NộI Dung
- Nhiên liệu cho năng lượng
- So sánh quá trình lên men và hô hấp tế bào
- Năng lượng từ hô hấp tế bào
- Năng lượng từ quá trình lên men
Tất cả cuộc sống cần năng lượng để thực hiện các chức năng cuộc sống. Ngay cả ngồi và đọc cũng mất năng lượng. Tăng trưởng, tiêu hóa, vận động: tất cả đều đòi hỏi một sự tiêu tốn năng lượng. Chạy marathon tốn rất nhiều năng lượng. Vậy, tất cả năng lượng đó đến từ đâu?
Nhiên liệu cho năng lượng
Năng lượng cần thiết để thực hiện các chức năng của cuộc sống đến từ sự phân hủy đường. Quang hợp sử dụng năng lượng mặt trời để kết hợp carbon dioxide và nước để tạo thành glucose (đường), tạo ra oxy như một chất thải. Thực vật lưu trữ glucose này dưới dạng đường hoặc tinh bột. Động vật, nấm, vi khuẩn và - đôi khi - thực vật khác, ăn hết các tài nguyên thực vật này, phá vỡ tinh bột hoặc đường để giải phóng năng lượng dự trữ.
So sánh quá trình lên men và hô hấp tế bào
Lên men và hô hấp tế bào khác nhau ở một yếu tố quan trọng: oxy. Hô hấp tế bào sử dụng oxy trong phản ứng hóa học giải phóng năng lượng từ thức ăn. Quá trình lên men xảy ra trong môi trường yếm khí hoặc thiếu oxy. Bởi vì quá trình lên men không sử dụng oxy, phân tử đường không bị phân hủy hoàn toàn và do đó giải phóng ít năng lượng hơn. Quá trình lên men trong các tế bào giải phóng khoảng hai đơn vị năng lượng trong khi hô hấp tế bào giải phóng tổng cộng khoảng 38 đơn vị năng lượng.
Năng lượng từ hô hấp tế bào
Trong hô hấp tế bào, oxy kết hợp với đường để giải phóng năng lượng. Quá trình này bắt đầu trong tế bào chất và được hoàn thành trong ty thể. Trong tế bào chất, một đường được chia thành hai phân tử axit pyruvic, giải phóng hai đơn vị năng lượng của adenosine triphosphate hoặc ATP. Hai phân tử axit pyruvic di chuyển vào ty thể nơi mỗi phân tử được chuyển đổi thành một phân tử gọi là acetyl CoA. Các nguyên tử hydro của acetyl CoA được loại bỏ khi có oxy, giải phóng một electron mỗi lần, cho đến khi không còn hydro. Tại thời điểm này, acetyl CoA đã bị phá vỡ, và chỉ còn lại carbon dioxide và nước. Quá trình này giải phóng bốn đơn vị năng lượng ATP. Bây giờ các electron chuyển xuống chuỗi vận chuyển điện tử, cuối cùng giải phóng khoảng 32 đơn vị ATP. Vì vậy, quá trình hô hấp tế bào giải phóng khoảng 38 đơn vị năng lượng ATP từ mỗi phân tử glucose.
Năng lượng từ quá trình lên men
Điều gì xảy ra nếu tế bào không có đủ oxy cho hô hấp tế bào? Cụm từ "cảm thấy bỏng" là kết quả của con đường yếm khí này. Nếu mức oxy của tế bào quá thấp cho quá trình hô hấp tế bào, thường là do phổi không thể theo kịp nhu cầu oxy của tế bào, thì quá trình hô hấp tế bào lên men diễn ra. Trong trường hợp này, phân tử đường chỉ bị phá vỡ trong tế bào chất của tế bào, giải phóng khoảng hai đơn vị năng lượng ATP. Quá trình phân hủy không tiếp tục trong ty thể. Sự phân hủy một phần glucose này giải phóng một chút năng lượng để tế bào có thể tiếp tục hoạt động, nhưng phản ứng không hoàn toàn tạo ra axit lactic tích tụ trong tế bào. Quá trình lên men axit lactic này gây ra cảm giác nóng rát khi cơ bắp không nhận đủ oxy cho hô hấp tế bào.