Cellulaire ademhaling is het proces waarbij cellen glucose (een suiker) omzetten in koolstofdioxide en water. Daarbij komt energie vrij in de vorm van een molecuul genaamd adenosine trifosfaat of ATP. Omdat zuurstof nodig is om deze reactie aan te drijven, wordt cellulaire ademhaling ook beschouwd als een soort van "brandende" reactie waarbij een organisch molecuul (glucose) wordt geoxideerd of verbrand, waardoor energie vrijkomt in het proces.

Cellen hebben ATP-energie nodig om alle functies te vervullen die nodig zijn voor het leven. Maar hoeveel ATP hebben we nodig? Als onze eigen cellen ATP niet constant vervangen door cellulaire ademhaling, zouden we bijna ons hele lichaamsgewicht in ATP op één dag verbruiken.

Cellulaire ademhaling vindt plaats in drie stappen: glycolyse, de citroenzuurcyclus en oxidatieve fosforylatie.

Enzymen

Enzymen zijn eiwitten die de snelheid van chemische reacties katalyseren of beïnvloeden, zonder dat ze zelf worden veranderd in het proces. Specifieke enzymen katalyseren elke cellulaire reactie.

De belangrijkste rol van enzymen tijdens de ademhalingsreactie is om te helpen bij het overbrengen van elektronen van het ene molecuul naar het andere. Deze overdrachten worden "redox" -reacties genoemd, waarbij het verlies van elektronen van één molecuul (oxidatie) samenvalt met de toevoeging van elektronen aan een andere stof (reductie).

Glycolyse

Deze eerste stap van de ademhalingsreactie vindt plaats in het cytoplasma, of vloeistof, van de cel. Glycolyse bestaat uit negen afzonderlijke chemische reacties, elk gekatalyseerd door een specifiek enzym.

De belangrijkste spelers in glycolyse zijn het enzym dehydrodgenase en een co-enzym (niet-eiwithelper) genaamd NAD +. Dehydrodgenase oxideert glucose door twee elektronen eruit te strippen en ze over te dragen naar NAD +. In het proces wordt glucose "gespleten" in twee moleculen van pyruvaat, die de reactie voortzetten.

De citroenzuurcyclus

De tweede stap van de ademhalingsreactie vindt plaats in een celorganel, de zogenaamde mitochondriën, die vanwege hun rol in de productie van ATP 'krachtfabrieken' worden genoemd voor de cel.

Vlak voordat de citroenzuurcyclus begint, wordt pyruvaat 'verzorgd' voor de reactie door te worden omgezet in een hoge energie stof genaamd acetyl-co-enzym A of acetyl-CoA.

Specifieke enzymen die zich in de mitochondriën bevinden, voeden vervolgens de vele reacties die deel uitmaken van de citroenzuurcyclus (ook bekend als de Krebs-cyclus) door het herschikken van chemische bindingen en deelnemen aan meer redoxreacties.

Na voltooiing van deze stap verlaten elektronen dragende moleculen de citroenzuurcyclus en beginnen de derde stap.

Oxidatieve fosforylatie

De laatste stap van de ademreactie, ook wel de elektronentransportketen genoemd, is waar De energie-uitbetaling vindt plaats voor de cel. Tijdens deze stap stuurt zuurstof een ketting van elektronenbeweging over het membraan van de mitochondriën. Deze overdracht van elektronen drijft het vermogen van het enzym ATP-synthase aan om 38 moleculen ATP te produceren.