Vi har alle brug for energi for at fungere, og vi får den energi fra de fødevarer, vi spiser. Det at udvinde de nødvendige næringsstoffer for at holde os gået og derefter konvertere dem til brugbar energi er vores job celler. Denne komplekse, men effektive metaboliske proces, kaldet cellulær respiration, omdanner energien, der stammer fra sukkerarter, kulhydrater, fedt og proteiner til adenosin triphosfat, eller ATP, et højenergimolekyle, der driver processer som muskelkontraktion og nerve impulser. Cellulær åndedræt forekommer i begge eukaryote og prokaryote celler, med de fleste reaktioner, der finder sted i cytoplasma af prokaryoter og i mitokondrier af eukaryoter.
Der er tre hovedstadier i cellulær respiration: glykolyse, citronsyrecyklus og elektrontransport / oxidativ fosforylering.
Sukker rus
glycolysis betyder bogstaveligt "opdeling af sukker", og det er den 10-trins proces, hvorved sukker frigives til energi. Glykolyse opstår, når glukose og ilt tilføres cellerne af blodbanen, og det finder sted i cellens cytoplasma. Glykolyse kan også forekomme uden ilt, en proces kaldet anaerob respiration eller
fermentering. Når glycolyse forekommer uden ilt, fremstiller celler små mængder ATP. Fermentering producerer også mælkesyre, som kan bygges op i muskelvæv, der forårsager ømhed og en brændende fornemmelse.Kolhydrater, proteiner og fedtstoffer
Citronsyrecyklus, også kendt som tricarboxylsyrecyklussen eller Krebs Cycle, begynder, efter at de to molekyler af de tre carbon sukker, der er produceret i glykolyse, er omdannet til en lidt anden forbindelse (acetyl CoA). Det er processen, der giver os mulighed for at bruge den energi, der findes i kulhydrater, proteiner, og fedtstoffer. Selvom citronsyrecyklussen ikke bruger ilt direkte, fungerer det kun, når der er ilt. Denne cyklus finder sted i matrixen af celle mitokondrier. Gennem en række mellemtrin produceres adskillige forbindelser, der er i stand til at opbevare "højenergi" -elektroner sammen med to ATP-molekyler. Disse forbindelser, kendt som nicotinamid-adenindinucleotid (NAD) og flavin-adenindinucleotid (FAD), reduceres i processen. De reducerede former (NADH og FADH2) bære "højenergi" -elektronerne til næste trin.
Ombord på elektrontransporttoget
Elektrontransport og oxidativ fosforylering er det tredje og sidste trin i aerob cellulær respiration. Det elektrontransportkæde er en serie af protein komplekser og elektronbærermolekyler, der findes i mitokondriell membran i eukaryote celler. Gennem en række reaktioner overføres de "høje energi" -elektroner, der genereres i citronsyrecyklus, til ilt. I processen dannes en kemisk og elektrisk gradient over den indre mitokondriske membran, når brintioner pumpes ud af mitokondrismatrixen og ind i det indre membranrum. ATP produceres i sidste ende ved oxidativ fosforylering - den proces, hvorved enzymer i cellen oxiderer næringsstoffer. Proteinet ATP-syntase bruger energien produceret af elektrontransportkæden til phosphorylering (tilføjelse af en phosphatgruppe til et molekyle) af ADP til ATP. De fleste ATP-generationer forekommer i elektrontransportkæden og det oxidative phosphoryleringstrin i cellulær respiration.