Celademhaling

Celademhaling of aerobe dissimilatie is de biochemische reactie waarbij in een cel, meer specifiek in een mitochondrion, ATP wordt gegenereerd. Dit geschiedt door de biologische 'verbranding' van kleine biomoleculen, met name glucose. De eerste, inleidende, stap is de glycolyse, de splitsing van een glucosemolecuul in twee nog kleinere moleculen. Deze organische moleculen ondergaan vervolgens oxidatie, tijdens de zogenaamde citroenzuurcyclus. De derde stap is de aanmaak van ATP via oxidatieve fosforylering van ADP. Bij de twee laatstgenoemde stappen wordt zuurstof (O2) gebruikt en kooldioxide uitgescheiden, er is sprake van gaswisseling met de omgeving.

Deel van een serie artikelen over
Ruimtelijke structuur van een enzym
–– Biomoleculen ––

Eiwit · Fosfolipide · Koolhydraat · Biopolymeer · Natuurproduct · Nucleïnezuur · Metaboliet · Sacharide · Vet · Vitamine

–– Stofwisseling ––

Anabolisme · Celademhaling · Eiwitsynthese · Katalyse · Fotosynthese · Katabolisme

–– Verwante onderwerpen ––

Bio-informatica · Enzymologie · Genetica · Immunologie · Moleculaire biologie · Structuurbiologie

Portaal Bio·Chemie

In de cellen van planten en dieren dient glucose als de voornaamste brandstof, maar ook andere biologische kleine moleculen kunnen in de cel worden gedissimileerd. Grote moleculen als zetmeel, eiwit, en vetten worden via hydrolyse eerst omgezet in respectievelijk glucose, aminozuren, en vetzuren; deze kunnen dan rechtstreeks verbrand worden.

Aerobe dissimilatie

Alle organismen gebruiken organische stoffen als energievoorraad en als brandstof. Autotrofe organismen maken deze organische verbindingen zelf aan, bijvoorbeeld via koolstofassimilatie (fotosynthese). Deze organismen staan aan de basis van de verschillende voedselketens, waardoor andere, heterotrofe organismen, aan deze voor de stofwisseling noodzakelijke, energierijke organische stoffen komen. Tijdens de celademhaling, in zowel de auto- als de heterotrofe cel, komt die energie weer beschikbaar, zogeheten dissimilatie. De belangrijkste vorm van dissimilatie is de reactie van glucose met zuurstof. Dit is een redoxreactie: glucose geeft zijn elektronen af (oxidatie) en zuurstof neemt elektronen op (reductie). De biologische oxidatie van glucose gebeurt bij dieren en planten in 3 fasen. Elke fase doorloopt verschillende metabole stappen, die elk gekatalyseerd worden door gespecificeerde enzymen.

De 3 fasen zijn:

  1. Glycolyse: de fase waar geen zuurstof voor is vereist, verloopt in het cytoplasma van de cel. Daarbij wordt een molecuul glucose dat 6 C-atomen bevat stapsgewijs gesplitst in 2 moleculen met 3 C-atomen (pyrodruivenzuur). Per glucosemolecuul levert dit netto 2 ATP op. Deze nieuw gevormde moleculen met 3 C-atomen worden opgenomen in organellen, de mitochondriën, waarin de volgende 2 fasen plaatsvinden: de eigenlijke celademhaling. De gevormde energie (ATP) gebruikt de cel voor groei, herstel en transport.
  2. Citroenzuurcyclus of krebscyclus: het tijdens de glycolyse gevormd pyrodruivenzuur wordt tijdens de citroenzuurcyclus stapsgewijs verder afgebroken tot 3 moleculen CO2. Daarbij worden 4 moleculen H2O (water) in de cyclus betrokken en 2 moleculen gevormd.
  3. Oxidatieve fosforylering (ook wel eindoxidaties of terminale oxidaties genoemd): tijdens de stapsgewijze afbraak van glucose tot CO2 in de glycolyse en de krebscyclus werden 24 H-atomen vrijgemaakt. Via tussenkomst van een reeks elektronen-carriers worden die 24 H-atomen aan 6 O2-moleculen gebonden, waardoor 12 moleculen water (H2O) ontstaan. Bij elke overdracht van een H-paar komt voldoende energie vrij voor de vorming van 3 ATP-moleculen.

Algemeen overzicht
reacties reagerende stoffen reactieproducten
glucose H2O O2 H2O H-paren ATP CO2
glycolyse 1 2 2
vorming geactiveerd azijnzuur 2 2
zurencyclus (8-2) 8 2 4
terminale oxidaties 6 12 34
totaal 1 6 6 12 12 38 6

De biologische oxidatie van glucose kan als volgt worden voorgesteld:

De reacties van de glycolyse vinden plaats in het cytoplasma rond de mitochondriën. De citroenzuurcyclus gebeurt in de matrix en de enzymen die betrokken zijn bij de overdracht van waterstof op zuurstof (terminale oxidatie) zijn gelokaliseerd op het binnenmembraan, namelijk de cristae.

Anearobe dissimilatie

In omstandigheden waar onvoldoende zuurstof beschikbaar is, vindt de anaerobe dissimilatie plaats. Het pyrodruivenzuur kan niet gemetaboliseerd worden in het mitochondrium, en ondergaat dan andere processen, waarbij weinig ATP wordt vrijgemaakt. Gisten (eencellige schimmels) en melkzuurbacteriën verkijgen onder anaerobe omstandigheden hun energie door alcoholische gisting en melkzuurgisting.

Zie ook
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.