3 trin i cellerespirationen giver os en forståelse af, hvordan cellerne kort sagt får energi fra glukose.

Som du ved, får planter deres føde ved en proces, der kaldes fotosyntese. Fotosyntesen hjælper planterne med at lagre energi i form af glukose. Dyr har også glukose, hvor energi lagres og bruges til at vokse.

Nu har du måske et par spørgsmål om levende væsener. Levende ting udnytter denne energi ved en proces, der kaldes celleånding. Cellulær respiration spiller en vigtig rolle ved at frigive energien til at nedbryde glukose for at lave ATP (Adenosintrifosfat).

Adenosintrifosfat, også kendt som ATP, er en organisk forbindelse, som giver energi i levende celler i kroppen. I denne proces danner hvert glukosemolekyle 38 molekyler ATP. Her er ligningen nedenfor:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ≈38 ATP

Staperne i celleatrespiration

Her er tre vigtige trin i celleatrespirationen.

1. Trin i celleatmningen 1 (Glykolyse):

Begrebet glykolyse betyder “spytte glukose”, og det er vigtigt for celleåndedrættet. Denne vigtige proces foregår i cytosolen i cytoplasmaet. I denne proces af glykolyse har den ikke brug for ilt for at fungere, hvilket er kendt som anaerob respiration. Glykolysen kræver glukose for at fungere, hvilket er nødvendigt.

Kemisk ligning for glykolyse:

C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 Pi + 2 ADP → 2 pyruvat + 2 ATP + 2 NADH + 2 H2O

To ATP-molekyler skal splitte glukosemolekylet, og de to elektronbærermolekyler er 2NAD+ (nicotinamid-adenin-dinukleotid). Dernæst bliver fire molekyler ADP+P (Adenosindiphosphat) til fire ATP-molekyler.

Vis mere: Trin for trin-processen for glykolyse.

Et glukosemolekyle spaltes af enzymerne og dannes til to molekyler pyruvat, som er kendt som pyrubrinsyre. Når de to molekyler pyruvat blev dannet, frigjorde energien fire molekyler ATP og de to elektronbærere NADH (Nicotinamid Adenin Dinucleotide + Hydrogen) lavet.

Nu var den kemiske reaktant i glykolysen glukose, NAD+ og ADP. Dette har seks kulstofmolekyler i sin struktur.

Nu var produkterne fra glykolysen 2 pyrubrinsyrer, 2ATP og 2NADH. Disse pyruvatmolekyler består af tre kulstofatomer.

Dertil kommer, at hvert molekyle består af brint og to elektronbærermolekyler. Kroppens celler kan udnytte potentiel energi effektivt og korrekt.

1. Trin i celleånding 2 (Krebs-cyklus eller citronsyrecyklus):

Krebs-cyklus eller CAC (citronsyrecyklus) kræver flere kemiske reaktioner, der forekommer i levende væsener. Krebs-cyklus sker i matrixen i mitokondrierne i eukaryote celler.

Krebs-cyklus frigiver den lagrede energi ved metoden oxidation af acetyl-CoA.

Krebs-cyklus starter med acetyl-CoA, som reagerer med det firekulstofmolekyle, der er kendt som OAA (Oxaloacetat). Under bindingen med OAA dannes der citronsyre, der indeholder seks kulstofatomer. Derfor er Krebs-cyklus også kendt som citronsyrecyklus.

Dette acetyl-CoA kommer fra pyrubrinsyre, som er slutproduktet af glykolysen.

Pyrubrinsyre deltager ikke direkte i reaktionerne i Krebs-cyklus. Den omdannes først til acetyl-CoA. Acetyl-CoA indgår i Krebs-cyklus.

Fire kulstofacceptormolekyl påvirker op i cyklus, hvilket gør to acetyl-CoA (hver indeholder to kulstofmolekyler). Samtidig binder to kulstof Acetyl-CoA med et fire-kulstofmolekyle i hele cyklusen, og danner derefter CO2 og forskellige elektronmolekyler.

Dertil kommer, at kulstof binder med pyrubrinsyrer og herunder iltmolekylerne for at lave 6CO2. Desuden dannes 8 NADH- og 2 FADH2-elektronbærermolekyler og 2 ATP-molekyler sammen, hvor cellen kan bruge den potentielle energi.

