Содержание
- Топливо для энергии
- Сравнение брожения и клеточного дыхания
- Энергия от клеточного дыхания
- Энергия от процесса брожения
Вся жизнь нуждается в энергии для выполнения жизненных функций. Даже сидение и чтение требуют энергии. Рост, пищеварение, локомоция - все это требует затрат энергии. Марафонский забег требует много энергии. Итак, откуда берется вся эта энергия?
Топливо для энергии
Энергия, необходимая для выполнения жизненных функций, исходит от распада сахара. Фотосинтез использует энергию солнца для объединения углекислого газа и воды с образованием глюкозы (сахара), выделяя кислород в качестве отходов. Растения хранят эту глюкозу в виде сахара или крахмала. Животные, грибки, бактерии и - иногда - другие растения питаются этими растительными ресурсами, расщепляя крахмал или сахар для высвобождения накопленной энергии.
Сравнение брожения и клеточного дыхания
Ферментация и клеточное дыхание отличаются одним критическим фактором: кислородом. Клеточное дыхание использует кислород в химической реакции, которая выделяет энергию из пищи. Ферментация происходит в анаэробной или обедненной кислородом среде. Поскольку при ферментации не используется кислород, молекула сахара не разрушается полностью и поэтому выделяет меньше энергии. Процесс ферментации в клетках высвобождает около двух единиц энергии, тогда как клеточное дыхание выделяет около 38 единиц энергии.
Энергия от клеточного дыхания
При клеточном дыхании кислород соединяется с сахарами для высвобождения энергии. Этот процесс начинается в цитоплазме и завершается в митохондриях. В цитоплазме один сахар расщепляется на две молекулы пировиноградной кислоты, высвобождая две энергетические единицы аденозинтрифосфата или АТФ. Две молекулы пировиноградной кислоты движутся в митохондрии, где каждая молекула превращается в молекулу, называемую ацетил-КоА. Атомы водорода ацетил-КоА удаляются в присутствии кислорода, каждый раз выделяя электрон, пока не останется водорода. В этот момент ацетил-КоА был разрушен, и остались только углекислый газ и вода. Этот процесс высвобождает четыре единицы энергии АТФ. Теперь электроны проходят по цепочке переноса электронов, высвобождая в итоге около 32 единиц АТФ. Таким образом, процесс клеточного дыхания высвобождает около 38 единиц энергии АТФ из каждой молекулы глюкозы.
Энергия от процесса брожения
Что если клетке не хватает кислорода для клеточного дыхания? Фраза «чувствовать ожог» является результатом этого анаэробного пути. Если уровень кислорода в клетках слишком низок для клеточного дыхания, обычно потому, что легкие не могут удовлетворить потребность клеток в кислороде, тогда происходит ферментативное клеточное дыхание. В этом случае молекула сахара разрушается только в цитоплазме клеток, высвобождая около двух единиц энергии АТФ. Процесс распада не продолжается в митохондриях. Этот частичный распад глюкозы высвобождает немного энергии, поэтому клетка может продолжать работать, но в результате неполной реакции образуется молочная кислота, которая накапливается в клетке. Эта ферментация молочной кислоты вызывает ощущение жжения, когда мышцы не получают достаточно кислорода для клеточного дыхания.