Under aerob åndedrag oppnår celler energi i nærvær av oksygen gjennom en rekke reaksjoner kjent som sitronsyre-syklusen. Glukose gir et sentralt reaksjonsmellemprodukt som er nødvendig for at disse reaksjonene skal oppstå. Glukose er et seks-karbon sukker molekyl som brytes ned i to tre-karbon pyruvat molekyler. Disse pyruvatmolekylene, i nærvær av oksygen, kan komme inn i sitronsyre-syklusen og produsere en betydelig mengde energi for cellen.
glykolyse
Glukose kan oppnås direkte fra dietten eller ved nedbrytning av glykogen, en polymer av glukose molekyler. Under glykolyse metaboliseres glukose av cellen for å produsere energi. Glykolyse er ikke veldig effektiv når det gjelder energiproduksjon, men selve prosessen genererer en rekke mellomprodukter som kan brukes til andre prosesser. Et slikt mellomprodukt er pyruvat. I fravær av oksygen kan pyruvat omdannes til melkesyre eller alkohol gjennom en prosess kjent som fermentering. Imidlertid, i nærvær av oksygen, under aerob åndedrett, kan pyruvat komme inn i sitronsyre syklusen.
Sitronsyre-syklusen
Sitronsyresyklusen er en serie reaksjoner som til slutt produserer en betydelig mengde energi til cellen. Denne syklusen kan bare forekomme under aerobiske forhold - det vil si betingelser der tilstrekkelig oksygen er til stede.
I nærvær av oksygen kan pyruvatmolekylene dannet ved enden av glykolyse, komme inn i sitronsyre-syklusen ved å reagere med en forbindelse kalt acetyl-CoA. Under denne reaksjon slippes karbondioksid ut. Faktisk frigjøres karbondioksid i flere trinn under sitronsyre-syklusen. Dette er delvis en forklaring på hvorfor aerob åndedrett involverer å puste inn oksygen og puste ut karbondioksid.
Elektrontransportkjede
Per definisjon krever aerob åndedrett oksygen. Oksygen er nødvendig fordi det er nødvendig i elektrontransportkjeden.
Elektrontransportkjeden til en celle er en serie reaksjoner som parrer kjemiske reaksjoner mellom elektrondonorer og elektronacceptorer til overføring av protoner over en cellulær membran. Ved aerob åndedrett er oksygen den ultimate elektron-akseptoren.
Overføringen av elektroner skaper en protongradient. Når protonene beveger seg tilbake over membranen, strømmer nedover gradienten, oppstår energi i form av molekyler kalt ATP, eller adenosintri-fosfat.
Hvis det ikke er tilstede oksygen, kan ikke gradienten opprettes, og disse reaksjonene kan ikke forekomme.
glukose
Selv om glukose kan gi energi til cellen gjennom glykolyse, er denne prosessen ikke veldig effektiv. En inngang på to ATP-energimolekyler får reaksjonen startet, men til slutt er det bare fire ATP-energimolekyler opprettet.
Glukose gir en større rolle for mer effektiv energiproduksjon ved å gi pyruvatmolekylene for inngang i sitronsyre-syklusen. Ved slutten av sitronsyre-syklusen blir 36 ATP-energimolekyler opprettet for hvert glukosemolekyl som metaboliseres fullstendig.
Kilder til glukose
Glukose kan fås direkte fra dietten. Glukose er en seks-karbon monosakkarid sukker molekyl, også kjent som dextrose, eller enkelt bord sukker. Det er også en del av en lang kjede av energilagringsmolekyler kalt glykogen. Når celler trenger mer glukose for å produsere mer energi, kan glykogen brytes ned for å frigjøre individuelle glukosemonomerer, som deretter kan gå inn i glykolyseveien. Til slutt kan de resulterende pyruvatmolekylene komme inn i sitronsyre-syklusen, forutsatt at oksygen er tilstede.
