Ζύμωση vs κυτταρική αναπνοή

Κυτταρική αναπνοή εναντίον ζύμωσης

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της ζύμωσης και της κυτταρικής αναπνοής; Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και στις δύο διαδικασίες. Ας τα συγκρίνουμε για να μάθουμε ποιο είναι πιο αποτελεσματικό. Η κυτταρική αναπνοή είναι η πιο αποτελεσματική για τη μετατροπή της γλυκόζης σε ATP, ενώ η ζύμωση το κάνει χωρίς οξυγόνο. Η κυτταρική αναπνοή είναι μια καθολική διαδικασία στους οργανισμούς, που προκύπτει πολύ πριν από την ανάπτυξη του συστήματος μεταφοράς ηλεκτρονίων ή του κύκλου Krebs.

ζύμωση γαλακτικού οξέος

Η κυτταρική αναπνοή και η ζύμωση γαλακτικού οξέος είναι δύο διαδικασίες που χρησιμοποιεί το σώμα σας για ενέργεια. Η κυτταρική αναπνοή παράγει ATP με τη μορφή μορίων, ενώ η ζύμωση παράγει λιγότερο. Η κυτταρική αναπνοή παράγει ATP πιο γρήγορα, ενώ η ζύμωση χρησιμοποιεί γλυκόζη ως καύσιμο. Και οι δύο διαδικασίες ωφελούν το σώμα σας, αλλά διαφέρουν κατά κάποιο τρόπο. Η κυτταρική αναπνοή βοηθά στην παραγωγή ενέργειας, αλλά το γαλακτικό οξύ δημιουργεί μια αίσθηση καψίματος στους μύες σας και μπορεί να προκαλέσει μυϊκή κόπωση. Πιστεύεται ότι ο πόνος που νιώθετε μετά από σκληρή προπόνηση είναι αποτέλεσμα μικροσκοπικής βλάβης.

Η αναπαραγωγή απαιτεί οξυγόνο, ενώ η αναπνοή απαιτεί παροχή του ίδιου του μορίου. Η κυτταρική αναπνοή είναι μια αρχαία διαδικασία που εξελίχθηκε πολύ πριν από την ανάπτυξη του συστήματος μεταφοράς ηλεκτρονίων και του Κύκλος Krebs. Η οξείδωση, ωστόσο, είναι η διαδικασία συνδυασμού οποιουδήποτε μορίου με οξυγόνο. Όσο περισσότερο ATP παράγεται στο κύτταρο, τόσο μεγαλύτερη είναι η παραγόμενη ενέργεια. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, η γλυκόζη διασπάται σε δύο μόρια: ένα πυροσταφυλικό, ένα πυροσταφυλικό οξύ και ένα ATP.

Το ATP που παράγεται από την κυτταρική αναπνοή είναι το προϊόν της οξειδωμένης γλυκόζης. Στην κυτταρική αναπνοή, η γλυκόζη οξειδώνεται πλήρως και μετατρέπεται σε χημική ενέργεια. Και οι δύο διαδικασίες απελευθερώνουν ένα παραπροϊόν, το γαλακτικό οξύ. Η κυτταρική αναπνοή παράγει περισσότερο ATP από τη ζύμωση. Η κυτταρική αναπνοή είναι μια πιο αποτελεσματική διαδικασία. Αλλά η κυτταρική αναπνοή έχει πολλά μειονεκτήματα. Η κυτταρική αναπνοή απελευθερώνει περισσότερη ενέργεια και η ζύμωση παράγει περισσότερα απόβλητα.

Η κυτταρική αναπνοή χρησιμοποιεί το οξυγόνο ως δέκτη ηλεκτρονίων. Αντίθετα, η ζύμωση χρησιμοποιεί ανόργανους δότες, όπως το μεθάνιο ή το θείο. Και οι δύο διαδικασίες παράγουν ATP, αλλά η κυτταρική αναπνοή είναι ταχύτερη. Η κυτταρική αναπνοή παράγει 36 ATP, ενώ η ζύμωση παράγει δύο. Η κυτταρική αναπνοή παράγει επίσης νερό. Επομένως, η κυτταρική αναπνοή είναι ταχύτερη και πιο αποτελεσματική. Η κυτταρική αναπνοή παράγει δύο ATP ανά λεπτό, ενώ η ζύμωση έχει μόνο ένα.

