Av Liz Veloz – Uppdaterad 30 augusti 2022
Cellulär andning är hörnstenen i cellulär energiproduktion. Genom att oxidera glukos till koldioxid och vatten genererar celler adenosintrifosfat (ATP), den universella energivalutan. Syre är den slutliga elektronacceptorn, vilket gör andning till en kontrollerad "brinnande" reaktion som frigör användbar energi.
Varje cell förlitar sig på ATP för att utföra livsuppehållande funktioner. Om cellerna inte kontinuerligt fyller på ATP genom andning, skulle vi förbruka nästan hela vår kroppsvikt i ATP inom en enda dag.
Cellulär andning utvecklas i tre hårt reglerade faser:glykolys, citronsyracykeln (Krebs) och oxidativ fosforylering.
Enzymer är specialiserade proteiner som påskyndar kemiska reaktioner utan att konsumeras. Varje andningssteg orkestreras av en distinkt uppsättning enzymer som underlättar överföringen av elektroner – redoxreaktioner – där en molekyl oxideras och en annan reduceras.
Den första fasen inträffar i cytoplasman och omfattar nio enzymkatalyserade reaktioner. Nyckelaktörer inkluderar dehydrogenasfamiljen och koenzymet NAD⁺. Dehydrogenaser oxiderar glukos, strippar två elektroner och överför dem till NAD⁺, som blir NADH. Denna process klyver glukos till två pyruvatmolekyler som går vidare till nästa steg.
I mitokondrierna – ofta kallade cellens kraftverk – omvandlas pyruvat till acetyl-CoA, ett högenergisubstrat. Mitokondriella enzymer driver sedan en serie reaktioner som omordnar bindningar och utför ytterligare redoxöverföringar. Varje varv i cykeln ger NADH, FADH₂ och en liten mängd ATP, och det frigör CO₂ som en avfallsprodukt.
Det sista steget sker över det inre mitokondriella membranet. Syre fungerar som den terminala elektronacceptorn och driver en kedja av elektronbärare. Den resulterande protongradienten driver ATP-syntas och producerar upp till 38 ATP-molekyler per glukosmolekyl – en anmärkningsvärd effektivitet för ett biologiskt system.
