Door Chris Deziel | Bijgewerkt 30 augustus 2022

Cellulaire ademhaling is het proces waarbij levende organismen glucose en zuurstof omzetten in bruikbare energie in de vorm van adenosinetrifosfaat (ATP). Dit ATP kan vervolgens biochemische reacties aandrijven, de DNA- en RNA-synthese ondersteunen en cellulaire functies in stand houden.

TL;DR

Eén glucosemolecuul reageert met zes zuurstofmoleculen en levert zes koolstofdioxidemoleculen, zes watermoleculen en maximaal 38 ATP-moleculen op:

C₆ H₁₂ O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂ O + 36–38 ATP

Vier stadia van de ademhaling

Hoewel de algehele reactie één enkele vergelijking is, ontvouwt het proces zich in vier verschillende fasen die samen de ATP-productie maximaliseren:

1. Glycolyse

Komt voor in het cytoplasma. Eén enkele glucose (C₆ H₁₂ O₆ ) wordt gesplitst in twee moleculen pyrodruivenzuur (C₃ H₄ O₃ ), wat een netto winst oplevert van twee ATP-moleculen en twee NADH.

2. Overgang (pyruvaatoxidatie)

Pyruvaat komt het mitochondrion binnen en wordt omgezet in acetyl-CoA, waarbij NADH wordt geproduceerd en CO₂ vrijkomt .

3. Citroenzuurcyclus (Krebs)

Acetyl-CoA komt in de Krebs-cyclus terecht, waarbij elke beurt 3 NADH en 1 FADH genereert₂ , 1 GTP (omgerekend naar ATP) en twee CO₂ moleculen.

4. Elektronentransportketen en oxidatieve fosforylatie

Dit complex bevindt zich in het binnenste mitochondriale membraan en draagt elektronen over van NADH en FADH₂ naar zuurstof, waarbij protonen worden gepompt om een gradiënt te creëren die ATP-synthase aandrijft. Deze fase produceert het grootste deel van ATP:ongeveer 28-30 moleculen per glucose.

Wanneer vetten of eiwitten als energiebron dienen, worden ze eerst afgebroken tot acetyl-CoA (vetten via β-oxidatie; eiwitten via deaminatie van aminozuren) en komen ze vervolgens in de Krebs-cyclus terecht, wat vergelijkbare ATP-totalen oplevert.

Overzicht energieopbrengst

Maximale theoretische opbrengst:38 ATP per glucose. De praktische opbrengst in eukaryoten is doorgaans 36 ATP vanwege de inefficiëntie van de shuttle.

Referentie:Lehninger Principles of Biochemistry, 7e editie, 2018.