Toată viața are nevoie de energie pentru a îndeplini funcțiile vieții. Chiar și așezatul și cititul necesită energie. Creștere, digestie, locomoție: toate necesită o cheltuială de energie. Alergarea unui maraton necesită multă energie. Deci, de unde vine toată acea energie?
Combustibil pentru energie
Energia necesară pentru îndeplinirea funcțiilor vieții provine din descompunerea zahărului. Fotosinteza folosește energia soarelui pentru a combina dioxidul de carbon și apa pentru a forma glucoza (zahărul), degajând oxigenul ca produs rezidual. Plantele stochează această glucoză sub formă de zahăr sau ca amidon. Animalele, ciupercile, bacteriile și - uneori - alte plante se hrănesc din aceste resurse vegetale, dărâmând amidonul sau zahărul pentru a elibera energia stocată.
Compararea fermentației și respirației celulare
Fermentarea și respirația celulară diferă într-un factor critic: oxigenul. Respirația celulară folosește oxigenul în reacția chimică care eliberează energie din alimente. Fermentarea are loc într-un mediu anaerob sau epuizat cu oxigen. Deoarece fermentația nu folosește oxigen, molecula de zahăr nu se descompune complet și astfel eliberează mai puțină energie. Procesul de fermentare în celule eliberează aproximativ două unități de energie, în timp ce respirația celulară eliberează un total de aproximativ 38 de unități de energie.
Energia din respirația celulară
În respirația celulară, oxigenul se combină cu zaharurile pentru a elibera energie. Acest proces începe în citoplasmă și se finalizează în mitocondrii. În citoplasmă, un zahăr este rupt în două molecule de acid piruvic, eliberând două unități energetice de adenozin trifosfat sau ATP. Cele două molecule de acid piruvic se deplasează în mitocondrii unde fiecare moleculă este convertită într-o moleculă numită acetil CoA. Atomii de hidrogen ai acetilului CoA sunt eliminați în prezența oxigenului, eliberând un electron de fiecare dată, până când nu rămâne hidrogen. În acest moment, acetil CoA a fost descompus și rămân doar dioxid de carbon și apă. Acest proces eliberează patru unități de energie ATP. Acum, electronii trec pe lanțul de transport al electronilor, eliberând în cele din urmă aproximativ 32 de unități ATP. Deci, procesul de respirație celulară eliberează aproximativ 38 de unități de energie ATP din fiecare moleculă de glucoză.
Energia din procesul de fermentare
Ce se întâmplă dacă celula nu are suficient oxigen pentru respirația celulară? Expresia „simțiți arsura” rezultă din această cale anaerobă. Dacă nivelul de oxigen al celulei este prea scăzut pentru respirația celulară, de obicei pentru că plămânii nu pot ține pasul cu nevoia de oxigen a celulei, atunci are loc respirația celulară de fermentare. În acest caz, molecula de zahăr se descompune doar în citoplasma celulei, eliberând aproximativ două unități de energie ATP. Procesul de defalcare nu continuă în mitocondrie. Această defalcare parțială a glucozei eliberează un pic de energie, astfel încât celula să poată continua să funcționeze, dar reacția incompletă produce acid lactic care se acumulează în celulă. Această fermentație a acidului lactic provoacă senzația de arsură atunci când mușchii nu primesc suficient oxigen pentru respirația celulară.
