Det finns två huvudtyper av cellandning: aerob och anaerob. Aerob respiration kan endast ske i närvaro av syre, medan anaerob respiration – även kallad jäsning eller fermentering – kan ske utan syre.
Cellandning är en serie metabola processer som skapar energi i form av adenosintrifosfat (ATP). ATP är en effektiv lagringsform av energi som cellerna snabbt kan ta tillvara på. Den aeroba respirationen genererar mest ATP – totalt produceras cirka 36 ATP-molekyler i de kombinerade processerna: glykolys, Krebs cykeln och oxidativ fosforylering.
Glykolys är det första steget i både aerob och anaerob respiration. Processen äger rum i cellens cytosol och kan ske både i närvaro av syre och i en syrefri miljö. Glykolys kräver varken syre eller hämmas av det. Processen börjar med en energirik molekyl som socker, protein eller fett, vilken bryts ner till pyruvat. Pyruvat är en viktig mellanmolekyl som driver nästa steg i respirationsprocessen.
Glykolysen ger också två netto-ATP-molekyler, vatten, oorganiskt fosfat och två NADH-molekyler. NADH (nikotinamidadenindinukleotid) är ett koenzym som används i de efterföljande stegen av respirationen. NADH är särskilt viktigt i redoxreaktionerna i elektrontransportkedjan.
Krebs cykeln är det andra steget i den aeroba respirationen. Cykeln, även kallad citronsyracykeln, är en serie reaktioner som resulterar i endast en ATP-molekyl per varv. Krebs cykeln äger rum i mitokondriernas matrix. Mitokondrier är organeller – individuella membranbundna strukturer – som fungerar som cellens kraftverk.
Pyruvat- och NADH-molekylerna som bildas vid glykolysen passerar in i mitokondriens matrix genom faciliterad diffusion. Väl inne i mitokondrien omvandlas pyruvat till acetyl-CoA. Acetyl-CoA går sedan in i Krebs cykel där det omvandlas till citronsyra. Därefter följer en serie reaktioner som producerar mer koldioxid, NADH och FADH2 (flavinadenindinukleotid) – ytterligare ett koenzym som spelar en viktig roll i det sista steget av den aeroba respirationen.
Det sista steget i den aeroba respirationen är oxidativ fosforylering, som består av tre viktiga delar:
För det första finns en rad proteiner inbäddade i mitokondriens innermembran. Dessa proteiner tar emot elektroner donerade från NADH eller FADH2 och överför dem vidare till den slutliga elektronacceptorn. Denna proteingrupp kallas ofta helt enkelt ETC, eller elektrontransportkedjan.
För det andra pumpas protoner in i det inre mitokondrieutrymmet när elektronerna rör sig genom kedjan. Den höga koncentrationen av protoner skapar den så kallade protonmotoriska kraften.
För det tredje vill protonerna, drivna av denna kraft, återvända till mitokondriens matrix där koncentrationen är lägre. De kan dock inte diffundera fritt genom membranet, utan tar sig istället igenom ett speciellt protein som kallas ATP-syntas. Energin från protonerna som passerar genom ATP-syntasen driver skapandet av ATP. Syre är avgörande för oxidativ fosforylering eftersom det fungerar som den slutliga elektronacceptorn i elektrontransportkedjan.
Anaerob respiration, eller jäsning, sker utan syre. Vid jäsning reduceras pyruvatet som bildats genom glykolysen till mjölksyra eller etanol. Jäsningen genererar endast två ATP-molekyler. Många organismer använder jäsning för sin energiproduktion – jästsvampar gör det, liksom vissa bakterier som inte kan överleva i syresatta miljöer. Även människan utnyttjar jäsning.
Dina röda blodkroppar använder jäsning för att generera energi. Detta gör att de kan transportera syre till alla kroppsvävnader utan att själv förbruka det. Jäsning sker även i skelettmuskelfibrer. Lagrat ATP och syre förbrukas snabbt av en aktiv muskelcell, men dessa unika celler kan fortsätta andningsprocessen även utan syre. Du märker effekten av jäsningen när ansamlingar av mjölksyra i musklerna gör att de krampar. När musklerna återigen är i vila omvandlar levern mjölksyran till glukos.
Du är redan bekant med restprodukterna från cellandningen, även om du kanske inte tänkt på det. Varje gång du andas ut släpper du ut koldioxid och vatten som, tillsammans med ATP, är huvudprodukterna av cellandningen. Dina lungor utför en viktig funktion i cellmetabolismen – de tillhandahåller ytan för det gasutbyte som dina celler är beroende av för att fullborda cellandningen. Om kroppen inte kan göra sig av med koldioxiden kommer cellerna att förgiftas, och får cellerna inte syre kommer kroppens funktioner att kollapsa.
Hälsa och Sjukdom © https://www.sjukdom.online