Wat is de ademhalingsketen?
De ademhalingsketen is het laatste deel van de afbraakroute van glucose. Nadat de suiker is gemetaboliseerd in glycolyse en in de citraatcyclus, heeft de ademhalingsketen de functie van het regenereren van de reductie-equivalenten (NADH + H + en FADH2) die in het proces worden geproduceerd, waardoor de universele energiebron ATP (adenosinetrifosfaat) ontstaat. Net als de citraatcyclus is de ademhalingsketen gelokaliseerd in de mitochondria, die daarom ook wel de “energiecentrales van de cel” worden genoemd.
De ademhalingsketen bestaat uit vijf enzymcomplexen die zijn ingebed in het binnenste mitochondriale membraan. De eerste twee enzymcomplexen regenereren elk NADH + H + (of FADH2) tot NAD + (of FAD). Tijdens oxidatie van NADH + H + worden vier protonen getransporteerd van de matrixruimte naar de intermembraanruimte.
Ook in de volgende drie enzymcomplexen worden elk 2 protonen in de intermembraanruimte gepompt. Hierdoor ontstaat een concentratiegradiënt die wordt gebruikt voor ATP-productie. Hiervoor stromen protonen vanuit de intermembraanruimte via een ATP-synthase terug in de matrixruimte.
De vrijgekomen energie wordt gebruikt om uiteindelijk ATP te produceren uit ADP (adenosinedifosfaat) en fosfaat. Een andere taak van de ademhalingsketen is het opvangen van de elektronen die worden geproduceerd door de oxidatie van de reductie-equivalenten. Dit wordt bereikt door de elektronen om te zetten in zuurstof. Door elektronen, protonen en zuurstof te combineren, wordt dus normaal water geproduceerd bij het vierde enzymcomplex (cytochroom c oxidase). Dit verklaart ook waarom de ademhalingsketen alleen kan verlopen als er voldoende zuurstof is.
Welke taken hebben de mitochondriën bij cellulaire ademhaling?
mitochondriën zijn organellen die alleen voorkomen in eukaryote cellen. Ze worden ook wel de "energiecentrales van de cel" genoemd, omdat er celademhaling in plaatsvindt. Het eindproduct van celademhaling is het ATP (adenosinetrifosfaat).
Dit is een universele energiedrager, die nodig is in het hele menselijke organisme. Een voorwaarde voor celademhaling is de compartimentering van de mitochondria. Dit betekent dat er in het mitochondrium aparte reactiekamers zijn.
Dit wordt bereikt door een binnen- en buitenmembraan, zodat er een intermembraanruimte en een binnenmatrixruimte ontstaat. In de loop van de ademhalingsketen worden protonen (waterstofionen, H +) naar de intermembraanruimte getransporteerd, wat resulteert in een verschil in de concentratie van protonen. Deze protonen zijn afkomstig van verschillende reductie-equivalenten, zoals NADH + H + en FADH2, die daardoor worden geregenereerd tot NAD + en FAD.
ATP-synthase is het laatste enzym in de ademhalingsketen, waar uiteindelijk ATP wordt geproduceerd. Gedreven door het verschil in concentratie stromen de protonen vanuit de intermembrane ruimte door de ATP-synthase naar de matrixruimte. Deze stroom positieve lading geeft energie vrij die wordt gebruikt om ATP te produceren uit ADP (adenosinedifosfaat) en fosfaat.
De mitochondriën zijn bijzonder goed geschikt voor de ademhalingsketen omdat ze door het dubbele membraan twee reactieruimtes hebben. Daarnaast vinden veel metabole routes (glycolyse, citraatcyclus) plaats die de uitgangsmaterialen (NADH + H +, FADH2) voor de ademhalingsketen leveren in het mitochondrium. Deze ruimtelijke nabijheid vertegenwoordigt nog een voordeel en maakt de mitochondriën de optimale plaats voor celademhaling. Hier leer je alles over de ademhalingsketen
Alle artikelen in deze serie:
