Celademhaling
Cellulaire ademhaling is wat cellen doen om suikers te breken om energie te krijgen die ze kunnen gebruiken. De celademhaling neemt voedsel op en gebruikt dit om ATP te creëren, een chemische stof die de cel gebruikt voor energie.
Meestal gebruikt dit proces zuurstof en wordt het aërobe ademhaling genoemd. Het heeft vier stadia die bekend staan als glycolyse, Linkreactie, de Krebs-cyclus en de elektronentransportketen. Dit produceert ATP dat de energie levert die de cellen nodig hebben om te werken.
Wanneer ze niet genoeg zuurstof krijgen, gebruiken de cellen een anaërobe ademhaling, die geen zuurstof nodig heeft. Dit proces produceert echter melkzuur en is niet zo efficiënt als wanneer er zuurstof wordt gebruikt.
Aërobe ademhaling, het proces dat wel zuurstof gebruikt, produceert veel meer energie en produceert geen melkzuur. Het produceert ook kooldioxide als afvalproduct, dat vervolgens in de bloedsomloop terechtkomt. De kooldioxide wordt naar de longen gebracht, waar het wordt uitgewisseld voor zuurstof.
De vereenvoudigde formule voor aërobe celademhaling is:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energie (als ATP)
Het woord vergelijking voor dit is:
Glucose (suiker) + Zuurstof → Kooldioxide + Water + Energie (als ATP)
De aërobe celademhaling heeft vier stadia. Elk stadium is belangrijk, en kon niet gebeuren zonder het stadium ervoor. De stappen van de aërobe celademhaling zijn:
Glycolyse
Bij glycolyse wordt glucose in het cytoplasma gebroken in twee moleculen van pyruvaat. Voor de tien tussenproducten in dit proces zijn tien enzymen nodig.
- Twee energierijke ATP's starten het proces.
- Aan het einde zijn twee pyruvaatmoleculen, plus
- Substraatniveau - Vier moleculen van ATP worden gemaakt in reactie nummer 7 & 10
- In cellen die zuurstof gebruiken, wordt het pyrobaat gebruikt in een tweede proces, de Krebs-cyclus, die meer ATP-moleculen produceert.
Productiviteit van de cyclus
In de leerboeken van de biologie staat vaak dat per geoxideerd glucose-molecuul 38 ATP-moleculen kunnen worden gemaakt tijdens de celademhaling (twee uit de glycolyse, twee uit de Krebs-cyclus en ongeveer 34 uit de elektronentransportketen). Het proces maakt echter minder energie (ATP) door verliezen door lekkende membranen. De schattingen zijn 29 tot 30 ATP per glucose.
De aërobe stofwisseling is ongeveer (zie zin hierboven) 15 keer efficiënter dan de anaërobe stofwisseling. Anaërobe stofwisseling levert 2 mol ATP per 1 mol glucose op. Ze delen de initiële weg van de glycolyse, maar het aëroob metabolisme gaat verder met de Krebs-cyclus en oxidatieve fosforylering. De post-glycolytische reacties vinden plaats in de mitochondriën in eukaryote cellen, en in het cytoplasma in prokaryote cellen.
Link reactie
Pyruvaat van glycolyse wordt actief in mitochondriën gepompt. Eén kooldioxidemolecuul en één waterstofmolecuul worden uit het pyruvaat verwijderd (oxidatieve decarboxylering genoemd) om een acetylgroep te produceren, die zich verbindt met een enzym dat CoA heet om acetyl CoA te vormen. Dit is essentieel voor de Krebs-cyclus.
citroenzuurcyclus
Acetyl CoA sluit aan bij oxaloacetaat om een verbinding te vormen met zes koolstofatomen. Dit is de eerste stap in de steeds terugkerende Krebs-cyclus. Omdat uit elk glucosemolecuul twee acetyl-CoA-moleculen worden geproduceerd, zijn er twee cycli per glucosemolecuul nodig. Daarom zijn de producten aan het einde van twee cycli: twee ATP, zes NADH, twee FADH en vier CO2. De ATP is een molecuul dat energie in chemische vorm vervoert om te worden gebruikt in andere celprocessen. Dit proces staat ook bekend als de TCA-cyclus (Tricarboxylic (try-car-box-ILL-ick) zuurcyclus), de citroenzuurcyclus, of de Krebs-cyclus na de biochemicus die de reacties heeft opgehelderd.
Electronische transportketen (ETC)
Hier wordt het grootste deel van het ATP gemaakt. Alle waterstofmoleculen die in de voorgaande stappen zijn verwijderd (Krebs-cyclus, Linkreactie) worden in de mitochondriën gepompt met behulp van energie die elektronen vrijgeven. Uiteindelijk mengen de elektronen die de waterstof in de mitochondriën pompen zich met wat waterstof en zuurstof om water te vormen en de waterstofmoleculen stoppen met pompen.
Uiteindelijk stroomt de waterstof via eiwitkanalen terug naar het cytoplasma van de mitochondriën. Terwijl de waterstof stroomt, wordt ATP gemaakt van ADP- en fosfaationen.
Vragen en antwoorden
V: Wat is celademhaling?
A: Celademhaling is het proces dat cellen gebruiken om suikers af te breken en energie te verkrijgen die ze kunnen gebruiken. Het neemt voedsel op en gebruikt het om ATP te maken, een chemische stof die de cel gebruikt voor energie.
V: Wat zijn de twee soorten ademhaling?
A: De twee soorten ademhaling zijn aërobe ademhaling en anaërobe ademhaling. Aërobe ademhaling gebruikt zuurstof en produceert meer energie dan anaërobe ademhaling, maar produceert geen melkzuur. Anaërobe ademhaling gebruikt geen zuurstof, maar produceert melkzuur.
V: Wat is de formule voor aërobe celademhaling?
A: De formule voor aërobe celademhaling is C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energie (als ATP). De woordvergelijking hiervoor is Glucose (suiker) + Zuurstof → Kooldioxide + Water + Energie (als ATP).
V: Hoeveel fasen kent de aërobe celademhaling?
A: Aërobe celademhaling heeft vier stadia - glycolyse, Link-reactie, Krebs-cyclus en elektronentransportketen - die elk belangrijk zijn en niet kunnen plaatsvinden zonder het voorgaande stadium.
V: Wat gebeurt er met de kooldioxide die tijdens de aërobe celademhaling wordt geproduceerd?
A: Kooldioxide die tijdens de aërobe celademhaling wordt geproduceerd, komt in de bloedsomloop terecht waar het naar de longen wordt vervoerd en wordt uitgewisseld voor zuurstof.
V: Welk soort afvalproduct produceert de anaërobe ademhaling?
A: Anaërobe ademhaling produceert melkzuur als afvalproduct, terwijl aërobe ademhaling kooldioxide als afvalproduct produceert.
