במה שונה התסיסה מנשימה תאית?

כל החיים זקוקים לאנרגיה כדי להמשיך בפונקציות החיים. אפילו ישיבה וקריאה דורשים אנרגיה. צמיחה, עיכול, תנועה: כולם דורשים הוצאת אנרגיה. לרוץ מרתון לוקח המון אנרגיה. אז מאיפה כל האנרגיה הזאת?

האנרגיה הנדרשת לביצוע תפקידי החיים נובעת מפירוק הסוכר. הפוטוסינתזה משתמשת באנרגיית השמש כדי לשלב פחמן דו חמצני ומים ליצירת גלוקוז (סוכר), מה שמסיר חמצן כמוצר פסולת. צמחים מאחסנים את הגלוקוז הזה כסוכר או כעמילן. בעלי חיים, פטריות, חיידקים - ולעיתים - צמחים אחרים, ניזונים ממקורות הצמח הללו ומפרקים את העמילן או הסוכר כדי לשחרר את האנרגיה המאוחסנת.

התסיסה והנשימה התאית נבדלים מגורם קריטי אחד: חמצן. נשימה תאית משתמשת בחמצן בתגובה הכימית המשחררת אנרגיה מהמזון. התסיסה מתרחשת בסביבה אנאירובית או מדוללת חמצן. מכיוון שהתסיסה אינה משתמשת בחמצן, מולקולת הסוכר לא מתפרקת לחלוטין ולכן משחררת פחות אנרגיה. תהליך התסיסה בתאים משחרר כשתי יחידות אנרגיה ואילו נשימה תאית משחררת בסך הכל כ 38 יחידות אנרגיה.

בנשימה תאית, חמצן משתלב עם סוכרים כדי לשחרר אנרגיה. תהליך זה מתחיל בציטופלזמה ומסתיים במיטוכונדריה. בציטופלסמה, סוכר אחד נשבר לשתי מולקולות של חומצה פירובית, ומשחרר שתי יחידות אנרגיה של אדנוזין טריפוספט או ATP. שתי מולקולות החומצה הפירובית עוברות למיטוכונדריה בה כל מולקולה מומרת למולקולה הנקראת אצטיל CoA. אטומי המימן של האצטיל CoA מוסרים בנוכחות חמצן ומשחררים אלקטרון בכל פעם, עד שלא נשאר מימן. בשלב זה, CoA אצטיל נשבר, ונותרו רק פחמן דו חמצני ומים. תהליך זה משחרר ארבע יחידות ATP לאנרגיה. כעת האלקטרונים עוברים בשרשרת הובלת האלקטרונים, ובסופו של דבר משחררים כ -32 יחידות ATP. לכן, תהליך הנשימה התאית משחרר כ 38 יחידות אנרגיה ATP מכל מולקולת גלוקוז.

מה אם בתא אין מספיק חמצן לנשימה תאית? הביטוי "מרגיש את הצריבה" נובע מהמסלול האנאירובי הזה. אם רמת החמצן בתא נמוכה מדי לנשימה תאית, בדרך כלל מכיוון שהריאות אינן יכולות לעמוד בקצב החמצן של התא, אז מתרחשת נשימה תאית בתסיסה. במקרה זה מולקולת הסוכר מתפרקת רק בציטופלזמה של התא ומשחררת כשתי יחידות אנרגיה של ATP. תהליך הפירוק אינו ממשיך במיטוכונדריה. התמוטטות חלקית זו של הגלוקוז משחררת מעט אנרגיה כדי שהתא יכול להמשיך לעבוד, אך התגובה הלא שלמה מייצרת חומצה לקטית המצטברת בתא. תסיסה זו של חומצת חלב גורמת לתחושת הצריבה כאשר השרירים אינם מקבלים מספיק חמצן לנשימה תאית.