Iltets afgørende rolle i cellulær respiration

Cellulær respiration

Cellulær respiration er processen, som celler bruger til at frigøre energien, der er gemt i kulhydrater, fedtter og proteiner. Glukose og andre molekyler brydes ned, og den frigjorte energi bruges til at danne et andet molekyle kaldet adenosintrifosfat (ATP), cellens "energivaluta". Mens vores celler kan bruge gæring til at producere ATP uden ilt, er cellulær respiration langt mere effektiv – så effektiv, at mennesker og de fleste andre dyr hurtigt dør, hvis de manges for ilt.

Hvordan cellulær respiration fungerer

Cellulær respiration starter med glykolyse, hvor et glukosemolekyle spaltes i cellens cytoplasma. De vigtigste trin i cellulær respiration finder dog sted i mitochondrierne, cellens kraftværker, hvor elektroner passerer langs en række membran-indlejrede proteiner, kaldet elektrontransportkjeden. Hvert protein bruger noget af energien fra denne overførsel til at pumpe hydrogenioner ind i rummet mellem mitochondriets indre og ydre membraner. Ved at koncentrere hydrogenioner i dette rum skaber mitochondriet en gradient, som det kan bruge til at lave ATP, ligesom at pumpe vand opad en bakke, så det kan drive en turbine. ATP'et gøres derefter tilgængeligt for andre processer i cellen til energi.

Iltets rolle

I enden af elektrontransportkjeden i mitochondrierne doneres elektroner til ilt (O2), som kombinerer med hydrogenioner til at danne vand. Uden O2-molekylerne til at acceptere elektronerne, kunne elektrontransportkjeden ikke fungere.

Gæring

Cellulær respiration henviser generelt til aerob respiration, hvor celler bruger processen beskrevet ovenfor til at lave ATP. Hvis ilt ikke er tilgængelig, kan vores celler stadig lave en begrænset mængde ATP gennem mælkesyregæring. I denne proces bruger cellen glykolyse til at bryde glukose ned (ligesom ved aerob respiration) og donerer elektroner til et sukermolekyle kaldet pyruvat, som dannes, når glukose brydes ned. Denne reaktion resulterer i et biprodukt kaldet mælkesyre.

Gæring vs. aerob respiration

Aerob respiration giver meget mere ATP end mælkesyregæring. Ved gæring accepterer pyruvat elektroner fra glykolyse; ved aerob respiration brydes pyruvat yderligere ned for at producere mere ATP i mitochondrierne. Som resultat kan aerob respiration generere op til 19 gange mere ATP pr. glukosemolekyle end mælkesyregæring.

Hvorfor ilt er vigtigt

Ilt er vigtigt, fordi det gør aerob respiration mulig ved at acceptere elektroner fra transportkjeden i mitochondrierne. Nogle gange er ilt utilgængelig i nogle af dine muskelceller (typisk under hård fysisk aktivitet); på sådanne tidspunkter vil muskelcellerne midlertidigt vende tilbage til mælkesyregæring, som giver langt mindre energi.