Aerobe dissimilatie
Van Wikipedia
Aerobe dissimilatie is de verbranding van organische moleculen.
Vaak wordt er bij de aerobe dissimilatie glucose verbrand. Glucose is de meest gebruikte energiebron in het lichaam. Bij de aerobe dissimilatie van glucose worden glucosemoleculen volledig afgebroken, waarbij koolstofdioxide- en watermoleculen worden gevormd.
Inhoud |
[bewerk] Waar dient het voor?
Levensprocessen, zoals lopen of ademen, kosten energie. Die energie moet natuurlijk ergens vandaan komen. Door de dissimilatie van brandstoffen komt energie vrij. In cellen is de belangrijkste brandstof glucose. Daarom richten we ons ook op de aerobe dissimilatie van glucose.
[bewerk] Voorwaarden
Om de vrijkomende energie van de aerobe dissimilatie te kunnen gebruiken voor de synthese van ATP, moet de dissimilatie aan een aantal voorwaarden voldoen.
De dissimilatie van glucose moet geleidelijk gebeuren, zodat de energie in kleine hoeveelheden vrij komt. De glucose wordt dus indirect verbrand. Als je de glucose direct verbrandt, komt er heel veel energie tegelijk vrij. Deze energie komt bovendien ook nog eens vrij als warmte. Die energie kan niet gebruikt worden voor de synthese van ATP en is dus niet nuttig voor het lichaam. Bovendien kunnen cellen beschadigd raken door de vrijkomende warmte.
Door de dissimilatie komen energierijke elektronen vrij. Deze moeten overgedragen worden op elektronenacceptoren zodat hun energie niet verloren gaat doordat de elektronen meteen weer reageren met zuurstof. De elektronen vallen bij de oxidatieve fosforylering, die begint bij de acceptormoleculen, beetje bij beetje terug in banen die steeds dichter bij de atoomkern liggen. Bij iedere val naar een baan die dichter bij de atoomkern licht, komt een beetje energie vrij. Als de elektronen al hun energie af hebben gestaan, reageren ze met zuurstof en ontstaat water. De energie die de elektronen afstaan, moet worden gebruikt voor de opbouw van ATP-moleculen uit ADP en Pi.
[bewerk] Onderdelen
De aerobe dissimilatie van glucose vindt in een groot aantal stappen plaats. Deze stappen zijn onder te verdelen in drie processen. Al deze processen spelen zich af binnen de cellen van alles wat leeft.
- Als eerste vindt de glycolyse plaats. Hierbij wordt een glucosemolecuul in twee delen gesplitst. Die twee delen zijn elk een molecuul pyrodruivenzuur (C3H4O3). De glycolyse vindt plaats in het grondplasma, het cytoplasma zonder organellen.
- Daarna de decarboxyleringHierbij wordt van Pyrodruivenzuur één koolstofatoom afgesplitst samen met twee zuurstofatomen. Dit vindt ook plaats in het cytoplasma.
- Daarna vindt de citroenzuurcyclus of krebscyclus plaats. Hierbij worden de pyrodruivenzuurmoleculen verder afgebroken tot CO2-moleculen. De citroenzuurcyclus vindt plaats in de mitochondriën.
- Als laatste vindt de oxidatieve fosforylering plaats. Hierbij staan energierijke elektronen hun energie geleidelijk af voor de synthese van ATP. Ook dit vindt plaats in de mitochondriën, en wel op de instulpingen van het binnenmembraan.
[bewerk] Reacties
We hebben de aerobe dissimilatie van glucose tot nu toe erg biologisch bekeken, maar je kan hem ook bekijken vanuit scheikundig oogpunt. De aerobe dissimilatie van glucose is namelijk niets anders dan een serie scheikundige reacties achter elkaar. De deelreacties van de onderdelen lopen als volgt:
Glycolyse]: C6Ha2O6 + 12NAD + 2ADP + 2P --> 2Pyrodruivensuiker + 12NADH2 + 2ATP
Decarboxylering: 2 Pyrodruivensuiker + 2HSCoA + 2NAD --> 2Acetyl-CoA + 2NADH2 + 2CO2
Citroenzuurcyclus: 2AcetylCoA + 6H2O + 6NAD + 2FAD + 2ADP + 2P --> 2CoA + 6NADH2 + 2FADH2 + 2ATP + 4CO2
Oxidatieve fosforylering: 10 NADH2 + 2FADH2 + 34ADP + 34 P + 6O2 --> 34ATP + 12H2O + 10NAD + 2FAD
De totaalreactie van de aërobe dissimilatie van glucose is: C6H12O6 + 6O2 + 38ADP + 38P --> 6CO2 + 6H2O + 38ATP
Dus glucose + 6 watermoleculen + 6 zuurstofmoleculen geeft 6 koolstofdioxidemoleculen + 12 watermoleculen + 38 eenheden energie.
[bewerk] Energie
De glycolyse kost 2 ATP, maar levert 4 ATP op. Daarnaast levert het ook nog eens 2 NADH op, die in de oxidatieve fosforylering ook nog eens 4 ATP opleveren. Deze 2 NADH levert maar 4 ATP op, omdat het transport naar de mitochondriën energie kost.
De oxidatieve carboxilatie of acetyl Co-enzym A levert 2 NADH op, die in de oxidatieve fosforylering 6 ATP opleveren.
De citroenzuurcyclus levert 2 ATP op, 6 NADH die in de oxidatieve fosforylering 18 ATP opleveren en 2 FADH2 die in de oxidatieve fosforylering 4 ATP opleveren.
Hieruit volgt dat de complete aerobe dissimilatie 36 ATP oplevert, in theorie tenminste. In de praktijk levert het bijna altijd minder op, omdat bijvoorbeeld het vervoer van de moleculen ook energie kost.
