Cellulær respirasjon er et sett av metabolske reaksjoner som finner sted i cellene til organismer for å konvertere biokjemisk energi fra næringsstoffer til adenosintrifosfat (ATP), og deretter frigjøre avfallsprodukter. Denne prosessen er avgjørende for overlevelsen til alle levende organismer fordi ATP fungerer som den viktigste energivalutaen for celler.
Den generelle kjemiske ligningen for cellulær respirasjon er:
$$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 → 6CO_2 + 6H_2O + energi (som ATP)$$
Denne ligningen representerer den fullstendige nedbrytningen av ett molekyl glukose, et enkelt sukker, i nærvær av oksygen for å produsere karbondioksid, vann og energi i form av ATP. Prosessen skjer i tre hovedtrinn:glykolyse, Krebs-syklusen og elektrontransportkjeden.
1. Glykolyse:
– Glykolyse er det første stadiet av cellulær respirasjon og skjer i cytoplasmaet.
– Ett molekyl glukose brytes ned til to pyruvatmolekyler.
- Denne prosessen genererer en liten mengde ATP (2 ATP-molekyler) og NADH (2 NADH-molekyler), en høyenergi-elektronbærer.
2. Krebs-syklus (sitronsyresyklus):
– Krebs-syklusen foregår i mitokondriene.
– Hvert pyruvatmolekyl fra glykolyse brytes ytterligere ned og kombineres med koenzym A for å danne acetyl CoA.
- Gjennom en rekke enzymkatalyserte reaksjoner oksideres acetyl CoA for å frigjøre karbondioksid og generere ATP (2 ATP-molekyler), NADH (3 NADH-molekyler) og FADH2 (2 FADH2-molekyler).
3. Elektrontransportkjede (ETC):
- Elektrontransportkjeden ligger i den indre mitokondriemembranen.
- NADH- og FADH2-molekyler generert i glykolyse og Krebs-syklusen sender sine høyenergielektroner til elektrontransportkjeden.
- Når elektronene beveger seg gjennom kjeden, brukes energien deres til å pumpe hydrogenioner (H+) over membranen, og skaper en gradient.
- Strømmen av hydrogenioner tilbake gjennom ATP-syntase, et enzym, driver syntesen av ATP (opptil 34 ATP-molekyler).
– Oksygen fungerer som den endelige elektronakseptoren, og vann dannes som et biprodukt.
Oppsummert innebærer cellulær respirasjon nedbrytning av glukose i nærvær av oksygen for å produsere energi i form av ATP. Prosessen skjer gjennom tre stadier:glykolyse, Krebs-syklusen og elektrontransportkjeden. Hvert trinn genererer ATP, NADH og FADH2, som brukes til å produsere ATP i elektrontransportkjeden.