Κυτταρική αναπνοή

Η λειτουργία της κυτταρικής αναπνοής είναι παρόμοια με αυτή της ζύμωσης, η οποία συμβαίνει στα ανθρώπινα μυϊκά κύτταρα. Οι δύο διαδικασίες χρησιμοποιούν την ίδια υποκείμενη διαδικασία – οξείδωση οργανικών ενώσεων. Και στις δύο μεθόδους, το οξυγόνο παρέχεται στα κύτταρα μέσω της κυκλοφορίας του αίματος. Κατά τη διαδικασία της αναπνοής, το οξυγόνο βοηθά τα κύτταρα να παράγουν ATP, μια χημική ουσία που είναι απαραίτητη για τη ζωή. Ωστόσο, η διαδικασία ζύμωσης είναι πολύ λιγότερο αποτελεσματική, καθώς έχει μόνο δύο καθαρά ATP ανά μόρια γλυκόζης.

Και οι δύο διαδικασίες απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα, αλλά η κύρια διαφορά είναι ότι η κυτταρική αναπνοή απελευθερώνει 36 μόρια ATP από ένα μόριο γλυκόζης. Η ζύμωση απελευθερώνει το ATP πιο αργά, με αποτέλεσμα λιγότερη ενέργεια. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το γαλακτικό οξύ συσσωρεύεται στους μύες κατά τη διάρκεια της ζύμωσης, γεγονός που οδηγεί σε πόνο. Αυτό είναι αποδεκτό ότι οφείλεται σε μικροσκοπική βλάβη. Η κυτταρική αναπνοή παράγει περισσότερη ενέργεια αλλά προκαλεί επίσης μυϊκή κόπωση και εγκαύματα.

Σε ανώτερους οργανισμούς, η κυτταρική αναπνοή απελευθερώνει χημική ενέργεια με τη μορφή ATP. Η ζύμωση, από την άλλη, δεν παράγει καθόλου νερό. Και οι δύο διαδικασίες έχουν ATP, τα οποία είναι ζωτικής σημασίας για την κυτταρική δραστηριότητα. Ωστόσο, η ζύμωση παράγει περισσότερα απόβλητα. Και οι δύο μέθοδοι είναι ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία των ζωντανών οργανισμών. Η κυτταρική αναπνοή παράγει ATP σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα. Αυτό είναι σημαντικό για την επιβίωσή μας και την ευημερία των μελλοντικών γενεών.

Οι δύο διαδικασίες έχουν έναν κοινό σκοπό: παράγουν ενέργεια για τα κύτταρά μας. Τα κύτταρά μας απαιτούν ενέργεια για να λειτουργήσουν και χωρίς αυτήν, δεν θα μπορούσαν να λειτουργήσουν. Και οι δύο διαδικασίες απαιτούν οξυγόνο και απελευθερώνουν άχρηστα προϊόντα με τη μορφή ζάχαρης. Η κυτταρική αναπνοή απαιτεί επίσης γλυκόζη. Η γλυκόζη χρησιμοποιεί τον οξειδωτικό παράγοντα NAD+ για να αφαιρέσει τα ηλεκτρόνια από το NAD+ και η γλυκόζη συνδυάζεται με το υδρογόνο για να σχηματίσει NADH. Το NADH λειτουργεί σαν ένα φορτωμένο ελατήριο, αποθηκεύοντας ενέργεια σε μικρές ποσότητες ενέργειας. Το ATP διασπάται σε δύο μόρια: ένα μόριο ADP και ένα μόριο φωσφορικού.

