Door Kevin Beck – Bijgewerkt op 24 maart 2022

AnuchaCheechang/iStock/GettyImages

Glucose is een suiker met zes koolstofatomen die kan worden ingenomen, toegediend of endogeen kan worden geproduceerd via het metabolisme van koolhydraten, eiwitten en vetten. Het dient als de primaire brandstof voor de cellulaire ademhaling, waardoor de synthese van glycogeen of de aanmaak van ATP, de energievaluta van de cel, mogelijk wordt gemaakt. De omzetting van glucose in bruikbare energie verloopt in vier verschillende, opeenvolgende fasen.

1. Glycolyse

Glycolyse vindt plaats in het cytoplasma en is een anaëroob proces. In acht enzymatische stappen wordt één glucosemolecuul gesplitst in twee pyruvaatmoleculen, waarbij twee ATP worden verbruikt en vier ATP wordt gegenereerd voor een netto winst van twee ATP. Bovendien worden er twee watermoleculen geproduceerd. Glycolyse levert de substraten voor de volgende mitochondriale stadia.

2. De voorbereidende (link)reactie

In de mitochondriale matrix wordt elk pyruvaat omgezet in acetyl-CoA. Bij deze eenstapsreactie komen twee CO₂ vrij en wordt een co-enzym A gekoppeld, waardoor twee acetyl-CoA-moleculen ontstaan die in de citroenzuurcyclus terechtkomen.

3. De citroenzuurcyclus (Krebs-cyclus)

Nog steeds binnen de mitochondriale matrix ondergaan de twee acetyl-CoA-moleculen een reeks enzymatische reacties, waarbij twee ATP (of GTP), vier CO₂ en energiedragers NADH en FADH₂ worden geproduceerd. Deze dragers zijn essentieel voor de daaropvolgende elektronentransportketen.

4. De elektronentransportketen (ETC)

Op het binnenste mitochondriale membraan stromen elektronen van NADH en FADH₂ door eiwitcomplexen, waardoor protonen in de intermembraanruimte worden gepompt. Zuurstof fungeert als de laatste elektronenacceptor en vormt water. De resulterende protongradiënt drijft ATP-synthase aan, waardoor ongeveer 34 ATP-moleculen per glucose worden gegenereerd. De algemene reactie is:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 38 ATP

Welke stap levert de meeste energie op?

Terwijl glycolyse en de citroenzuurcyclus samen vier ATP per glucose produceren, is de elektronentransportketen verantwoordelijk voor het grootste deel van de opbrengst:ongeveer 34 ATP. Dit verklaart waarom zuurstofgebrek de cellulaire functie snel stopt en waarom aanhoudende, anaerobe oefeningen met hoge intensiteit beperkt blijven tot korte uitbarstingen.