Wat is oxidatief metabolisme?
Oxidatief metabolisme is de katabole eerste helft van het metabolisme waarin de cel moleculen afbreekt in energie of adenosinetrifosfaat (ATP). De tweede helft van het metabolisme omvat het gebruik van die cellulaire energie om moleculen op te bouwen zoals weefsels en organen, en het wordt anabolisme genoemd. Aërobe cellulaire ademhaling, een proces dat het gebruik van zuurstof vereist, is de meest efficiënte vorm van ATP-productie. ATP kan ook anaëroob worden geproduceerd, zonder de aanwezigheid van zuurstof.
Oxidatief metabolisme begint met de afbraak van organische voedingsstoffen zoals koolhydraten, suikers, eiwitten, vitamines en vetten. Glucose, een eenvoudige suiker, is de meest voorkomende voedingsstof die wordt afgebroken in een proces dat bekend staat als glycolyse, of glucosemetabolisme. Glucosemetabolisme produceert twee pyruvaatmoleculen die de mitochondriën van de cel binnendringen en worden geïnitieerd in de Krebs-cyclus. De mitochondrion is een organel dat cellulaire energie levert aan de rest van de cel.
De Krebs-cyclus, ook wel de citroenzuurcyclus genoemd, en de tricarbonzuurcyclus (TCA), beschrijft het oxidatieve deel van het oxidatieve metabolisme. Oxidatie is de reductie van elektronen en de afgifte van energie. Deze cyclus begint met één pyruvaatmolecule die na een reeks chemische reacties als oxaloazijnzuur in de cyclus wordt ingevoerd. De cyclus begint en eindigt met oxaloazijnzuur, dat tijdens de cyclus een reeks door enzym geïnitieerde chemische reacties ondergaat om energie te produceren.
In de citroenzuurcyclus leidt oxidatie van de koolstofatomen tot de productie van kooldioxide en energie. Er zijn twee pyruvaatmoleculen ingevoerd in de mitochondriën van één glucosemetabolismereactie, dus de TCA-cyclus omvat twee cyclusrondes voor voltooiing. Elke beurt produceert een ATP, en dus bij de voltooiing worden er twee ATP geproduceerd. Oxidatief metabolisme is een efficiënt proces omdat het talloze bijproducten produceert, bekend als reactietussenproducten, die vrijwel onmiddellijk worden gebruikt voor anabolisme nadat het katabolisme is voltooid.
Oxidatief metabolisme wordt beïnvloed door ziekten zoals diabetes type 1. Type 1 diabetes voorkomt dat glucose de cel binnenkomt en als het niet wordt behandeld, is er geen glucose beschikbaar voor normale productie van energie via glycolyse. Het lichaam zal dan zijn toevlucht nemen tot de afbraak van vetzuren om zichzelf te voeden. De afbraak van vetzuren resulteert in een zuur bijproduct dat ketonlichamen wordt genoemd. Indien niet behandeld, verzuurt de hoeveelheid ketonlichamen de potenzwaterstof (pH) van het bloed en leidt tot de levensbedreigende toestand ketoacidosis.