Cellulaire ademhaling bij mensen

Definitie

Cellulaire ademhaling, ook bekend als aërobe (van het oude Griekse "aer" - lucht) cellulaire ademhaling, beschrijft bij mensen de afbraak van voedingsstoffen zoals glucose of vetzuren met het verbruik van zuurstof (O2) voor energieproductie, wat nodig is voor de overleving van de cellen. Tijdens dit proces worden de voedingsstoffen geoxideerd, dwz ze geven elektronen af, terwijl zuurstof wordt verminderd, wat betekent dat het elektronen opneemt. De eindproducten die worden gevormd uit de zuurstof en voedingsstoffen zijn kooldioxide (CO2) en water (H2O).

Functie en taken van cellulaire ademhaling

Alle processen in het menselijk lichaam hebben energie nodig. Fysieke beweging, hersenen functie, het verslaan van de hart-, de productie van speeksel or haar en zelfs de spijsvertering heeft energie nodig om plaats te vinden. Bovendien heeft het lichaam zuurstof nodig om te overleven.

Hier is cellulaire ademhaling van bijzonder belang. Met behulp hiervan en het gaszuurstof kan het lichaam energierijke stoffen verbranden en de benodigde energie produceren. Zuurstof zelf levert ons geen energie, maar is nodig om de chemische verbrandingsprocessen in het lichaam uit te voeren en is daarom essentieel voor ons voortbestaan.

Het lichaam kent veel verschillende soorten energiebronnen:

• Glucose (suiker) is de belangrijkste energiebron en basisbouwsteen, evenals het eindproduct dat wordt afgesplitst van alle zetmeelrijke voedingsmiddelen
• Vetzuren en glycerine zijn de eindproducten van vetsplitsing en kunnen ook worden gebruikt bij de productie van energie
• De laatste groep energiebronnen zijn de aminozuren, die het product zijn van eiwitsplitsing. Na een bepaalde transformatie in het lichaam kunnen deze dan ook gebruikt worden bij celademhaling en dus voor energieproductie

De meest gebruikte energiebron door het menselijk lichaam is glucose. Er is een kettingreactie die bij zuurstofverbruik uiteindelijk leidt tot de producten CO2 en H2O.

Dit proces omvat glycolyse, dwz de splitsing van glucose en de overdracht van het product pyruvaat via de tussenstap van acetyl-CoA in de citraatcyclus (synoniem: citroenzuurcyclus of ook kanker fiets). Deze cyclus omvat ook de splitsingsproducten van andere voedingsstoffen zoals aminozuren of vetzuren. Het proces waarbij de vetzuren worden "vermalen", zodat ze ook in de citraatcyclus kunnen stromen, wordt bèta-oxidatie genoemd.

De citraatcyclus is dus een soort aanvoerpunt waar alle energiebronnen aan de energiestofwisseling kunnen worden geleverd. De cyclus vindt plaats in de mitochondria, de "energiecentrales" van menselijke cellen. Bij al deze processen wordt energie in de vorm van ATP gedeeltelijk verbruikt, maar al geproduceerd, zoals bijvoorbeeld bij glycolyse.

Daarnaast worden overwegend andere tussenliggende energieopslagplaatsen (bijv. NADH, FADH2) gecreëerd, die alleen hun functie als tussenliggende energieopslag vervullen tijdens de energieproductie. Deze tussenopslagmoleculen stromen vervolgens naar de laatste stap van celademhaling, namelijk de stap van oxidatieve fosforylering of ook wel ademhalingsketen genoemd. Dit is de stap waar alle processen tot nu toe naartoe hebben gewerkt.

De ademhalingsketen, die ook plaatsvindt in de mitochondria, bestaat weer uit meerdere stappen, waarbij de energierijke tussenopslagmoleculen worden gebruikt om de universele energiedrager ATP te produceren. In totaal resulteert de afbraak van één glucosemolecuul in totaal 32 ATP-moleculen. De ademhalingsketen bevat verschillende eiwitcomplexen, die hier een zeer interessante rol spelen.

Ze functioneren als pompen die, wanneer de tussenopslagmoleculen worden verbruikt, protonen (H + -ionen) in de holte van het mitochondriale dubbele membraan pompen, zodat er een hoge concentratie aan protonen ontstaat. Dit veroorzaakt een concentratiegradiënt tussen de intermembraanruimte en de mitochondriale matrix. Met behulp van deze gradiënt wordt uiteindelijk een eiwitmolecuul gevormd, dat op dezelfde manier functioneert als een soort waterturbine. Gedreven door deze gradiënt van protonen, synthetiseert het eiwit een ATP-molecuul uit een ADP- en een fosfaatgroep.