Cellulaire ademhaling

Cellulaire ademhaling is de metabolische route die glucose omzet in ATP, de energievaluta van de cel. Er bestaan twee verschillende vormen:anaëroob, waarbij zuurstof wordt omzeild, en aëroob, waarbij zuurstof wordt omzeild.

Anaerobe ademhaling

Wanneer het zuurstofaanbod achterblijft bij de vraag, zoals tijdens intensieve inspanning, schakelen de cellen over naar anaërobe routes, waarbij lactaat en een bescheiden ATP-opbrengst worden geproduceerd. De ophoping van lactaat en zuurstoftekort leidt tot spiervermoeidheid en zware ademhaling.

Aerobe ademhaling

Aërobe ademhaling verloopt in drie gecoördineerde fasen, waarbij elke fase voortbouwt op de vorige om maximale energie uit één glucosemolecuul te halen.

1. Glycolyse

Glycolyse vindt plaats in het cytosol en vereist geen zuurstof. Het breekt glucose in twee pyruvaatmoleculen, wat een netto winst oplevert van twee ATP en twee NADH.

2. Krebs-cyclus (citroenzuur)

Pyruvaat komt de mitochondriën binnen, waar het wordt omgezet in Acetyl-CoA en de Krebs-cyclus binnengaat. Elke beurt produceert één ATP (of GTP), drie NADH en één FADH₂, terwijl twee moleculen CO₂ vrijkomen. Voor één glucose wordt de cyclus tweemaal uitgevoerd, waarbij acht NADH en twee FADH₂ aan de verzameling worden toegevoegd.

3. Elektronentransportketen en oxidatieve fosforylering

Hoogenergetische elektronen van NADH en FADH₂ reizen door het binnenste mitochondriale membraan. Zuurstof fungeert als de laatste elektronenacceptor en vormt samen met waterstof water. De elektronenstroom drijft een protonengradiënt aan die ATP-synthase aandrijft, waardoor het grootste deel van de cellulaire ATP wordt gegenereerd:ongeveer 30-32 moleculen per glucose.

De vitale rol van zuurstof

Zonder zuurstof stopt de elektronentransportketen, waardoor de ATP-synthese stopt en de cel wordt gedwongen terug te keren naar glycolyse en fermentatie. Zuurstof is dus onmisbaar voor de volledige oxidatie van glucose en de efficiënte productie van ATP.