BioLex

Respiration

Betegnelse for 1) åndedrættet og 2) den cellulære forbrænding af næringsstoffer, især glucose.
Nedbrydningen af glucose er en indviklet proces. Under aerobe forhold kan respirationen deles op i fire delprocesser.
Glykolysen:
Glykolysen er den serie af enzymatiske processer, hvorved glucose omdannes til pyrodruesyre. Reaktionen foregår i 9 trin, hvor hvert trin styres af et specifikt enzym. Ved glykolysen dannes der 4 ATP-molekyler for hvert glucose-molekyle, der nedbrydes: men da der bruges 2 ATP-molekyler til aktiveringen af glucosemolekylet i begyndelsen af glykolysen og af fruktosen, som er et af glykolysens mellemprodukter, bliver nettogevinsten kun på 2 ATP-molekyler for hvert glucosemolekyle, der forbruges. Glykolysen foregår i cytoplasmaet og kræver ikke ilt.
-Den første proces i glykolysen er en phosphorylering. (dvs. at der bliver sat phosphat på et stof). Her bliver phosphaten sat på glucose, der bliver således dannet glucose-6-phosphat. Phosphatgruppen kommer fra ATP, der herved bliver til ADP. enzymet der indgår, hedder hexokinase. Kinaser er enzymer, hvor ATP indgår i processen ved at afgive en phosphatgruppe eller omvendt, hvor ADP optager en phosphatgruppe. Hexokinase kan sætte phosphat (fra ATP) på forskellige hexoser.
-Næste led er en omdannelse af glucose-6-phosphat til fructose-6-phosphat. Enzymet er en isomerase, da det omdanner et stof til et isomert stof (dvs. stof med samme bruttoformel).
-Derefter sker der en yderligere phosphorylering, hvor slutproduktet bliver fructose-1-6-diphosphat. Der er nu dannet en meget energirig forbindelse, og cellen har brugt 2 molekyler ATP.
-Der sker herefter en spaltning, så der bliver dannet 2 phosphorylerede kulhydrater hver med 3 C-atomer: Dihydroxyacetonephosphat og glycerolaldehyd-3-phosphat. det er kun glycerolaldehyd-3-phosphat, der kan gå videre i glykolysen, men dihydroxyacetonephosphat omdannes af en isomerase til glycerolaldehyd-3-phosphat. Samlet er der altså dannet 2 molekyler glycerolaldehyd-3-phosphat.
-Ved næste proces sker der en oxidation. Der frigøres energi og denne energi bruges til at sætte en phosphatgruppe på stoffet. Phosphaten kommer ikke fra ATP, men som uorganisk phosphat fra cytoplasmaet. Ved oxidationen omdannes glycerolaldehyd-3-phosphat til 1-3-diphosphoglycerat. Enzymet er en dehydrogenase (fjerner H-atomer).
-Nu udnyttes den energirige binding (som lige er opstået i forgående proces) til at danne ATP. 1-3-dephospoglycerat omdannes vha. af enzymet phosphoglycerat kinase til 3-phosphoglycerat.
-Derefter flyttes phosphatgruppen til C-atom nr. 2
-og der fraspaltes vand: 3-phosphoglycerat omdannes til 2-phosphoenolpyrovat. Ved vandfraspaltningen er der dannet en energirig binding til phosphatgruppen.
-Den bruges straks til at omdanne ADP til ATP: 2-phosphenolpyrovat bliver til enolpyrovat.
-Den sidste proces i glykolysen sker spontant og består i en omdannelse af enolpyrovat til pyrovat.
Der er ved glykolysen altså blevet omdannet 1 glucosemolekyle til 2 pyrovat molekyler.
Den oxidatice carboxylering:
Processen foregår i mitochondrierne og omdanner pyrovat fra glykolysen til acetyl-CoA.
Rent kemisk fraspaltes der CO₂ og H , som bindes til hydrogentrasportøren NAD⁺ (hvorved der dannes NADH + H⁺). Dehydrogenering er den almindeligste måde at oxidere organiske stoffer på ved stofskifteprocesser. Enzymet der styrer processen kaldes pyrovat-dehydrogenase.
Citronsyrecyklus:
Kaldes også Krebs cyklus, efter opdageren.
Processen består kort gennemgået i, at oxaloacetat (oxaleddikesyre) , der indeholder 4 C-atomer, går sammen med acetylgruppen (2 C-atomer) fra acetyl-CoA og danner citrat (citronsyre) med 6 C-atomer. Gennem fraspaltninger af CO₂ og H (decarboxyleringer og dehydrogeneringer) omdannes citrat til oxaloacetat igen (denne proces foregår i 8 trin). Oxaloacetat kan så på ny gå i forbindelse med en acetylgruppe, hvorved der dannes citrat, og sådan bliver det ved. Stofferne er skrevet på syreresteform, som de findes i cellerne. I parentes er skrevet navnet på tilsvarende syre.
Ved citronsyrecyklus er der dannet 2 CO₂, 1 ATP og 8 bundne H (3 NADH+ 3 H⁺ og 1 FADH2). CO2 afgives fra cellen. ATP bruges til cellens energikrævende processer, og det bundne H behandles videre i respirationskæden.
Respirationskæden:
I prokaryote celler er respirationskæden knyttet til cellemembranen. I eukaryote celler er den knyttet til mitochondriernes indre membran.
de energirige /reducerede9 coenzymer NADH og FADH₂ afgiver i løbet af respirationskæden deres hydrogenatomer. De første enzymer i respirationskæden begyndelse modtager "hele" hydrogenatomer, mens de sidste enzymer kun overfører elektronerne. Resten (nemlig protonerne, H⁺) opløses midlertidigt i cellens cytoplasma. Hver hydrogenatom spaltes således i en elektron og en proton. Enzymerne der kun overfører elektroner kaldes cytochromer.
elektronstrømmen går fra NADH til coenzymet på laveste niveau. Den sidste elektronacceptor er oxygen, som skal tilføres i passende mængder fra omgivelserne. Protonerne reagerer ligeledes med oxygenet, og der dannes vand. Under denne elektrontransport frigøres der energi, og den bliver brugt til dannelsen af ATP. Hver gang der overføres NADH + H⁺ dannes 3 ATP og FADH₂ giver 2 ATP. Da der for hvert glucosemolekyle overføres 10 ´ NADH + H⁺ (2 ´ 3 fra citronsyrecyklus + 2 fra glykolyse + 2 ´ 1 fra den oxidative decarboxylering) og 2 ´ FADH₂ (2 ´ 1 fra citronsyrecyklus). Dvs. at der dannes 10 ´ 3 ATP + 2 ´ 2 ATP = 34 ATP ved respirationskæden. Hos mennesker giver nedbrydningen 2 ATP mindre (undtagen i lever- og hjerteceller), da de 2 NADH + H⁺ fra glykolysen kun giver 2 ATP hver i stedet for 3.
Energiregnskab:
Respirationskæden giver 34 ATP (eller 32 ATP, se ovenfor)
Glykolysen danner 4 ATP og forbruger 2 ATP
Citronsyrecyklus giver direkte 02 ATP
i alt38 ATP (eller 36 ATP, se ovenfor)

Husk at BioLex findes på bogform med mere end 1500 stærk reviderede opslagsord. Læs mere ved at klikke her.