Hur skiljer sig jäsning från cellulär andning?

Allt liv behöver energi för att fortsätta livets funktioner. Även att sitta och läsa tar energi. Tillväxt, matsmältning, rörelse: allt kräver energi. Att springa ett maraton tar mycket energi. Så var kommer all den energin ifrån?

Den energi som krävs för att utföra livets funktioner kommer från sönderdelningen. Fotosyntes använder solens energi för att kombinera koldioxid och vatten för att bilda glukos (socker) och avger syre som en avfallsprodukt. Växter lagrar denna glukos som socker eller som stärkelse. Djur, svampar, bakterier och - ibland - andra växter, matar ut dessa växtresurser och bryter ner stärkelsen eller sockret för att frigöra den lagrade energin.

Jäsning och cellandning skiljer sig åt i en kritisk faktor: syre. Cellandning använder syre i den kemiska reaktionen som frigör energi från maten. Jäsning sker i en anaerob eller syreutarmad miljö. Eftersom jäsning inte använder syre bryts sockermolekylen inte helt ner och frigör därför mindre energi. Jäsningsprocessen i celler frigör cirka två energienheter medan cellulär andning frigör totalt cirka 38 energienheter.

I cellulär andning kombineras syre med socker för att frigöra energi. Denna process börjar i cytoplasman och avslutas i mitokondrierna. I cytoplasman bryts ett socker i två molekyler pyruvsyra, vilket frigör två energienheter av adenosintrifosfat eller ATP. De två pyruvinsyramolekylerna rör sig in i mitokondrierna där varje molekyl omvandlas till en molekyl som kallas acetyl CoA. Väteatomerna i acetyl CoA avlägsnas i närvaro av syre och frigör en elektron varje gång tills inget väte finns kvar. Vid denna tidpunkt har acetyl CoA bryts ner och det finns bara koldioxid och vatten kvar. Denna process släpper fyra ATP-energienheter. Nu passerar elektronerna ner i elektrontransportkedjan och släpper till slut cirka 32 ATP-enheter. Så, processen med cellulär andning frigör cirka 38 ATP-energienheter från varje glukosmolekyl.

Vad händer om cellen inte har tillräckligt med syre för cellandning? Uttrycket "känn brännskadorna" härrör från denna anaeroba väg. Om cellens syrenivå är för låg för cellulär andning, vanligtvis för att lungorna inte kan hålla jämna steg med cellens syrebehov, sker fermentering av cellulär andning. I det här fallet bryts sockermolekylen bara ner i cellens cytoplasma och frigör cirka två ATP-energienheter. Uppdelningsprocessen fortsätter inte i mitokondrier. Denna partiella nedbrytning av glukosen frigör lite energi så att cellen kan fortsätta fungera, men den ofullständiga reaktionen ger mjölksyra som byggs upp i cellen. Denna mjölksyrajäsning orsakar en brännande känsla när musklerna inte får tillräckligt med syre för cellulär andning.