3 stappen van de cellulaire ademhaling geven ons in het kort inzicht in hoe cellen energie uit glucose halen.

Zoals u weet, krijgen planten hun voedsel via een proces dat fotosynthese wordt genoemd. Fotosynthese helpt planten om energie op te slaan in de vorm van glucose. Ook dieren hebben glucose waarin energie wordt opgeslagen en gebruikt om te groeien.

Nu heb je misschien een paar vragen over levende wezens. Levende dingen maken gebruik van deze energie door een proces dat celademhaling wordt genoemd. De celademhaling speelt een belangrijke rol bij het vrijmaken van de energie om glucose af te breken en ATP (Adenosinetrifosfaat) te maken.

Adenosinetrifosfaat, ook bekend als, ATP is een organische verbinding, die energie levert in levende cellen in het lichaam. In dit proces maakt elke molecule glucose 38 moleculen ATP. Hieronder volgt de vergelijking:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ≈38 ATP

Stappen van de cellulaire ademhaling

Dit zijn drie belangrijke stappen van de cellulaire ademhaling.

1. Stappen van cellulaire ademhaling 1 (Glycolyse):

De term glycolyse betekent, “glucose spuwen” en het is belangrijk voor de cellulaire ademhaling. Dit essentiële proces vindt plaats in het cytosol van het cytoplasma. In dit proces van glycolyse is geen zuurstof nodig om te functioneren, wat bekend staat als anaërobe ademhaling. Glycolyse heeft glucose nodig om te functioneren, wat noodzakelijk is.

Chemische vergelijking voor glycolyse:

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

Twee moleculen ATP moeten glucosemolecuul splitsen en de twee moleculen van de elektronendrager zijn 2NAD+ (nicotinamide adenine dinucleotide). Vervolgens worden vier moleculen van ADP+P (Adenosinedifosfaat) vier ATP-moleculen.

Zie meer: Stap voor stap proces van glycolyse.

Een glucosemolecuul wordt door de enzymen gesplitst en vormt zich tot twee moleculen pyruvaat, bekend als pyrodruivenzuur. Wanneer de twee moleculen pyruvaat gevormd, de energie vrijgegeven vier moleculen van ATP en de twee-elektronendragers NADH (Nicotinamide Adenine Dinucleotide + Waterstof) gemaakt.

NuDe chemische reactant van glycolyse was glucose, NAD+, en ADP. Dit heeft zes-koolstof moleculen in zijn structuur.

Nu, de producten van de glycolyse waren 2 pyruvinezuren, 2ATP, en 2NADH. Deze pyruvaatmoleculen bestaan uit drie koolstofatomen.

Verder bestaat elk molecuul uit waterstof en twee elektronendragermoleculen. De lichaamscellen kunnen de potentiële energie efficiënt en goed gebruiken.

1. Stappen van de celademhaling 2 (Krebs-cyclus of citroenzuurcyclus):

De Krebs-cyclus of CAC (de citroenzuurcyclus) vereist meerdere chemische reacties die in levende wezens voorkomen. De Krebs-cyclus vindt plaats in de matrix van de mitochondriën in eukaryote cellen.

De Krebs-cyclus maakt de opgeslagen energie vrij door de methode van oxidatie van acetyl-CoA.

De Krebs-cyclus begint met acetyl-CoA, dat reageert met het molecuul met vier koolstofatomen dat bekend staat als OAA (Oxaloacetaat). Bij de binding met OAA ontstaat citroenzuur dat zes koolstofatomen bevat. De Krebs-cyclus staat daarom ook bekend als de citroenzuurcyclus.

Dit acetyl-CoA is afkomstig van pyrodruivenzuren, het eindproduct van de glycolyse.

Pyrodruivenzuur neemt niet rechtstreeks deel aan de reacties van de Krebs-cyclus. Het wordt eerst omgezet in acetyl-CoA. Acetyl-CoA komt in de Krebs-cyclus.

Vier-koolstof-acceptormolecuul beïnvloedt de cyclus, die twee acetyl-CoA doet (elk bevat twee koolstofmoleculen). Tegelijkertijd bindt twee-koolstof Acetyl-CoA met een vier-koolstof molecuul in de hele cyclus, en vormt dan CO2 en verschillende elektronenmoleculen.

Daarnaast bindt koolstof met pyrodruivenzuren en inclusief de zuurstofmoleculen om 6CO2 te maken. Bovendien vormen zich samen 8 NADH- en 2 FADH2-elektronendragermoleculen en 2 ATP-moleculen, waarbij de cel de potentiële energie kan gebruiken.

