Ako sa líši kvasenie od bunkového dýchania?

Celý život potrebuje energiu na vykonávanie svojich životných funkcií. Aj sedenie a čítanie vyžaduje energiu. Rast, trávenie, pohyb: všetko vyžaduje výdaj energie. Behať maratón si vyžaduje veľa energie. Odkiaľ teda pochádza všetka tá energia?

Energia potrebná na vykonávanie životných funkcií pochádza z rozkladu cukru. Fotosyntéza využíva slnečnú energiu na kombináciu oxidu uhličitého a vody za vzniku glukózy (cukru), pričom ako odpadový produkt vydáva kyslík. Rastliny ukladajú túto glukózu ako cukor alebo ako škrob. Zvieratá, huby, baktérie a - niekedy aj iné rastliny - sa živia týmito rastlinnými zdrojmi. Štiepením škrobu alebo cukru sa uvoľňuje uložená energia.

Fermentácia a bunkové dýchanie sa líšia v jednom kritickom faktore: v kyslíku. Bunkové dýchanie využíva kyslík pri chemickej reakcii, pri ktorej sa uvoľňuje energia z potravy. K kvaseniu dochádza v anaeróbnom prostredí alebo v prostredí s depléciou kyslíka. Pretože pri kvasení sa nepoužíva kyslík, molekula cukru sa úplne nerozloží, a tak uvoľní menej energie. Fermentačný proces v bunkách uvoľňuje asi dve energetické jednotky, zatiaľ čo bunkové dýchanie uvoľňuje celkovo asi 38 energetických jednotiek.

Pri bunkovom dýchaní sa kyslík spája s cukrami a uvoľňuje energiu. Tento proces sa začína v cytoplazme a je ukončený v mitochondriách. V cytoplazme je jeden cukor rozdelený na dve molekuly kyseliny pyrohroznovej, čím sa uvoľnia dve energetické jednotky adenozíntrifosfát alebo ATP. Dve molekuly kyseliny pyrohroznovej sa presunú do mitochondrií, kde sa každá molekula premení na molekulu nazývanú acetyl CoA. Atómy vodíka acetyl CoA sa odstránia za prítomnosti kyslíka, pričom sa zakaždým uvoľní elektrón, až kým nezostane vodík. V tomto okamihu sa acetyl CoA rozpadol a zostal iba oxid uhličitý a voda. Tento proces uvoľňuje štyri energetické jednotky ATP. Teraz elektróny prechádzajú po reťazci transportu elektrónov a nakoniec uvoľňujú asi 32 jednotiek ATP. Takže proces bunkového dýchania uvoľňuje asi 38 energetických jednotiek ATP z každej molekuly glukózy.

Čo ak bunka nemá dostatok kyslíka na bunkové dýchanie? Fráza „cítiť popáleniny“ vyplýva z tejto anaeróbnej cesty. Ak je hladina kyslíka v bunke príliš nízka na bunkové dýchanie, zvyčajne preto, že pľúca nedokážu držať krok s potrebou kyslíka v bunke, dôjde k fermentácii bunkového dýchania. V tomto prípade sa molekula cukru rozpadne iba v cytoplazme bunky a uvoľní asi dve energetické jednotky ATP. Proces rozpadu nepokračuje v mitochondriách. Tento čiastočný rozklad glukózy uvoľňuje trochu energie, takže bunka môže ďalej pracovať, ale neúplná reakcia produkuje kyselinu mliečnu, ktorá sa v nej hromadí. Táto fermentácia kyseliny mliečnej spôsobuje pálenie, keď svaly nedostávajú dostatok kyslíka na bunkové dýchanie.