Cellulaire ademhaling is een reeks processen die plaatsvinden in eukaryote cellen die ATP (adenosinetrifosfaat)) voor celenergie en omvat zowel anaërobe als aerobe stappen. Over het algemeen kan cellulaire ademhaling worden onderverdeeld in vier fasen: Glycolyse, die geen zuurstof nodig heeft en voorkomt in de mitochondriën van alle cellen, en de drie stadia van aërobe ademhaling, die allemaal voorkomen in mitochondriën: de brug (of overgang) reactie, de citroenzuurcyclus en de elektronentransportketen reacties.
Dus, als u wordt gevraagd om het stadium (of de stadia) van cellulaire ademhaling te identificeren die volledig plaatsvindt, buiten van de mitochondriën, kun je "glycolyse" beantwoorden en ermee klaar zijn. Maar voor nieuwsgierigen roept dit alleen maar de vraag op: wat gebeurt er precies? binnen die mitochondriën? Dat wil zeggen, wat gebeurt er uiteindelijk met een glucosemolecuul met zes koolstofatomen dat de glycolyse in het cytoplasma binnengaat?
Ademhaling bij prokaryoten vs. Eukaryoten
Prokaryote cellen hebben geen interne membraangebonden organellen. Hun DNA zweeft vrij in het cytoplasma, net als de enzymeiwitten die nodig zijn om de glycolyse voort te stuwen. Dus het geheel van hun ademhaling bestaat uit glycolyse.
In eukaryote cellen zijn de brugreactie, de Krebs-cyclus en de elektronentransportketen samen vormen aërobe ademhaling, en als zodanig zijn de laatste drie stappen in cellulaire ademhaling als a geheel.
Welke van de vier stappen van cellulaire ademhaling vindt plaats in de mitochondriën?
Een betere vraag om te stellen, als u wilt weten welke processen plaatsvinden en waar ze plaatsvinden in eukaryote cellen, zou kunnen zijn: Welke van de volgende niet voorkomen in mitochondriën?
- Het splitsen van een suiker
- De brugreactie
- De Krebs-cyclus
- De elektronentransportketen
Het antwoord, één, wordt onthouden door in gedachten te houden dat alle cellen gebruik maken van glycolyse (de splitsing van glucose in twee pyruvaatmoleculen met drie koolstofatomen), maar alleen eukaryote cellen hebben organellen, waaronder mitochondriën.
In zekere zin is glycolyse voor eukaryoten ook bijna hinderlijk, aangezien het slechts twee van de 36 tot 38 ATP cellulaire ademhaling die als geheel wordt gegenereerd per glucosemolecuul dient. Op basis van eenvoudige verhoudingen zou je "verwachten" dat bijna alle cellulaire ademhaling ergens in mitochondriën zou plaatsvinden, en dit is in feite het geval - drie van de vier fasen.
Structuur en functie van mitochondriën
Mitochondriën zijn ingesloten in een dubbel plasmamembraan, zoals dat de cel als geheel en andere organellen omsluit (bijvoorbeeld het Golgi-apparaat). De binnenkant van de mitochondriën, een ruimte die analoog is aan het cytoplasma als mitochondriën worden vergeleken met cellen, wordt de Matrix.
Mitochondriën hebben hun eigen DNA, in het cytoplasma, precies waar het zou worden gevonden als mitochondriën nog vrij bestaande bacteriën waren. Het wordt alleen doorgegeven via eicellen, dus alleen via de moederlijn van voorouders en nakomelingen.
Cellulaire ademhaling: fasen en locaties
Glycolyse: Cytoplasmafase. In deze reeks van tien reacties in het cytoplasmawordt glucose omgezet in een paar moleculen pyruvaat. er worden twee ATP gegenereerd en er is geen zuurstof nodig. Als er zuurstof aanwezig is en de cel eukaryoot is, wordt het pyruvaat doorgegeven aan de mitochondriën.
Brugreactie: Mitochondriën Fase 1. Het pyruvaat wordt omgezet in acetyl-co-enzym A door een koolstofatoom te verliezen (in de vorm van koolstofdioxide, CO2) en het verkrijgen van een co-enzym A-molecuul op zijn plaats. Acetyl CoA is een belangrijk metabolisch tussenproduct in alle cellen.
Krebs-cyclus: mitochondriën fase 2. In de mitochondriale matrix combineerde acetyl CoA met het vier-koolstofmolecuul oxaalacetaat om citraat te vormen. In een reeks stappen die twee ATP genereren (één ATP per stroomopwaarts pyruvaatmolecuul), wordt dit molecuul weer omgezet in oxaalacetaat. Daarbij worden de elektronendragers NADH en FADH2 worden in overvloed geproduceerd.
Elektronentransportketen: mitochondriën fase 3. Op het binnenste mitochondriale membraan worden de elektronendragers van de Krebs-cyclus gebruikt om de toevoeging van fosfaatgroepen aan ADP (adenosinedifosfaat) te stimuleren om 32 tot 34 ATP te maken. In totaal genereert cellulaire ademhaling dus 36 tot 38 ATP per molecuul glucose, 34 tot 36 van hen in de drie mitochondriale stadia.