de specifieke Energieweg die een cel gebruikt, hangt grotendeels af van de vraag of die cel een eukaryote of een prokaryote is. Eukaryotic cellen gebruiken drie belangrijke processen om de energie die in de chemische banden van voedselmoleculen wordt gehouden om te zetten in meer gemakkelijk bruikbare vormen — vaak energierijke dragermoleculen. Adenosine 5 ‘ – trifosfaat, of ATP, is de overvloedigste molecule van de energiedrager in cellen. Deze molecule wordt gemaakt van anitrogenbasis( adenine), een ribosesuiker, en drie fosfaatgroepen., Het woord adenosinere verwijst naar de adenine plus de ribose suiker. De binding tussen het tweede en derde fosfaat is een hoog-energetische binding (Figuur 5).
het eerste proces in de eukaryotische Energieweg is glycolyse, wat letterlijk “suikersplitsing” betekent.”Tijdens de glycolyse worden enkele moleculen glucose gesplitst en uiteindelijk omgezet in twee moleculen van een stof genaamd pyruvaat; omdat elke glucose zes koolstofatomen bevat, bevat elk resulterend pyruvaat slechts drie koolstofatomen. Glycolyse is eigenlijk een reeks van tien chemische reacties die de input van twee ATP moleculen vereist., Deze input wordt gebruikt om vier nieuwe ATP molecules te produceren, wat betekent dat de glycolyse in een netto aanwinst van twee ATPs resulteert. Twee NADH molecules worden ook geproduceerd; deze molecules dienen als elektronendragers voor andere biochemische reacties in de cel.
glycolyse is een oude, belangrijke ATP-producerende route die voorkomt in bijna alle cellen, zowel eukaryoten als prokaryoten. Dit proces, dat ook bekend staat als fermentatie, vindt plaats in het cytoplasma en vereist geen zuurstof. Nochtans, hangt het lot van pyruvate tijdens glycolyse wordt geproduceerd af van of zuurstof aanwezig is., Bij afwezigheid van zuurstof kan het pyruvaat niet volledig worden geoxideerd tot kooldioxide, waardoor verschillende tussenproducten ontstaan. Bijvoorbeeld, wanneer de zuurstofniveaus laag zijn, vertrouwen de skeletspiercellen op glycolyse om aan hun intense energiebehoeften te voldoen. Dit vertrouwen op glycolyse resulteert in de opbouw van een tussenproduct bekend als melkzuur, die ervoor kan zorgen dat de spieren van een persoon te voelen alsof ze “in brand.”Evenzo, gist, dat is een eencellige eukaryote, produceert alcohol (in plaats van kooldioxide) in zuurstof-deficiënte instellingen.,
daarentegen worden, wanneer zuurstof beschikbaar is, de pyruvaten die door glycolyse worden geproduceerd, de input voor het volgende deel van de eukaryotische Energieweg. Tijdens dit stadium, gaat elk pyruvate molecuul in het cytoplasma mitochondrion in, waar het in acetyl CoA, een twee-koolstof energiedrager wordt omgezet, en zijn derde koolstof combineert met zuurstof en als kooldioxide wordt vrijgegeven. Tegelijkertijd wordt ook een NADH-drager gegenereerd. Acetyl CoA gaat dan een weg genoemd de citroenzuurcyclus in, die het tweede belangrijke energieproces is dat door cellen wordt gebruikt., De acht-stap citroenzuurcyclus produceert drie meer NADH molecules en twee andere dragermolecules: FADH2 en GTP (Figuur 6, Midden).
het derde belangrijke proces in de eukaryotische Energieweg omvat een elektrontransportketen, gekatalyseerd door verschillende eiwitcomplexen in het mitochondrionale binnenmembraan., Dit proces, genoemd oxidatieve phosphorylation, brengt elektronen van NADH en FADH2 door de membraaneiwitcomplexen, en uiteindelijk aan zuurstof over, waar zij zich combineren om water te vormen. Aangezien elektronen door de eiwitcomplexen in de ketting reizen, vormt een gradiënt van waterstofionen, of protonen, over het mitochondrial membraan. De cellen benutten de energie van deze protongradiënt om drie extra ATP molecules voor elk elektron te creëren dat langs de ketting reist., Over het geheel genomen levert de combinatie van de citroenzuurcyclus en oxidatieve fosforylering veel meer energie op dan fermentatie – 15 keer meer energie per glucosemolecuul! Samen, worden deze processen die binnen mitochondion, de citroenzuurcyclus en oxydatieve phosphorylation voorkomen, genoemd ademhaling, een term die voor processen wordt gebruikt die de opname van zuurstof en de productie van kooldioxide koppelen (Figuur 6).
de elektronentransportketen in het mitochondriale membraan is niet de enige die energie genereert in levende cellen., In planten en andere fotosynthetische cellen hebben chloroplasten ook een elektronentransportketen die zonne-energie oogst. Hoewel ze geen mithcondria of chloroplatss bevatten, hebben prokaryoten andere soorten energieopbrengende elektronentransportketens binnen hun plasmamembranen die ook energie opwekken.