Cellulaire ademhaling is het proces waarbij cellen energie genereren door organische moleculen af ​​te breken in aanwezigheid van zuurstof. Zonder zuurstof kan dit proces niet plaatsvinden en zullen de cellen uiteindelijk afsterven. Enkele van de processen die zouden worden beïnvloed door een gebrek aan zuurstof zijn onder meer:

1. ATP-productie: Cellulaire ademhaling genereert adenosinetrifosfaat (ATP), de primaire energievaluta van cellen. Zonder zuurstof wordt de ATP-productie ernstig belemmerd, wat leidt tot energie-uitputting en uiteindelijk het stilleggen van cellulaire processen.

2. Glucosemetabolisme: Tijdens cellulaire ademhaling wordt glucose, een eenvoudige suiker, afgebroken tot kooldioxide en water om energie vrij te maken. Bij gebrek aan zuurstof kan glucose niet volledig worden gemetaboliseerd, wat resulteert in de ophoping van melkzuur, een afvalproduct dat spiervermoeidheid en krampen kan veroorzaken.

3. Vet- en eiwitmetabolisme: Naast glucose kunnen cellen ook lipiden en eiwitten gebruiken als energiebronnen via processen zoals bèta-oxidatie en aminozuurkatabolisme. Deze processen zijn echter ook afhankelijk van zuurstof en zullen bij afwezigheid ervan worden belemmerd.

4. Oxidatieve fosforylering: Oxidatieve fosforylering is de laatste fase van cellulaire ademhaling, waarin het grootste deel van het ATP wordt gegenereerd. Het omvat de overdracht van elektronen langs de elektronentransportketen en vereist zuurstof als de uiteindelijke elektronenacceptor. Zonder zuurstof kan er geen oxidatieve fosforylering plaatsvinden, wat leidt tot een diepgaande afname van de ATP-productie.

5. Elektronentransportketen: De elektronentransportketen is een reeks eiwitcomplexen in de mitochondriën die de overdracht van elektronen van NADH en FADH2 naar zuurstof vergemakkelijken. Het gebrek aan zuurstof verstoort dit proces, waardoor de stroom van elektronen wordt geremd en er een elektrochemische gradiënt ontstaat die de ATP-synthese aandrijft.

6. Mitochondriale functie: Mitochondria zijn de primaire organellen die verantwoordelijk zijn voor cellulaire ademhaling. De afwezigheid van zuurstof brengt de mitochondriale functie ernstig in gevaar, wat leidt tot de verstoring van verschillende cellulaire processen, waaronder energieproductie, calciumhomeostase en de vorming van reactieve zuurstofsoorten (ROS).

De effecten van zuurstofgebrek variëren afhankelijk van de ernst en de duur van de gebeurtenis. Cellen kunnen korte perioden van zuurstofgebrek verdragen, maar langdurige hypoxie of anoxie (volledig zuurstofgebrek) kan onomkeerbare schade veroorzaken en tot celdood leiden.