Tijdens aërobe ademhaling verkrijgen cellen energie in aanwezigheid van zuurstof door een reeks reacties die bekend staat als de citroenzuurcyclus. Glucose biedt een belangrijke intermediair reactie die nodig is om deze reacties te laten plaatsvinden. Glucose is een suikermolecule met zes koolstofatomen die wordt afgebroken tot twee pyruvaatmoleculen met drie koolstofatomen. Deze pyruvaatmoleculen kunnen, in aanwezigheid van zuurstof, de citroenzuurcyclus binnengaan en een aanzienlijke hoeveelheid energie voor de cel produceren.
glycolyse
Glucose kan rechtstreeks uit het dieet worden verkregen of door het afbreken van glycogeen, een polymeer van glucosemoleculen. Tijdens glycolyse wordt glucose door de cel gemetaboliseerd om energie te produceren. Glycolyse is niet erg efficiënt in termen van energieproductie, maar het proces zelf genereert een reeks tussenproducten die voor andere processen kunnen worden gebruikt. Eén zo'n tussenproduct is pyruvaat. In afwezigheid van zuurstof kan pyruvaat worden omgezet in melkzuur of alcohol via een proces dat bekend staat als fermentatie. Echter, in aanwezigheid van zuurstof, tijdens aërobe ademhaling, kan pyruvaat de citroenzuurcyclus binnengaan.
De citroenzuurcyclus
De citroenzuurcyclus is een reeks reacties die uiteindelijk een aanzienlijke hoeveelheid energie voor de cel produceren. Deze cyclus kan alleen plaatsvinden onder aerobe omstandigheden - dat wil zeggen omstandigheden waarin voldoende zuurstof aanwezig is.
In aanwezigheid van zuurstof kunnen de pyruvaatmoleculen gevormd aan het einde van de glycolyse de citroenzuurcyclus binnengaan door te reageren met een verbinding genaamd Acetyl-CoA. Tijdens deze reactie komt koolstofdioxide vrij. In feite wordt kooldioxide in een aantal stappen vrijgegeven tijdens de citroenzuurcyclus. Dit is voor een deel een verklaring voor waarom aërobe ademhaling inhouden van zuurstof inademt en koolstofdioxide uitademt.
Electron Transport Chain
Per definitie vereist aerobe ademhaling zuurstof. Zuurstof is nodig omdat het nodig is in de elektronentransportketen.
De elektronentransportketen van een cel is een reeks reacties die chemische reacties tussen elektrondonoren en elektronenacceptoren koppelen aan de overdracht van protonen over een celmembraan. Bij aerobe ademhaling is zuurstof de ultieme elektron-acceptor.
De overdracht van elektronen creëert een proton-gradiënt. Wanneer de protonen terug over het membraan gaan en langs het gradiënt stromen, wordt energie in de vorm van moleculen die ATP of adenosine-trifosfaat worden genoemd, gecreëerd.
Als er geen zuurstof aanwezig is, kan de gradiënt niet worden ingesteld en kunnen deze reacties niet optreden.
Glucose
Hoewel glucose via glycolyse energie aan de cel kan leveren, is dit proces niet erg efficiënt. Een input van twee ATP-energiemoleculen laat de reactie starten, maar uiteindelijk worden slechts vier ATP-energiemoleculen gemaakt.
Glucose biedt een grotere rol voor efficiëntere energieproductie door de pyruvaatmoleculen te voorzien voor toegang tot de citroenzuurcyclus. Aan het einde van de citroenzuurcyclus worden 36 ATP-energiemoleculen gemaakt voor elk glucosemolecuul dat volledig wordt gemetaboliseerd.
Bronnen van glucose
Glucose kan rechtstreeks uit het dieet worden verkregen. Glucose is een monosaccharide suikermolecule met zes koolstofatomen, ook bekend als dextrose, of eenvoudige tafelsuiker. Het maakt ook deel uit van een lange keten van energieopslagmoleculen, glycogeen genaamd. Wanneer cellen meer glucose nodig hebben om meer energie te produceren, kan glycogeen worden afgebroken om individuele glucosemonomeren vrij te maken, die vervolgens de glycolyseweg kunnen binnendringen. Uiteindelijk kunnen de resulterende pyruvaatmoleculen de citroenzuurcyclus binnengaan, op voorwaarde dat er zuurstof aanwezig is.
