De biologiska mekanismerna för cellulär energiproduktion

Mänskliga celler kräver en konstant tillförsel av energi för att utföra vitala funktioner som tillväxt, reparation och rörelse. Denna energi kommer från näringsämnena i mat och bearbetas genom en rad metaboliska vägar för att skapa en användbar kemisk form.

Rollen för adenosintrifosfat (ATP)

ATP är den primära energivalutan som används av varje cell i människokroppen.
Energi lagras i ATP-molekylens kemiska bindningar.
När en cell kräver energi bryter den en fosfatbindning i ATP, frigör energi och bildar ADP (adenosindifosfat).
Celler återvinner ständigt ADP tillbaka till ATP med hjälp av energi från näringsämnen.

Primära näringskällor

Glukos: Ett enkelt socker som härrör från kolhydrater som fungerar som den mest omedelbara bränslekällan.
Fettsyror: De härrör från fetter och ger en tät och långvarig energiförsörjning.
Aminosyror: De härrör från proteiner och är i första hand byggstenar men kan användas för energi under svält.

Jämförelse av metaboliska energivägar

Pathway Stage	Mobilplats	Syrgaskrav	Primärenergiutbyte
Glykolys	Cytoplasma	Anaerob (inget syre)	Minimal (2 ATP)
Krebs cykel	Mitokondriell matris	Aerob (syre)	Minimal (2 ATP)
Elektrontransportkedja	Inre mitokondriemembran	Aerob (syre)	Maximal (30-32 ATP)

Stadier av cellandning

Glykolys: En glukosmolekyl bryts ner till två pyruvatmolekyler. Denna process sker i den geléliknande cytoplasman och kräver inte syre.
Krebs-cykeln: Pyruvat kommer in i mitokondrierna och genomgår en serie reaktioner som frigör koldioxid och fångar högenergielektroner.
Oxidativ fosforylering: Detta sista steg använder elektrontransportkedjan för att överföra elektroner till syre. Rörelsen av dessa elektroner driver produktionen av majoriteten av cellens ATP.

Alternativ energibearbetning

Om syre inte är tillgängligt utför celler fermentering för att producera små mängder energi.
Jäsning i mänskliga muskelceller resulterar i produktion av mjölksyra som en biprodukt.
Betaoxidation är den specifika process som används för att bryta ner fettsyror till enheter som kan komma in i Krebs-cykeln.