Cellandningen är den process genom vilken celler omvandlar glukos (ett socker) till koldioxid och vatten. I processen kallas energi i form av en molekyl adenosintrifosfat, eller ATP, släpps. Eftersom syre krävs för att driva denna reaktion anses cellulär andning också vara en typ av "Brinnande" reaktion där en organisk molekyl (glukos) oxideras eller bränns, vilket frigör energi i bearbeta.
Celler kräver ATP-energi för att utföra alla funktioner som är nödvändiga för livet. Men hur mycket ATP behöver vi? Om våra egna celler inte ersätter ATP kontinuerligt genom cellulär andning, skulle vi använda nästan hela vår kroppsvikt i ATP på en dag.
Cellandning sker i tre steg: glykolys, citronsyracykeln och oxidativ fosforylering.
Enzymer
Enzymer är proteiner som katalyserar, eller påverkar hastigheten, av kemiska reaktioner utan att de själva förändras i processen. Specifika enzymer katalyserar varje cellulär reaktion.
Enzymers huvudroll under andningsreaktionen är att hjälpa till att överföra elektroner från en molekyl till en annan. Dessa överföringar kallas "redox" -reaktioner, där förlusten av elektroner från en molekyl (oxidation) måste sammanfalla med tillsatsen av elektroner till en annan substans (reduktion).
Glykolys
Detta första steg i andningsreaktionen äger rum i cytoplasmaeller vätska i cellen. Glykolys består av nio separata kemiska reaktioner, var och en katalyseras av ett specifikt enzym.
Nyckelaktörerna i glykolys är enzymet dehydrodgenas och ett koenzym (icke-protein-hjälpar) som heter NAD +. Dehydrodgenas oxiderar glukos genom att ta bort två elektroner från det och överföra dem till NAD +. I processen "delas" glukos upp i två pyruvatmolekyler, som fortsätter reaktionen.
Citronsyracykeln
Det andra steget i andningsreaktionen äger rum inuti en cellorganell som kallas mitokondrier, som på grund av sin roll i ATP-produktion kallas "kraftfabriker" för cellen.
Strax innan citronsyracykeln startar ”prepareras” pyruvat för reaktionen genom att omvandlas till en högenergisk substans som kallas acetylkoenzym A eller acetyl-CoA.
Specifika enzymer i mitokondrierna driver sedan de många reaktioner som utgör citronsyran cykel (även känd som Krebs-cykeln) genom att omorganisera kemiska bindningar och delta i mer redox reaktioner.
Vid slutförandet av detta steg lämnar elektronbärande molekyler citronsyracykeln och börjar det tredje steget.
Oxidativ fosforylering
Det sista steget i andningsreaktionen, även kallad elektron transport kedja, är där energiutdelningen sker för cellen. Under detta steg driver syre en kedja av elektronrörelse över mitokondriernas membran. Denna elektronöverföring driver förmågan hos enzymet ATP-syntas att producera 38 molekyler ATP.