Inhoud
- Fuel for Energy
- Fermentatie en cellulaire ademhaling vergelijken
- Energie uit cellulaire ademhaling
- Energie uit het gistingsproces
Al het leven heeft energie nodig om levensfuncties uit te voeren. Zelfs zitten en lezen kost energie. Groei, spijsvertering, motoriek: ze vereisen allemaal energie. Een marathon lopen kost veel energie. Dus waar komt al die energie vandaan?
Fuel for Energy
De energie die nodig is om levensfuncties uit te voeren, komt van de afbraak van suiker. Fotosynthese gebruikt de energie van de zon om koolstofdioxide en water te combineren om glucose (suiker) te vormen, waarbij zuurstof als afvalproduct wordt afgegeven. Planten slaan deze glucose op als suiker of als zetmeel. Dieren, schimmels, bacteriën en - soms - andere planten voeden zich met deze plantbronnen en breken het zetmeel of suiker af om de opgeslagen energie vrij te maken.
Fermentatie en cellulaire ademhaling vergelijken
Fermentatie en cellulaire ademhaling verschillen in één kritische factor: zuurstof. Cellulaire ademhaling gebruikt zuurstof in de chemische reactie die energie vrijmaakt uit voedsel. Fermentatie vindt plaats in een anaërobe of zuurstofarme omgeving. Omdat de gisting geen zuurstof gebruikt, wordt het suikermolecuul niet volledig afgebroken en geeft het dus minder energie af. Het fermentatieproces in cellen geeft ongeveer twee energie-eenheden vrij, terwijl cellulaire ademhaling in totaal ongeveer 38 energie-eenheden vrijgeeft.
Energie uit cellulaire ademhaling
Bij cellulaire ademhaling combineert zuurstof met suikers om energie vrij te maken. Dit proces begint in het cytoplasma en wordt voltooid in de mitochondriën. In het cytoplasma wordt één suiker in twee moleculen pyruvinezuur gebroken, waarbij twee energie-eenheden adenosinetrifosfaat of ATP vrijkomen. De twee pyruvinezuurmoleculen verplaatsen zich naar de mitochondriën waar elk molecuul wordt omgezet in een molecuul dat acetyl CoA wordt genoemd. De waterstofatomen van het acetyl CoA worden verwijderd in aanwezigheid van zuurstof, waarbij elke keer een elektron vrijkomt totdat er geen waterstof meer overblijft. Op dit punt is het acetyl CoA afgebroken en blijven alleen kooldioxide en water over. Bij dit proces komen vier ATP-energie-eenheden vrij. Nu passeren de elektronen de elektrontransportketen en geven uiteindelijk ongeveer 32 ATP-eenheden vrij. Het proces van cellulaire ademhaling maakt dus ongeveer 38 ATP-energie-eenheden vrij uit elk glucosemolecuul.
Energie uit het gistingsproces
Wat als de cel niet genoeg zuurstof heeft voor cellulaire ademhaling? De uitdrukking "voel de verbranding" is het resultaat van dit anaërobe pad. Als het zuurstofniveau van de cellen te laag is voor cellulaire ademhaling, meestal omdat de longen de zuurstofbehoefte van de cellen niet kunnen bijhouden, vindt gisting van de cellen plaats. In dit geval breekt het suikermolecuul alleen af in het cytoplasma van de cellen, waarbij ongeveer twee ATP-energie-eenheden vrijkomen. Het analyseproces gaat niet verder in de mitochondriën. Deze gedeeltelijke afbraak van de glucose geeft een klein beetje energie af zodat de cel kan blijven werken, maar de onvolledige reactie produceert melkzuur dat zich ophoopt in de cel. Deze melkzuurgisting veroorzaakt het brandende gevoel wanneer de spieren onvoldoende zuurstof ontvangen voor cellulaire ademhaling.