Houd in gedachten dat een vier-koolstof-acceptormolecuul nooit verandert en altijd teruggaat naar zijn eerste vorm om nog een Acetyl CoA op te nemen voor een extra ronde voor de Krebs-cyclus. De Krebs-cyclus herhaalt zich voortdurend en onophoudelijk.

Zoals u weet, blijven alle koolwaterstoffen zich binden met pyrodruivenzuren, en met de zuurstofmoleculen en worden kooldioxide, dat is de tweede stap van de cellulaire ademhaling.

Meer nog, de waterstofatomen, en de elektronen op NADH, en FADH2 zijn overgebleven van de oorspronkelijke glucose. Als gevolg daarvan, de waterstofatomen, en de elektronen van NADH, en FADH2, die zullen leiden tot de Electron Transport Chain voor de hoge energie voorwaarden voor cellulaire ademhaling.

Resultaten van de Krebs-cyclus zijn:

• 4 ATP (bevat 2 moleculen uit Glycolyse)
• 10 NADH (bevat 2 moleculen uit Glycolyse)
• 2 FADH2

1. Stappen van cellulaire ademhaling 3 (Elektronentransportketen):

De derde fase van de celademhaling duidt de elektronentransportketen aan. Onder elektronentransportketen wordt verstaan een groep elektronentransporteurs en -systemen die zich in het centrum van het mitochondriaal membraan verplaatsen van een elektrondonor naar elektronacceptoren.

ZIE MEER:

• A 2 Z over de elektronentransportketen of oxidatieve fosforylering
• Gedetailleerde bespreking van de stappen van de cellulaire ademhaling

De reactanten van de Elektronentransportketen bevatten 10 NADH-elektronendragermoleculen, 2FADH2, zes zuurstofatomen van het initiële glucosemolecuul, en vooral, 34 ADP en P om zich te binden met ATP Synthase. ATP Synthase is een soort enzym dat voortdurend ATP maakt voor de reacties en de cellulaire ademhaling. 10 NADH is van 2 moleculen uit Glycolyse, 8 moleculen uit de Krebs cyclus. 2FADH2 is afkomstig uit de Krebs-cyclus.

Daarnaast zullen deze reactanten de elektronen van de elektronendragermoleculen van de hoge naar de lage transportketen overbrengen door middel van actief transport. Het NADH en FADH2 ontladen elektronen met een hoge potentiële energie. Aan de andere kant is de elektronentransportketen van het centrale membraan van het mitochondrion, dat de elektronen met hoge potentiële energie onderweg bezet.

Er zijn drie soorten moleculen in het elektronentransportsysteem.

1. Flavoproteïne
2. Cytochroom
3. Ubiquinonen of co-enzym Q.

Zoals u weet, worden de elektronen met hoge potentiële energie gevangen, terwijl de elektronen met hoge energie ook waterstofionen van NADH en FADH2 van de ene kant naar de andere kant van het centrale membraan van de mitochondriën transporteren.

NADH en FADH2 bevinden zich in de matrix van de mitochondriën en accepteren de elektronentransportketen om herhaaldelijk ATP te genereren. 10 NADH elektronen hebben een lagere energiebehoefte, dus zullen ze niet veel ATP’s veroorzaken. NADH zal overigens 3 ATP’s opleveren, terwijl elk FADH2 op efficiënte wijze 2 ATP’s zal aanmaken in de cel. Het levert enkele ATP’s op omdat de elektronen worden overgedragen aan de elektronentransportketen die een onbeduidend lager energieniveau heeft dan NADH.

Deze aërobe ademhaling zal het resultaat zijn tenzij de cellen in het lichaam de zuurstof niet effectief gebruiken. Over het algemeen worden deze aspecten van de aërobe ademhaling gebruikt om ATP’s te bepalen uit glucosemoleculen in de cellulaire ademhaling. Glucose speelt een vitale rol in de Glycolyse, de Krebs-cyclus, ETC (Electron Transport Chain). Eén molecuul glucose kan in potentie 38 moleculen ATPs uit de cellulaire ademhaling veroorzaken.

Katabolisme van eiwitten, vetten en koolhydraten in de 3 stappen van de cellulaire ademhaling

Stap 1: oxidatie van vetzuren, glucose en sommige aminozuren levert acetyl-CoA op.

Stap 2: oxidatie van acetylgroepen in de citroenzuurcyclus omvat vier stappen waarbij elektronen worden onttrokken.

Stap 3: de door NADH en FADH2 vervoerde elektronen worden in een keten van mitochondriale (of, in bacteriën, plasmamembraan-gebonden) elektronendragers – de ademhalingsketen – geleid, waardoor uiteindelijk O2 tot H2O wordt gereduceerd. Deze elektronenstroom drijft de productie van ATP aan.