Różnica między tlenowym a beztlenowym oddychaniem komórkowym

Oddychanie komórkowe to szereg reakcji metabolicznych zachodzących w komórkach w celu przekształcenia składników odżywczych w małą cząsteczkę energii zwaną trifosforanem adenozyny (ATP).

Oddychanie tlenowe wymaga tlenu w celu wytworzenia cząsteczki energii ATP, gdzie jako oddychanie beztlenowe syntetyzuje ATP za pomocą łańcucha transportu elektronów z cząsteczkami nieorganicznymi innymi niż tlen.

Oddychanie beztlenowe jest zwykle określane jako fermentacja i w procesie nie stosuje się tlenu. Istnieją dwa rodzaje fermentacji, które obejmują fermentację kwasu mlekowego lub fermentację alkoholową.

Fermentacja kwasu mlekowego występuje czasami w komórkach mięśniowych, gdy brakuje dopływu tlenu do komórek mięśniowych. Podczas ćwiczeń możesz odczuwać pieczenie, a to z powodu produkcji kwasu mlekowego.

Komórki uzyskują energię zmagazynowaną w żywności poprzez rozbicie cząsteczek cukru na drodze reakcji enzymatycznych. Energia jest uzyskiwana bardziej wydajnie w obecności tlenu w procesie zwanym oddychaniem tlenowym. Gdy nie ma tlenu dostępnego do rozbicia cząsteczek cukru, niektóre komórki nadal są w stanie wytwarzać energię w procesie zwanym fermentacją lub beztlenowym oddychaniem komórkowym lub beztlenową glikolizą.

Niektóre organizmy nie potrzebują tlenu cząsteczkowego do produkcji cząsteczek energii zwanych ATP. Organizmy te wykorzystują ATP na szlaku metabolicznym, który obejmuje sekwencyjną konwersję węglowodanów do częściowo utlenionych produktów końcowych.

Na przykład wolno żyjący (niepasożytniczy) grzyb jednokomórkowy, taki jak drożdże piwowarskie (Saccharomyces cereviseae), może fermentować różne disacharydy i monosacharydy. W procesie fermentacji drożdży lub oddychania beztlenowego większość cukrów jest rozkładana w celu uzyskania etanolu i dwutlenku węgla.

Z drugiej strony, oddychanie tlenowe, prawie wszystkie organizmy eukariotyczne i wiele organizmów prokariotycznych są zależne wyłącznie od ciągłego dostarczania cząsteczek tlenu do podtrzymania życia. Jest to reakcja kataboliczna, której teoretyczna wydajność wynosi 36–38 cząsteczek ATP na glukozę podczas oddychania komórkowego.

W oddychaniu tlenowym tlen jest pobierany do organizmu i wykorzystywany jako końcowy akceptor elektronów w łańcuchu transportu elektronów. Pojawia się jako część cząsteczki wody pod koniec reakcji tlenowej.

W cyklu Krebsa dwutlenek węgla jest usuwany przez reakcje dekarboksylacji, a atomy wodoru są usuwane z produktów pośrednich i przenoszone do tlenu. Wreszcie dwutlenek węgla wytwarzany w mitochondriach jest uwalniany jako produkt odpadowy do środowiska.

Dlatego węglowodany rozkładają się na cukier, a następnie na ATP. Ogólny proces oddychania tlenowego zostanie pokazany przez następującą reakcję.
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O -> 6CO2 + 12H2O + energia