We hebben allemaal energie nodig om te functioneren, en die energie halen we uit het voedsel dat we eten. Het extraheren van die voedingsstoffen die nodig zijn om ons op gang te houden en ze vervolgens om te zetten in bruikbare energie is de taak van ons cellen. Dit complexe maar efficiënte metabolische proces heet cellulaire ademhalingzet de energie die is afgeleid van suikers, koolhydraten, vetten en eiwitten om in adenosine trifosfaat of ATP, een hoogenergetisch molecuul dat processen zoals spiercontractie en zenuw aanstuurt impulsen. In beide gevallen treedt cellulaire ademhaling op eukaryote en prokaryote cellen, waarbij de meeste reacties plaatsvinden in de cytoplasma van prokaryoten en in de mitochondriën van eukaryoten.
Er zijn drie hoofdfasen van cellulaire ademhaling: glycolyse, de citroenzuurcyclus en elektronentransport / oxidatieve fosforylering.
Sugar Rush
Glycolyse betekent letterlijk "suikers splitsen" en het is het 10-stappenproces waarbij suikers worden vrijgegeven voor energie. Glycolyse treedt op wanneer glucose en zuurstof door de bloedbaan aan de cellen worden geleverd en vindt plaats in het cytoplasma van de cel. Glycolyse kan ook plaatsvinden zonder zuurstof, een proces dat anaërobe ademhaling wordt genoemd, of
fermentatie. Wanneer glycolyse plaatsvindt zonder zuurstof, maken cellen kleine hoeveelheden ATP aan. Bij fermentatie ontstaat ook melkzuur, dat zich kan ophopen spierweefsel, wat pijn en een branderig gevoel veroorzaakt.Koolhydraten, eiwitten en vetten
De citroenzuurcyclus, ook bekend als de tricarbonzuurcyclus of de Citroenzuurcyclus, begint nadat de twee moleculen van de drie bij glycolyse geproduceerde koolstofsuiker zijn omgezet in een iets andere verbinding (acetyl CoA). Het is het proces dat ons in staat stelt om de energie die we vinden te gebruiken koolhydraten, eiwitten, en vetten. Hoewel de citroenzuurcyclus niet rechtstreeks zuurstof gebruikt, werkt het alleen als er zuurstof aanwezig is. Deze cyclus vindt plaats in de matrix van cel mitochondriën. Door middel van een reeks tussenstappen worden samen met twee ATP-moleculen verschillende verbindingen geproduceerd die "hoogenergetische" elektronen kunnen opslaan. Deze verbindingen, bekend als nicotinamide-adenine-dinucleotide (NAD) en flavin-adenine-dinucleotide (FAD), worden tijdens het proces verminderd. De gereduceerde vormen (NADH en FADH2) dragen de "hoge energie" elektronen naar de volgende fase.
Aan boord van de Electron Transport Train
Elektronentransport en oxidatieve fosforylering is de derde en laatste stap in aerobe cellulaire ademhaling. De elektronentransportketen is een serie van eiwit complexen en elektronendragermoleculen gevonden in het mitochondriale membraan in eukaryote cellen. Door middel van een reeks reacties worden de "hoogenergetische" elektronen die in de citroenzuurcyclus worden gegenereerd, aan zuurstof doorgegeven. Tijdens dit proces wordt een chemische en elektrische gradiënt gevormd over het binnenste mitochondriale membraan terwijl waterstofionen uit de mitochondriale matrix naar de binnenste membraanruimte worden gepompt. ATP wordt uiteindelijk geproduceerd door oxidatieve fosforylering - het proces waarbij enzymen in de cel voedingsstoffen oxideren. Het eiwit ATP-synthase gebruikt de energie die wordt geproduceerd door de elektronentransportketen voor de fosforylering (een fosfaatgroep toevoegen aan een molecuul) van ADP aan ATP. De meeste ATP-generatie vindt plaats tijdens de elektronentransportketen en het oxidatieve fosforyleringsstadium van cellulaire ademhaling.