Toute vie a besoin d'énergie pour mener à bien les fonctions de la vie. Même s'asseoir et lire demande de l'énergie. Croissance, digestion, locomotion: toutes nécessitent une dépense d'énergie. Courir un marathon demande beaucoup d'énergie. Alors, d'où vient toute cette énergie ?
Carburant pour l'énergie
L'énergie nécessaire à l'accomplissement des fonctions vitales provient de la décomposition du sucre. La photosynthèse utilise l'énergie du soleil pour combiner le dioxyde de carbone et l'eau pour former du glucose (sucre), dégageant de l'oxygène comme déchet. Les plantes stockent ce glucose sous forme de sucre ou d'amidon. Animaux, champignons, bactéries et – parfois – d'autres plantes, se nourrissent de ces ressources végétales, décomposant l'amidon ou le sucre pour libérer l'énergie stockée.
Comparer la fermentation et la respiration cellulaire
La fermentation et la respiration cellulaire diffèrent par un facteur critique: l'oxygène. La respiration cellulaire utilise l'oxygène dans la réaction chimique qui libère l'énergie des aliments. La fermentation se produit dans un environnement anaérobie ou appauvri en oxygène. Parce que la fermentation n'utilise pas d'oxygène, la molécule de sucre ne se décompose pas complètement et libère donc moins d'énergie. Le processus de fermentation dans les cellules libère environ deux unités d'énergie tandis que la respiration cellulaire libère un total d'environ 38 unités d'énergie.
Énergie de la respiration cellulaire
Dans la respiration cellulaire, l'oxygène se combine avec les sucres pour libérer de l'énergie. Ce processus commence dans le cytoplasme et se termine dans les mitochondries. Dans le cytoplasme, un sucre est brisé en deux molécules d'acide pyruvique, libérant deux unités énergétiques d'adénosine triphosphate ou ATP. Les deux molécules d'acide pyruvique se déplacent dans les mitochondries où chaque molécule est convertie en une molécule appelée acétyl CoA. Les atomes d'hydrogène de l'acétyl CoA sont éliminés en présence d'oxygène, libérant un électron à chaque fois, jusqu'à ce qu'il ne reste plus d'hydrogène. À ce stade, l'acétyl-CoA a été décomposé et il ne reste que du dioxyde de carbone et de l'eau. Ce processus libère quatre unités d'énergie ATP. Maintenant, les électrons passent le long de la chaîne de transport d'électrons, libérant finalement environ 32 unités ATP. Ainsi, le processus de respiration cellulaire libère environ 38 unités d'énergie ATP à partir de chaque molécule de glucose.
L'énergie du processus de fermentation
Que faire si la cellule n'a pas assez d'oxygène pour la respiration cellulaire? L'expression "sentir la brûlure" résulte de cette voie anaérobie. Si le niveau d'oxygène de la cellule est trop faible pour la respiration cellulaire, généralement parce que les poumons ne peuvent pas répondre aux besoins en oxygène de la cellule, alors la respiration cellulaire par fermentation a lieu. Dans ce cas, la molécule de sucre ne se décompose que dans le cytoplasme de la cellule, libérant environ deux unités d'énergie ATP. Le processus de décomposition ne se poursuit pas dans les mitochondries. Cette décomposition partielle du glucose libère un peu d'énergie pour que la cellule puisse continuer à fonctionner, mais la réaction incomplète produit de l'acide lactique qui s'accumule dans la cellule. Cette fermentation lactique provoque la sensation de brûlure lorsque les muscles ne reçoivent pas assez d'oxygène pour la respiration cellulaire.