Τόσο η αναερόβια όσο και η αερόβια αναπνοή συμβαίνει στα κύτταρα. Κατά τη διάρκεια της αερόβιας αναπνοής, το ATP δημιουργείται χρησιμοποιώντας έναν δέκτη ηλεκτρονίων όπως το οξυγόνο. Αντίθετα, οι ζυμωτικές οδοί παραλείπουν αυτό το βήμα και αντ’ αυτού αναγεννούν το NAD+ από το NADH. Οι δύο διαδικασίες είναι παρόμοιες με άλλους τρόπους, αν και η τελευταία είναι πιο αποτελεσματική. Αν ψάχνετε έναν τρόπο να αυξήσετε τα επίπεδα ενέργειας σας, θα πρέπει να κατανοήσετε τη διαφορά μεταξύ αναερόβιας και αερόβιας αναπνοής.

Παραγωγή ακετυλο-CoA Η

ανάλυση οργανικών ενώσεων στα κύτταρα που ονομάζεται κυτταρική αναπνοή απελευθερώνει χημική ενέργεια από το ATP και το ADP. Το δεύτερο στάδιο της αερόβιας αναπνοής είναι γνωστό ως κύκλος κιτρικού οξέος. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει στα μιτοχόνδρια και μετατρέπει το πυροσταφυλικό σε ακετυλο-CoA και CO2. Η διαδικασία περιλαμβάνει την οξείδωση του πυροσταφυλικού, ενός προϊόντος της γλυκόλυσης, και του συνενζύμου Α. Αυτά τα δύο προϊόντα απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα. Ο κύκλος του Krebs επαναλαμβάνεται δύο φορές, απελευθερώνοντας τον άνθρακα ως CO2.

Η διαδικασία ξεκινά στη μήτρα των μιτοχονδρίων. Αυτή η διαδικασία κλειστού βρόχου απελευθερώνει ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας και αναγεννά την ένωση που χρησιμοποιήθηκε στο πρώτο βήμα. Οι οκτώ προσπάθειες σχημάτισαν δύο μόρια CO2, ένα μόριο ATP και μορφές μειωμένων συνενζύμων. Αυτά τα βήματα αναφέρονται ως αερόβιος μεταβολισμός. Το επόμενο βήμα απαιτεί δύο μόρια CO2, ένα από τα οποία είναι ακετυλο-CoA.

Το Acetyl-CoA είναι μια ένωση άνθρακα που σχηματίζεται κατά τη διάρκεια του κύκλου Krebs. Παράγεται με την προσθήκη συνενζύμου Α σε πυροσταφυλικό και οξαλοξικό. Η παραγωγή ακετυλο-CoA βοηθά επίσης τον εγκέφαλο να συνεχίσει να λειτουργεί εάν τα επίπεδα γλυκόζης είναι χαμηλά. Σε άτομα με διαβήτη, το ακετοξικό οξύ και το β-υδροξυβουτυρικό οξύ μπορεί να προκαλέσουν οξέωση. Για να αποφευχθεί αυτό, τα ένζυμα αποσπούν την ομάδα ακετυλάνθρακα δύο άνθρακα από το Acetyl-CoA και την προσαρτούν σε οξαλοξικό εστέρα τεσσάρων άνθρακα ή σε ένα μόριο έξι άνθρακα που ονομάζεται κιτρικό οξύ. Και τα δύο αυτά μόρια στη συνέχεια υποβάλλονται σε επεξεργασία στον κύκλο του Krebs.

Στη ζύμη, το γαλακτικό οξύ και το NAD+ σχηματίζονται μέσω αντιδράσεων κατά τη διάρκεια της ζύμωσης. Τα μυϊκά κύτταρα παράγουν γαλακτικό οξύ στα κύτταρα των θηλαστικών όταν έχουν έλλειμμα οξυγόνου. Ομοίως, το γαλακτικό οξύ παράγεται από τα περισσότερα καρκινικά κύτταρα. Το φαινόμενο Warburg το δείχνει αυτό. Ωστόσο, δεν υπάρχει σταθερή πειραματική απόδειξη ότι αυτή η διαδικασία έχει γαλακτικό οξύ. Υπάρχουν κάποιες αποκλίσεις μεταξύ των δύο τύπων αναπνοής.

