Aerobe dissimilatie

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Naar navigatie springen Naar zoeken springen

Aerobe dissimilatie is de verbranding van natuurlijke organische moleculen (biomoleculen).

Vaak wordt er bij de aerobe dissimilatie glucose verbrand. Glucose is een veel gebruikte energiebron in organismen. Bij de aerobe dissimilatie van glucose worden (organische) glucosemoleculen volledig afgebroken, waarbij (anorganische) koolstofdioxide- en watermoleculen worden gevormd.

Functie[bewerken]

Levensprocessen, zoals lopen of ademen, kosten energie. Door de dissimilatie van brandstoffen komt energie vrij. In cellen is de belangrijkste brandstof glucose. Daarom richten we ons op de aerobe dissimilatie van glucose.

Voorwaarden[bewerken]

Om de vrijkomende energie van de aerobe dissimilatie te kunnen gebruiken voor de synthese van ATP, moet de dissimilatie aan een aantal voorwaarden voldoen.

De dissimilatie van glucose moet geleidelijk gebeuren, zodat de energie in kleine hoeveelheden vrij komt. De glucose wordt dus indirect verbrand. Als je de glucose direct verbrandt, komt er heel veel energie tegelijk vrij. Deze energie komt bovendien ook nog eens vrij als warmte. Die energie kan niet gebruikt worden voor de synthese van ATP en is dus niet nuttig voor het lichaam. Bovendien kunnen cellen beschadigd raken door de vrijkomende warmte.

Door de dissimilatie komen energierijke elektronen vrij. De elektronen worden overgedragen op elektronenacceptoren die voorkomen dat de elektronen meteen verder reageren met zuurstof, waardoor hun energie verloren zou gaan. De elektronen vallen bij de oxidatieve fosforylering, die begint bij de acceptormoleculen, beetje bij beetje terug in banen die steeds dichter bij de atoomkern liggen. Bij iedere val naar een baan die dichter bij de atoomkern ligt, komt een beetje energie vrij. Pas als de elektronen al hun energie af hebben gestaan reageren ze met zuurstof, waarbij water wordt gevormd. De energie die de elektronen afstaan, wordt gebruikt voor de opbouw van ATP-moleculen uit ADP en Pi.

Onderdelen[bewerken]

De dissimilatie van glucose vindt in een groot aantal stappen plaats. Deze stappen zijn onder te verdelen in vier processen. Al deze processen spelen zich af binnen de cellen van organismen.

Reacties[bewerken]

We hebben de aerobe dissimilatie van glucose tot nu toe biologisch bekeken, maar dat kan ook vanuit scheikundig oogpunt. Aerobe dissimilatie van glucose verloopt dan in een reeks van scheikundige deelreacties:

Glycolyse C6H12O6 + 2 NAD + 2 ADP + 2 P → 2 pyrodruivenzuur + 2 NADH + 2 ATP
Decarboxylering 2 pyrodruivenzuur + 2 HSCoA + 2 NAD → 2 acetyl-CoA + 2 NADH + 2 CO2
Citroenzuurcyclus 2 pyrodruivenzuur + 6 H2O + 6 NAD + 2 FAD + 2 GDP + 2 P → 2 CoA + 6 NADH + 2 FADH2 + 2 GTP + 4 CO2
Oxidatieve fosforylering 10 NADH2 + 2 FADH2 + 34 ADP + 34 P + 6 O2 → 34 ATP + 12 H2O + 10 NAD + 2 FAD *
totaalreactie C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O + 38 ADP + 38 P → 6 CO2 + 12 H2O + 38 ATP

Dus glucose + 6 watermoleculen + 6 zuurstofmoleculen geeft 6 koolstofdioxidemoleculen + 12 watermoleculen + 38 eenheden energie.

* De 2 tijdens de glycolyse gevormde NADH-moleculen moeten van het cytosol naar de mitochondriën vervoerd worden. Dit kost 2 ATP en er blijft netto dus 36 ATP over.

Energie[bewerken]

De glycolyse kost 2 ATP, maar levert 4 ATP op. Daarnaast levert het ook nog eens 2 NADH op, die in de oxidatieve fosforylering ook nog eens 6 ATP opleveren. Deze 2 NADH levert maar 4 ATP op, omdat het transport naar de mitochondriën energie kost.

De oxidatieve carboxilatie van acetyl Co-enzym A levert 2 NADH op, die in de oxidatieve fosforylering 6 ATP opleveren.

De citroenzuurcyclus levert 2 ATP op, 6 NADH die in de oxidatieve fosforylering 18 ATP opleveren en 2 FADH2 die in de oxidatieve fosforylering 4 ATP opleveren.

Hieruit volgt dat de complete aerobe dissimilatie 38 ATP oplevert, in theorie tenminste. In de praktijk levert het bijna altijd minder op, omdat bijvoorbeeld het vervoer van de moleculen ook energie kost.

Zie ook[bewerken]