Husk, et fire-kulstof acceptormolekyle ændrer sig aldrig og angiver altid til sin første form for at tage en anden Acetyl CoA til en ekstra runde for Krebs-cyklusen. Krebscyklusen gentager sig kontinuerligt og uafbrudt.

Som du ved, fortsætter alle kulstofferne med at binde sig til pyrubrinsyrer og til iltmolekylerne og bliver til kuldioxid, det er det andet trin i celleåndedrættet.

Og desuden er hydrogenatomerne og elektronerne på NADH og FADH2 tilbage fra den oprindelige glukose. Som følge heraf vil hydrogenatomerne, og elektronerne på NADH, og FADH2, der vil føre til elektrontransportkæden for de høje energibetingelser for celleånding.

Resultatet af Krebscyklus er:

• 4 ATP (indeholder 2 molekyler fra Glykolyse)
• 10 NADH (indeholder 2 molekyler fra Glykolyse)
• 2 FADH2

1. Trin i celleåndedræt 3 (Elektrontransportkæden):

Den tredje fase af den cellulære respiration betegner elektrontransportkæden. Elektrontransportkæden indebærer en gruppe af elektrontransportører og systemer, der bevæger sig fra en elektrondonor til elektronacceptorer i midten af mitokondriens membran.

SØG MERE:

• A 2 Z om elektrontransportkæden eller oxidativ fosforylering
• Detaljeret diskussion om trinene i den cellulære respiration

Elektrontransportkædens reaktanter rummer 10 NADH elektronbærermolekyler, 2FADH2, seks oxygenatomer fra det oprindelige glukosemolekyle og især 34 ADP og P til binding med ATP-syntase. ATP-syntase er en type enzym, der løbende laver ATP til reaktioner og celleånding. 10 NADH er af 2 molekyler fra glykolysen, 8 molekyler fra Krebscyklus. 2FADH2 accepteres fra Krebs-cyklus.

Dertil kommer, at disse reaktanter vil overføre elektronerne fra elektronbærermolekylerne fra den høje til den lave transportkæde ved hjælp af aktiv transport. NADH og FADH2 udledte elektroner med høj potentiel energi. På den anden side er elektrontransportkæden fra mitokondriens centrale membran, som besatte de højpotentielle energielektroner undervejs.

Der er tre typer molekyler i elektrontransportsystemet.

1. Flavoprotein
2. Cytochrom
3. Ubiquinoner eller Coenzym Q.

Som bekendt indfanges de højpotentielle energielektroner, mens de højenergiske elektroner også transporterer hydrogenioner fra NADH og FADH2 fra den ene side til den anden af mitokondriernes centrale membran.

NADH og FADH2 befinder sig i mitokondriernes matrix og accepterer elektrontransportkæden for at generere ATP gentagne gange. 10 NADH-elektroner har et lavere energibehov, så de vil ikke forårsage mange ATP’er. NADH vil i øvrigt give 3 ATP’er, mens hver FADH2 vil skabe 2 ATP’er effektivt i cellen. Det giver nogle ATP’er, fordi elektronerne overføres til elektrontransportkæden, der har ubetydeligt lavere energiniveauer end NADH.

Denne aerobe respiration vil resultere, medmindre cellerne i kroppen ikke bruger ilten effektivt. Generelt er disse aspekter af den aerobe respiration udnyttet til at bestemme ATP fra glukosemolekyler i den cellulære respiration. Glukose spiller en afgørende rolle i glykolysen, Krebscyklus, ETC (Elektronetransportkæde). Et glukosemolekyle kan potentielt forårsage 38 molekyler ATP fra den cellulære respiration.

Katabolisme af proteiner, fedtstoffer og kulhydrater i de 3 trin i den cellulære respiration

Trin 1: oxidation af fedtsyrer, glukose og nogle aminosyrer giver acetyl-CoA.

Strin 2: oxidation af acetylgrupper i citronsyrecyklusen omfatter fire trin, hvor der abstraheres elektroner.

Strin 3: Elektroner, der bæres af NADH og FADH2, ledes ind i en kæde af mitokondrielle (eller, i bakterier, plasmamembranbundne) elektronbærere – den respiratoriske kæde – og reducerer i sidste ende O2 til H2O. Denne elektronstrøm driver produktionen af ATP.