Celademhaling

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
Deel van een serie artikelen over

Structuur van fosfoglyceraatkinase 3PGK
Ruimtelijke structuur van een enzym
–– Biomoleculen ––

Eiwit · Koolhydraat · Biopolymeer · Natuurproduct · Nucleïnezuur · Metaboliet · Vet · Vitamine


–– Stofwisseling ––

Anabolisme · Celademhaling · Eiwitsynthese · Katalyse · Fotosynthese · Katabolisme


–– Verwante onderwerpen ––

Bio-informatica · Enzymologie · Moleculaire biologie · Structuurbiologie


Portaal Portaalicoon Bio·Chemie

Celademhaling of dissimilatie is het biochemische proces waarbij in een cel, bij vrijwel alle eukaryoten en bij veel soorten prokaryoten, energiedragend ATP wordt gegenereerd. Deze cellulaire energie wordt gegenereerd dankzij de oxidatie van (vooral) glucose met zuurstof.

Hieraan vooraf gaat een eerste, zuurstofloze fase in het cytosol, waarin glucose in twee moleculen pyrodruivenzuur wordt geplitst. Deze fase wordt bij eukaryoten in de mitochondria, bij prokaryoten in het cytosol, gevolgd door respectievelijk de oxidatie van pyrodruivenzuur (de citroenzuurcyclus), en vervolgens de oxidatieve fosforylering van ADP tot ATP. Bij de twee laatste stappen wordt zuurstof (O2) door de cel gebruikt en kooldioxide uitgescheiden.

Aan de gaswisseling tussen organismen en hun omgeving ligt de biologische oxidatie ('verbranding') van kleine organische verbindingen in alle lichaamscellen ten grondslag. Die oxidatie noemt men celademhaling of aerobe dissimilatie. Planten kunnen, in tegenstelling tot dieren, in hun cellen zowel dissimileren (verbranden) als assimileren (brandstof aanleggen).

Meestal dient glucose als brandstof, maar ook andere biologische kleine moleculen kunnen als brandstof dienen voor de cel. Grote moleculen als zetmeel, eiwit, en vetten worden via hydrolyse eerst omgezet in respectievelijk glucose, aminozuren, en vetzuren; deze kunnen dan rechtstreeks verbrand worden.

Fasen[bewerken | brontekst bewerken]

De biologische oxidatie van glucose gebeurt in 3 fasen. Elke fase doorloopt verschillende trappen, die elk gekatalyseerd worden door reactie-specifieke enzymen.

De 3 fasen zijn:

  1. glycolyse: de fase waar geen zuurstof voor is vereist, verloopt in het cytosol van de cel. Daarbij wordt een molecuul glucose dat 6 C-atomen bevat stapsgewijs gesplitst in 2 moleculen met elk 3 C-atomen (pyrodruivenzuur). Per glucosemolecuul levert dit netto 2 ATP op. Deze nieuw gevormde moleculen met 3 C-atomen worden opgenomen in organellen, de mitochondriën, waarin de volgende 2 fasen plaatsvinden: de eigenlijke celademhaling.
  2. citroenzuurcyclus of krebscyclus: het tijdens de glycolyse gevormd pyrodruivenzuur wordt in de mitochondria, tijdens de citroenzuurcyclus, stapsgewijs verder afgebroken tot 3 moleculen CO2. Daarbij worden 4 moleculen H2O (water) in de cyclus betrokken en 2 moleculen gevormd.
  3. oxidatieve fosforylering (ook wel eindoxidaties of terminale oxidaties genoemd): tijdens de stapsgewijze afbraak van glucose tot CO2 in de glycolyse en de krebscyclus werden 24 H-atomen vrijgemaakt. Via tussenkomst van een reeks elektronen-carriers worden die 24 H-atomen aan 6 O2-moleculen gebonden, waardoor 12 moleculen water (H2O) ontstaan. Bij elke overdracht van een H-paar komt voldoende energie vrij voor de vorming van 3 ATP-moleculen.

De door celademhaling gevormde energie (ATP) gebruikt de cel bijvoorbeeld voor eiwitsynthese ten behoeve van de celdeling (groei of weefsel-herstel), voor transport van moleculen de cel in en uit, voor spiercontractie door spiercellen in het spierweefsel, en voor de voortbeweging (bij eencelligen).

Algemeen overzicht[bewerken | brontekst bewerken]

reacties reagerende stoffen reactieproducten
glucose H2O O2 H2O H-paren ATP CO2
glycolyse 1 2 2
vorming geactiveerd azijnzuur 2 2
zurencyclus (8-2) 8 2 4
terminale oxidaties 6 12 34
totaal 1 6 6 12 12 38 6

De biologische oxidatie van glucose kan als volgt worden voorgesteld:

(glucose)

De reacties van de glycolyse vinden plaats in het cytoplasma rond de mitochondriën. De citroenzuurcyclus gebeurt in de matrix en de enzymen die betrokken zijn bij de overdracht van waterstof op zuurstof (terminale oxidatie) zijn gelokaliseerd op het binnenmembraan, namelijk de cristae.