Cellulær respiration og metabolism: Et omfattende overblik

Metabolism henviser til alle kemiske reaktioner i kroppen, der enten skaber energi til brug eller kræver energi til at bygge strukturelle og funktionelle systemer. Cellulær respiration er et trin i de metaboliske reaktioner, der leverer energi til kroppens celler.

Katabolisme

De metaboliske reaktioner, der skaber energi, kaldes katabolisme. Processen starter under fordøjelsen, når næringstoffer brydes ned til glukose, aminosyrer og fedtsyrer, der kan optages i blodet. De er dog endnu ikke i en kemisk form, der kan bruges på celleniveau. De skal omdannes til ATP.

ATP

ATP står for adenosintrifosfat. ATP er den kemiske energiform, der bruges af hver celle i kroppen. Når den bruges, brydes den ned og genbruges til produktion af mere ATP.

Cellulær respiration

Cellulær respiration er den metaboliske proces, der konverterer biokemisk energi fra glukose til ATP. Det sker gennem en række kemiske reaktioner kaldet oxidation og reduktion. Under oxidation mister molekyler brint og elektroner. Reduktion er den modsatte reaktion, hvor et andet molekyle vinder brint og elektroner. Cellulær respiration er en kompliceret kemisk proces med tre faser: Glycolyse, Krebs-cyklusen og elektrontransportkjeden.

Glycolyse

I denne fase går glukose gennem en række kemiske reaktioner, der resulterer i omdannelse af hvert glukosemolekyle til to pyruvatmolekyler. To ATP-molekyler frigøres også. Glycolyse kræver ikke ilt for at producere pyruvat, men hvad der sker herefter afhænger af det. Ved tilstedeværelse af ilt går pyruvat ind i en reaktion, hvor det binder til koenzym A og bliver acetyl-koenzym A. Det skal være i denne form for at gå ind i Krebs-cyklusen.

Krebs-cyklusen

Acetyl-koenzym A træder ind i cellens mitochondrier, og Krebs-cyklusen starter. I denne fase kombinerer acetyl-koenzym A med oksaloeddikesyre til at danne citronsyre, derfor kaldes cyklusen også citronsyrecyklusen. Citronsyremolekylerne går gennem en række reaktioner, hvor syrerne oxideres (mister brint), og brintet optages af koenzymmer. Brintet, i form af NADH og FADH, går ind i næste fase.

Elektrontransportsystemet

Elektrontransportsystemet er en anden række kemiske reaktioner, hvor brint mister elektroner, der binder til proteiner kaldet cytochromer. Ved hvert trin i reaktionen går cytochromerne gennem oxidation-reduktionsreaktioner, der tillader hver at give sit elektron til den næste i kjeden. Hver gang et elektron overføres, frigøres kemisk energi i form af ATP. Når elektroner når enden af transportsystemet, binder de til ilt.

Interessant faktum

Under motion har kroppen brug for meget energi hurtigt, og cellulær respiration øges for at holde trit. Hvis iltforsyningen ikke er tilstrækkelig, kan pyruvat ikke gå ind i næste fase. Det overskydende pyruvat omdannes til mælkesyre. Moderate mængder ekstra mælkesyre buffres nemt af kroppen, men hvis for meget opbygger sig, sættes beskyttelsesmekanismer i gang. Resultatet: øget respiration (kortåndethed) og opbygning af mælkesyre i musklerne, hvilket fører til muskeltræthed og smerter.