Wat is aërobe cellulaire ademhaling?
Cellulaire ademhaling is het proces waarbij voedselmoleculen worden gebruikt om celenergie te produceren. Het kan aëroob zijn, waar zuurstof aanwezig is, of anaëroob, waar zuurstof afwezig is, en een suiker zoals glucose is vereist om het proces te voeden. Aërobe cellulaire ademhaling vindt typisch plaats in eukaryotische cellen, de cellen die worden aangetroffen in planten en dieren. De betrokken metabolische processen vinden plaats in kleine structuren in de cel die mitochondria worden genoemd. Beginnend met glucose en voortgaand door een reeks chemische reacties, maakt aerobe cellulaire ademhaling de productie mogelijk van een vorm van biochemische energie genaamd adenosinetrifosfaat (ATP).
Mitochondria, de kleine celorganen of organellen, waarin aerobe cellulaire ademhaling plaatsvindt, worden in bijna alle eukaryotische cellen aangetroffen. Cellen met hogere energiebehoeften, zoals hersencellen, bevatten een groter aantal mitochondriën. Voordat aerobe cellulaire ademhaling kan optreden, vindt een eerste stap, bekend als glycolyse, plaats buiten het mitochondrion, in het celcytoplasma. Het cytoplasma is een gelachtige substantie die de cel vult en waarin organellen zoals mitochondriën zich bevinden.
Glycolyse is een metabole reactie waarbij glucose wordt afgebroken, waarbij twee moleculen pyruvinezuur en twee gereduceerde nicotinamide-adeninedinucleotide (NADH) worden gevormd. Dit proces is de eerste stap die in cellen plaatsvindt vóór anaërobe of aerobe cellulaire ademhaling. Glycolyse vereist geen zuurstof en hoewel het proces twee ATP-moleculen gebruikt, creëert het vier, resulterend in een netto winst van twee ATP-moleculen. Het pyruvinezuur en NADH komen vervolgens in het mitochondrion, waar pyruvinezuur wordt omgezet in een stof genaamd acetyl CoA. Energie is nodig om NADH naar het mitochondrion te transporteren en dit resulteert in het verlies van twee ATP's.
Er treden dan twee stappen van aerobe cellulaire ademhaling op, die bekend staan als de Krebs-cyclus, of citroenzuurcyclus, en de elektronentransportketen. Acetyl CoA komt de Krebs-cyclus binnen die samen met ATP verminderde flavine-adeninedinucleotide (FADH2) en NADH produceert. FADH2 en NADH transporteren vervolgens elektronen naar de elektrontransportketen, waar ze worden geoxideerd en meer ATP wordt gemaakt. Over het geheel genomen, rekening houdend met het initiële verlies van twee ATP's, produceren de reacties die optreden binnen mitochondria 36 ATP-moleculen.
Water en kooldioxide zijn de afvalproducten van aerobe cellulaire ademhaling. Koolstofdioxide combineert met water om koolzuur te maken, waardoor het bloed zuurder wordt. Dit speelt een belangrijke rol bij het handhaven van de pH van het bloed. Ademhaling verwijdert voortdurend koolstofdioxide uit het lichaam, waardoor het bloed niet te zuur wordt.