In cellen van organismen worden voortdurend stoffen omgezet in andere stoffen. Dit proces, dat stofwisseling of metabolisme wordt genoemd, bestaat uit de assimilatie en de dissimilatie.
Bij assimilatie worden van kleinere moleculen, groter stoffen gemaakt zoals zetmeel en eiwitten. Hier is altijd energie bij nodig.
Bij dissimilatie worden moleculen afgebroken. Hierbij komt de energie vrij in de vorm van ATP. Dissimilatie met zuurstof wordt verbranding genoemd.
Het proces waar van koolstofdioxide en water, glucose wordt gemaakt, wordt koolstofassimilatie of ook wel fotosynthese genoemd. In cellen is glucose de belangrijkste brandstof. De mitochondriën spelen een belangrijke rol bij de verbranding van glucose.
Om te voorkomen dat alle energie in 1x vrij komt en als warmte(energie) verloren gaat, verloopt de dissimilatie in een aantal stappen.
• In de eerste stap wordt glucose gesplitst in twee moleculen pyrodruivenzuur. Dit wordt de glycolyse genoemd en dit vindt plaats in het cytoplasma. Hierbij wordt ATP gevormd en er komen ook energierijke elektronen vrij, die worden overgedragen aan NAD, waardoor NADH ontstaat. NADH brengt de elektronen naar plaatsen verderop in het dissimilatieproces.
• In de tweede stap worden pyrodruivenzuur-moleculen verder afgebroken in de vloeistof van de mitochondriën. CO2 wordt afgesplitst. Er ontstaat NADH en er worden acetyl Co-enzym A moleculen gevormd. In de krebscyclus, ook wel citroenzuurcyclus genoemd, worden de acetyl Co-enzym A-moleculen afgebroken tot ATP, NADH en FADH2.
• Dan vindt de laatste stap van de dissimilatie plaats: de oxidatieve fosforylering. De NADH en FADH2 die bij de glycolyse en bij de citroenzuurcyclus zijn ontstaan, bevatten energierijke elektronen. De elektronen worden in een keten van reacties doorgegeven via eiwitten die in het binnenste membraan van de mitochondriën liggen: de elektronentransportketen. Telkens komt er een beetje energie vrij. Dit wordt gebruikt om H+-ionen door het membraan te vervoeren. Het concentratieverschil dat hierdoor ontstaat, levert de energie om ATP te vormen. Ook wordt er water gevormd. In totaal levert de dissimilatie van glucose 38 ATP op. De ATP kan de energie overbrengen naar plaatsen waar energie nodig is, zoals bij de assimilatie, transport van stoffen en beweging.
