Waarom is cellulaire ademhaling een aëroob proces?

Moleculaire zuurstof dient als de laatste elektronacceptor in de elektronentransportketen tijdens cellulaire ademhaling. Omdat cellulaire ademhaling zuurstof vereist, wordt het beschouwd als een aëroob proces.

Cellulaire ademhaling is de universele reeks reacties die betrokken zijn bij de productie van energie in de vorm van ATP, te beginnen met de eenvoudige organische verbinding, glucose. De drie stappen die betrokken zijn bij cellulaire ademhaling zijn glycolyse, Krebs-cyclus en elektronentransportketen.  

Key Areas Covered

1. Wat is mobiele ademhaling
     - Definitie, stappen, belang
2. Waarom is cellulaire ademhaling een aëroob proces?
     - Gebruik van zuurstof in cellulaire ademhaling

Sleutelbegrippen: aerobe ademhaling, cellulaire ademhaling, elektronentransportketen, glycolyse, Krebs-cyclus, moleculaire zuurstof

Wat is mobiele ademhaling

Cellulaire ademhaling is het proces waardoor de biochemische energie wordt omgezet in de energie in ATP. Het is een universeel proces dat wordt gezien in alle organismen die op aarde leven. Het elimineert koolstofdioxide en water als afvalproducten. Koolhydraten, eiwitten en vet worden eerst omgezet in glucose en vervolgens gebruikt in de cellulaire ademhaling. ATP dient als de belangrijkste valuta van cellulaire energie. Cellulaire ademhaling vindt plaats in drie stappen: glycolyse, Krebs-cyclus en elektronentransportketen.

glycolyse

De eerste stap van cellulaire ademhaling is glycolyse waarbij de glucose (C6) wordt afgebroken tot twee pyruvaat (C3) moleculen. Het komt voor in het cytoplasma.

Krebs Cycle

De tweede stap van cellulaire ademhaling is de Krebs-cyclus. De andere namen voor de Krebs-cyclus zijn de citroenzuurcyclus en de TCA-cyclus. Het komt voor in de mitochondriale matrix in eukaryoten. Daarom worden de twee pyruvaatmoleculen geïmporteerd in mitochondriën. In prokaryoten komt het voor in het cytoplasma zelf. Het pyruvaat ondergaat vervolgens oxidatieve decarboxylatie om acetyl-CoA te produceren, dat op zijn beurt combineert met oxaloacetaat (C4), waarbij citraat (C6) wordt gevormd. Uiteindelijk wordt alle acetyl-CoA omgezet in koolstofdioxide, 6NADH, 2FADH₂, en 2ATP's.

Electron Transport Chain

De derde stap van cellulaire ademhaling is de elektronentransportketen. Oxidatieve fosforylatie is het mechanisme van de elektronentransportketen en de enzymen in de mitochondriale cristae bepalen dit. Het helpt bij de productie van 30 ATP's door NADH en FADH te oxideren₂. Het proces van complete cellulaire ademhaling wordt getoond in Figuur 1.

Figuur 1: Cellulaire ademhaling

Waarom is cellulaire ademhaling een aëroob proces?

Zuurstof dient als de laatste elektronenacceptor van de elektronentransportketen. Vandaar, in de aanwezigheid van zuurstof, NADH en FADH₂ oxidatieve fosforylatie ondergaan, waarbij ATP wordt geproduceerd. Moleculaire zuurstof accepteert twee elektronen in de laatste stap van de elektronentransportketen, waarbij water wordt geproduceerd. Omdat het proces van cellulaire ademhaling zuurstof vereist, is het een aëroob proces.

Bij afwezigheid van zuurstof dienen anorganische sulfaten en nitraten als de uiteindelijke elektronenacceptor. Het is een vorm van anaerobe ademhaling. Fermentatie is een ander type anaerobe ademhaling waarbij pyruvaat ofwel in afwezigheid van zuurstof in melkzuur of ethanol wordt omgezet.

Conclusie

De drie stappen van cellulaire ademhaling zijn glycolyse, Krebs-cyclus en elektronentransportketen. Tijdens glycolyse breekt glucose af in pyruvaat. Tijdens de Krebs-cyclus breekt acetyl-CoA volledig af in koolstofdioxide en produceert het hoge energiemoleculen zoals NADH en FADH₂. Deze NADH en FADH₂ worden gebruikt bij de productie van ATP tijdens de elektronentransportketen. Omdat moleculaire zuurstof de laatste elektronenacceptor is in de elektronentransportketen, is de cellulaire ademhaling een aëroob proces.

Referentie:

1. "Aerobic Cellular Respiration: Stages, Equation & Products." Study.com, Beschikbaar Hier.

Afbeelding met dank aan:

1. "CellRespiration" door RegisFrey - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia