Inhoud
- glycolyse
- De voorbereidende reactie
- De citroenzuurcyclus
- De elektronen transportketen
- Welk product van glucose-afbraak heeft de meeste energie?
Glucose is een suiker met zes koolstofatomen die direct in het lichaam kan worden ingenomen of toegediend, maar is vaker een bijproduct van een complex metabolisme van koolhydraten, eiwitten of vetten. Glucose kan worden gebruikt om glycogeen en andere opslagbrandstoffen te synthetiseren of verder worden afgebroken om energie te leveren voor metabole processen, een reeks reacties die gezamenlijk cellulaire ademhaling worden genoemd. De fasen van glucose-uitsplitsing kunnen worden onderverdeeld in vier verschillende fasen.
glycolyse
De eerste afbraak van glucose vindt plaats in het celcytoplasma. Dit is een anaërobe reactie van cellulaire ademhaling, wat betekent dat er geen zuurstof nodig is. Hier wordt in een reeks van acht afzonderlijke reacties een zes-koolstof glucosemolecule gemetaboliseerd met behulp van twee adenosine trifosfaat (ATP) moleculen om twee drie-koolstof pyruvaatmoleculen te vormen, twee H2O (water) moleculen en vier ATP-moleculen voor een netto winst van twee ATP-moleculen. ATP is een primaire energiebron in het menselijk metabolisme.
De voorbereidende reactie
Deze reactie vindt plaats in de matrix, of het inwendige, van de mitochondriën van cellen. Hier worden de twee pyruvaatmoleculen uit glycolyse gecombineerd met twee co-enzym A (CoA) -moleculen om twee acetyl-CoA-moleculen en twee koolstofdioxide (CO te produceren)2) moleculen. Deze reactie vindt in een enkele stap plaats en is, net als glycolyse, anaëroob.
De citroenzuurcyclus
Ook wel de tricarbonzuur (TCA) -cyclus of de Krebs-cyclus genoemd, vindt deze reeks anaërobe reacties, zoals de voorbereidende reactie, plaats in de mitochondriale matrix. Hier combineren de twee acetyl-CoA-moleculen uit de voorbereidende reactie met een aantal fosfaat- en nucleotide-componenten om twee ATP, vier CO2 en een aantal nucleotide-tussenproducten op te leveren. Deze tussenpersonen zijn van cruciaal belang bij de aërobe ademhaling die optreedt in de volgende fase van glucose-afbraak.
De elektronen transportketen
In deze stap, die zich op de binnenmembranen van mitochondria afspeelt, komt eindelijk zuurstof in beeld. De transporters in dit schema zijn moleculen van NAD en FAD, de hierboven genoteerde nucleotidetussenpersonen. In aanwezigheid van zes zuurstofmoleculen worden protonen van NAD en FAD doorgegeven aan andere NAD- en FAD-moleculen in de keten, waardoor ATP op verschillende punten kan worden geëxtraheerd. Het netto resultaat is een winst van 34 ATP-moleculen.
Merk op dat na deze fase de algehele chemische reactie voor glycolyse voltooid lijkt:
C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + 38 ATP
Welk product van glucose-afbraak heeft de meeste energie?
Het is duidelijk dat met twee ATP uit glycolyse, twee uit de citroenzuurcyclus en 34 uit de elektronentransportketen per molecuul glucose, de elektronentransportketen verreweg de meest energieproducerende is. Dit is de reden waarom mensen niet lang van zuurstof kunnen worden beroofd, en waarom zeer intensieve (anaërobe) oefeningen niet langer dan een paar minuten kunnen worden volgehouden: de meeste fysiologische functies zijn afhankelijk van een stabiel gebruik van de elektronentransportketen.