Visam gyvenimui reikia energijos, kad jis galėtų atlikti gyvenimo funkcijas. Net sėdėti ir skaityti reikia energijos. Augimas, virškinimas, judėjimas: visa tai reikalauja energijos. Maratono bėgimas atima daug energijos. Taigi, iš kur visa ta energija?
Kuras energijai
Gyvybės funkcijoms atlikti reikalinga energija gaunama skaidant cukrų. Fotosintezė sunaudoja saulės energiją, kad anglies dioksidas ir vanduo susidarytų gliukozei (cukrui), išskiriant deguonį kaip atliekas. Augalai šią gliukozę kaupia kaip cukrų arba kaip krakmolą. Gyvūnai, grybai, bakterijos ir kartais kiti augalai minta šiais augalų ištekliais, skaidydami krakmolą ar cukrų, kad išsiskirtų sukaupta energija.
Fermentacijos ir korinio kvėpavimo palyginimas
Fermentacija ir ląstelių kvėpavimas skiriasi vienu kritiniu veiksniu: deguonimi. Ląstelių kvėpavimas naudoja deguonį cheminėje reakcijoje, kuri išskiria energiją iš maisto. Fermentacija vyksta anaerobinėje ar deguonies stokojančioje aplinkoje. Kadangi fermentuojant nenaudojamas deguonis, cukraus molekulė nesuyra iki galo ir išskiria mažiau energijos. Fermentacijos procesas ląstelėse išskiria apie du energijos vienetus, o ląstelių kvėpavimas iš viso - apie 38 energijos vienetus.
Ląstelių kvėpavimo energija
Ląstelinio kvėpavimo metu deguonis kartu su cukrumi išskiria energiją. Šis procesas prasideda citoplazmoje ir baigiasi mitochondrijose. Citoplazmoje vienas cukrus suskaidomas į dvi piruvo rūgšties molekules, išskiriant du adenozino trifosfato arba ATP energijos vienetus. Dvi piruvinės rūgšties molekulės juda į mitochondrijas, kur kiekviena molekulė paverčiama molekule, vadinama acetil CoA. Acetilo CoA vandenilio atomai pašalinami dalyvaujant deguoniui, kiekvieną kartą išskiriant elektroną, kol vandenilio neliks. Šiuo metu acetilo CoA buvo suskaidytas ir liko tik anglies dioksidas ir vanduo. Šis procesas išleidžia keturis ATP energijos vienetus. Dabar elektronai praeina elektronų perdavimo grandine, galiausiai išlaisvindami apie 32 ATP vienetus. Taigi ląstelių kvėpavimo procesas iš kiekvienos gliukozės molekulės išskiria apie 38 ATP energijos vienetus.
Fermentacijos proceso energija
Ką daryti, jei ląstelėje nepakanka deguonies ląstelių kvėpavimui? Frazė „jausti deginimą“ atsiranda dėl šio anaerobinio kelio. Jei ląstelės deguonies lygis yra per mažas kvėpavimui koriniu būdu, dažniausiai dėl to, kad plaučiai negali išlaikyti ląstelės deguonies poreikio, vyksta ląstelių kvėpavimas fermentacijos būdu. Šiuo atveju cukraus molekulė skyla tik ląstelės citoplazmoje, išskirdama apie du ATP energijos vienetus. Mitochondrijose skilimo procesas netęsiamas. Šis dalinis gliukozės skaidymas išskiria šiek tiek energijos, todėl ląstelė gali tęsti darbą, tačiau nevisiškai įvykus reakcijai susidaro pieno rūgštis, kuri kaupiasi ląstelėje. Ši pieno rūgšties fermentacija sukelia deginimo pojūtį, kai raumenys negauna pakankamai deguonies ląstelių kvėpavimui.