Loomad, seened, bakterid ja mõnikord ka muud taimed söödavad neid taimseid ressursse, lagundades tärklist või suhkrut, et vabastada salvestatud energia.
Fermentatsiooni ja rakulise hingamise võrdlus
Fermentatsioon ja rakuhingamine erinevad ühe kriitilise teguri poolest: hapnik. Rakuhingamine kasutab keemilises reaktsioonis hapnikku, mis vabastab toidust energiat. Fermentatsioon toimub anaeroobses või hapnikuvaeses keskkonnas. Kuna kääritamisel ei kasutata hapnikku, ei lagune suhkrumolekul täielikult ja vabastab vähem energiat. Käärimisprotsess rakkudes vabastab umbes kaks energiaühikut, rakuline hingamine aga kokku umbes 38 energiaühikut.
Rakuhingamisest saadav energia
Rakuhingamisel kombineerub hapnik energia vabastamiseks suhkrutega. See protsess algab tsütoplasmas ja lõpeb mitokondrites. Tsütoplasmas lõhustatakse üks suhkur kaheks püroviinhappe molekuliks, vabastades kaks energiaühikut adenosiintrifosfaati või ATP-d. Kaks püroviinhappe molekuli liiguvad mitokondritesse, kus iga molekul muundatakse molekuliks, mida nimetatakse atsetüül-CoA-ks. Atsetüül-CoA vesinikuaatomid eemaldatakse hapniku juuresolekul, vabastades iga kord elektroni, kuni vesinikku pole järele jäänud. Sel hetkel on atsetüül-CoA lagunenud ja järele on jäänud vaid süsinikdioksiid ja vesi. See protsess vabastab neli ATP energiaühikut. Nüüd läbivad elektronid elektronide transpordi ahela, vabastades lõpuks umbes 32 ATP ühikut. Seega vabastab rakuhingamise protsess igast glükoosimolekulist umbes 38 ATP energiaühikut.
Fermentatsiooniprotsessist saadav energia
Mis siis, kui rakul pole raku hingamiseks piisavalt hapnikku? Fraas "tunne põletust" tuleneb sellest anaeroobsest rajast. Kui raku hapniku tase on raku hingamiseks liiga madal, tavaliselt seetõttu, et kopsud ei suuda raku hapnikuvajadusega sammu pidada, toimub käärimine. Sel juhul laguneb suhkru molekul ainult raku tsütoplasmas, vabastades umbes kaks ATP energiaühikut. Mitokondrites lagunemisprotsess ei jätku. See osaline glükoosi lagundamine vabastab natuke energiat, nii et rakk saab tööd jätkata, kuid mittetäielik reaktsioon tekitab rakus kogunevat piimhapet. See piimhappekäärimine põhjustab põletustunnet, kui lihased ei saa rakuhingamiseks piisavalt hapnikku.
