Sav život treba energiju za obavljanje životnih funkcija. Čak i sjedenje i čitanje trebaju energiju. Rast, probava, kretanje: svi zahtijevaju utrošak energije. Trčanje maratona oduzima puno energije. Pa, odakle dolazi sva ta energija?
Gorivo za energiju
Energija potrebna za obavljanje životnih funkcija dolazi od razgradnje šećera. Fotosinteza koristi sunčevu energiju za kombiniranje ugljičnog dioksida i vode da bi se stvorila glukoza (šećer), dajući kisik kao otpadni proizvod. Biljke čuvaju ovu glukozu kao šećer ili kao škrob. Životinje, gljive, bakterije i - ponekad - druge biljke, hrane se tim biljnim resursima, razgrađujući škrob ili šećer kako bi oslobodili uskladištenu energiju.
Usporedba fermentacije i staničnog disanja
Fermentacija i stanično disanje razlikuju se u jednom kritičnom faktoru: kisiku. Stanično disanje koristi kisik u kemijskoj reakciji koja oslobađa energiju iz hrane. Fermentacija se događa u anaerobnom ili kisikovom okruženju. Budući da fermentacija ne koristi kisik, molekula šećera ne razgrađuje se u potpunosti i tako oslobađa manje energije. Proces fermentacije u stanicama oslobađa oko dvije energetske jedinice, dok stanično disanje oslobađa ukupno oko 38 energetskih jedinica.
Energija iz staničnog disanja
U staničnom disanju kisik se kombinira sa šećerima kako bi oslobodio energiju. Taj proces započinje u citoplazmi, a dovršava se u mitohondrijima. U citoplazmi se jedan šećer razgrađuje na dvije molekule piruvične kiseline, oslobađajući dvije energetske jedinice adenozin trifosfata ili ATP. Dvije molekule piruvične kiseline kreću se u mitohondrije gdje se svaka molekula pretvara u molekulu koja se naziva acetil CoA. Atomi vodika iz acetil CoA uklanjaju se u prisutnosti kisika, oslobađajući svaki put elektron, sve dok vodik ne ostane. U ovom je trenutku acetil CoA razbijen i ostali su samo ugljični dioksid i voda. Ovaj postupak oslobađa četiri ATP energetske jedinice. Sada elektroni prolaze niz lanac prijenosa elektrona, na kraju oslobađajući oko 32 ATP jedinice. Dakle, proces staničnog disanja oslobađa oko 38 ATP energetskih jedinica iz svake molekule glukoze.
Energija iz procesa fermentacije
Što ako stanica nema dovoljno kisika za stanično disanje? Izraz "osjetiti opekline" proizlazi iz ovog anaerobnog puta. Ako je razina kisika u ćeliji preniska za stanično disanje, obično zato što pluća ne mogu pratiti staničnu potrebu za kisikom, tada se odvija stanično disanje. U ovom slučaju, molekula šećera samo se razgrađuje u staničnoj citoplazmi, oslobađajući oko dvije ATP energetske jedinice. Proces raspada se ne nastavlja u mitohondrijima. Ova djelomična razgradnja glukoze oslobađa malo energije, tako da stanica može nastaviti raditi, ali nepotpuna reakcija stvara mliječnu kiselinu koja se nakuplja u stanici. Ova mliječnokiselinska fermentacija uzrokuje gori, kad mišići ne dobivaju dovoljno kisika za stanično disanje.