Παραγωγή μιτοχονδριακής ενέργειας

Αυτό το άρθρο συγκρίνει τους μηχανισμούς παραγωγής μιτοχονδριακής ενέργειας κατά τη διάρκεια της κυτταρικής αναπνοής και ζύμωσης. Και οι δύο διαδικασίες συμβαίνουν στο ίδιο κύτταρο, αλλά υπάρχουν ουσιαστικές διαφορές μεταξύ τους. Και οι δύο μέθοδοι περιλαμβάνουν την οξείδωση των μορίων. Κατά τη ζύμωση, τα μόρια πυροσταφυλικού υφίστανται πυροσταφυλική οξειδάση, απελευθερώνοντας τα άτομα άνθρακα ως CO2. Κατά τη διαδικασία της αναερόβιας αναπνοής, το μόριο πυροσταφυλικού συνδυάζεται με το συνένζυμο Α για να δημιουργήσει το ακετυλο-CoA, το οποίο είναι το αρχικό συστατικό του κύκλου του κιτρικού οξέος. Και οι δύο διαδικασίες συμβαίνουν μέσα στα μιτοχόνδρια και τελικά καταλήγουν στην παραγωγή ΑΤΡ.

Η εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη είναι ελαφρώς διαρροή στα πρωτόνια, μειώνοντας τη θεωρητική αποτελεσματικότητα της σύνθεσης ATP. Αυτό ενισχύεται από την πραγματικότητα μιας πρωτεΐνης φορέα φωσφορικών, η οποία μεσολαβεί στη μεταφορά πρωτονίων μέσω της εσωτερικής μεμβράνης. Η θερμογένεση οφείλεται σε ένα κανάλι γνωστό ως θερμογενίνη, το οποίο επιτρέπει στα πρωτόνια να εισέλθουν στο μιτοχόνδριο.

Η αναπνευστική αλυσίδα αποτελείται από δύο διακριτές οδούς. Η πρώτη διαδρομή οδηγεί σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας από την κυτταρική αναπνοή, αλλά η δεύτερη οδός είναι πιο αποτελεσματική. Η τελευταία μέθοδος απαιτεί τη χρήση ATP για να τροφοδοτήσει τον κύκλο του Krebs. Επιπλέον, η τελευταία διαδικασία απαιτεί επίσης οξυγόνο για να λειτουργήσει σωστά. Για να λειτουργήσει η πιο πρόσφατη τεχνική, η γλυκόζη και η 6-φωσφορική φρουκτόζη πρέπει να συνδυαστούν με οξυγόνο στην εξωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη. Το προκύπτον νερό και τα ηλεκτρόνια δημιουργούν ένα σύμπλοκο ΑΤΡ-αφυδρογονάσης.

Η πρώτη οδός είναι η αερόβια αναπνοή, όπου τα μιτοχόνδρια χρησιμοποιούν γλυκόζη και λιπαρά οξέα ως καύσιμα. Το ψηφίο των μιτοχονδρίων σε ένα κύτταρο εξαρτάται από τη μεταβολική ζήτηση και τα κύτταρα με χαμηλές μεταβολικές ανάγκες μπορεί να έχουν ένα μόνο μεγάλο μιτοχόνδριο. Ο ενεργός μεταβολισμός μπορεί να έχει εκατοντάδες ή χιλιάδες μιτοχόνδρια. Τα αρχικά στάδια του μεταβολισμού της γλυκόζης συμβαίνουν μέσα στο κυτταρόπλασμα. Η προκύπτουσα γλυκόζη μπορεί στη συνέχεια να εισέλθει στη μιτοχονδριακή μήτρα.

Αυτή η στρατηγική είναι παρόμοια με τη δράση του νερού που ρέει μέσα από ένα ποτάμι. Η ροή του νερού ξεκινά από το κυτταρόπλασμα και καταλήγει στα μιτοχόνδρια. Στην αερόβια αναπνοή, ένα σάκχαρο διασπάται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού, τα οποία απελευθερώνουν δύο μονάδες ATP. Το οξυγόνο, το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό ενώνονται με τη ζάχαρη και εισέρχονται στον κύκλο του κιτρικού οξέος. Κατά τη διάρκεια της ζύμωσης, οξυγόνο και διοξείδιο του άνθρακα απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα.

Leave a Reply

Your email address will not be published.