Minden életnek energiára van szüksége az élet funkcióinak ellátásához. Még az ülés és az olvasás is energiát igényel. Növekedés, emésztés, mozgás: mind energiaráfordítást igényel. A maratoni futás sok energiát igényel. Szóval, honnan származik ez az energia?
Üzemanyag az energiáért
Az életfunkciók ellátásához szükséges energia a cukor lebontásából származik. A fotoszintézis a nap energiáját felhasználja a szén-dioxid és a víz egyesítéséhez glükóz (cukor) képződéséhez, oxigént bocsát ki hulladéktermékként. A növények ezt a glükózt cukor vagy keményítő formájában tárolják. Az állatok, gombák, baktériumok és - néha - más növények táplálják ezeket a növényi erőforrásokat, lebontva a keményítőt vagy a cukrot a tárolt energia felszabadítása érdekében.
Fermentáció és sejtlégzés összehasonlítása
A fermentáció és a sejtlégzés egy kritikus tényezőben különbözik: oxigénben. A sejtes légzés oxigént használ fel a kémiai reakcióban, amely energiát szabadít fel az ételből. Az erjedés anaerob vagy oxigénhiányos környezetben történik. Mivel az erjedés nem használ oxigént, a cukormolekula nem bomlik le teljesen, így kevesebb energiát szabadít fel. A sejtekben zajló fermentációs folyamat körülbelül két energiaegységet szabadít fel, míg a sejtek légzése összesen mintegy 38 energiaegységet szabadít fel.
A sejtek légzéséből származó energia
Sejtes légzésben az oxigén a cukrokkal kombinálva energiát szabadít fel. Ez a folyamat a citoplazmában kezdődik és a mitokondriumban fejeződik be. A citoplazmában egy cukrot két piruvinsavmolekulára bontunk, így két energiaegység adenozintrifoszfátot vagy ATP-t szabadít fel. A két piroesavmolekula a mitokondriumba költözik, ahol mindegyik molekula átalakul acetil-CoA nevű molekulává. Az acetil-CoA hidrogénatomjait oxigén jelenlétében távolítják el, és minden alkalommal elektron szabadul fel, amíg hidrogén nem marad. Ezen a ponton az acetil CoA lebomlott, és csak szén-dioxid és víz maradt. Ez a folyamat négy ATP energiaegységet szabadít fel. Most az elektronok áthaladnak az elektrontranszportláncon, végül mintegy 32 ATP egységet szabadítanak fel. Tehát a sejtlégzés folyamata mintegy 38 ATP energiaegységet szabadít fel minden egyes glükózmolekulából.
Az erjesztési folyamatból származó energia
Mi van, ha a sejtben nincs elegendő oxigén a sejtlégzéshez? Az "érezd az égést" kifejezés ebből az anaerob útból ered. Ha a sejt oxigénszintje túl alacsony a sejtlégzéshez, általában azért, mert a tüdő nem képes lépést tartani a sejt oxigénigényével, akkor fermentációs sejtlégzés zajlik. Ebben az esetben a cukormolekula csak a sejt citoplazmájában bomlik le, körülbelül két ATP energiaegységet szabadít fel. A lebontási folyamat a mitokondriumokban nem folytatódik. A glükóz ezen részleges lebontása egy kis energiát szabadít fel, így a sejt tovább tud működni, de a nem teljes reakció tejsavat eredményez, amely felépül a sejtben. Ez a tejsav fermentáció égő érzést okoz, amikor az izmok nem kapnak elegendő oxigént a sejtlégzéshez.