Sisältö
Kehosi solut voivat hajottaa tai metaboloida glukoosia tuottamaan tarvitsemansa energian. Sen sijaan, että vain vapautettaisiin tämä energia lämmönä, solut kuitenkin varastoivat tämän energian adenosiinitrifosfaatin tai ATP: n muodossa; ATP toimii eräänlaisena energiavaluuttana, joka on saatavana sopivassa muodossa vastaamaan solujen tarpeita.
Yleinen kemiallinen yhtälö
Koska glukoosin hajoaminen on kemiallinen reaktio, se voidaan kuvata seuraavalla kemiallisella yhtälöllä: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O, jossa 2870 kilojoulea energiaa vapautuu jokaisesta metaboloidun glukoosin moolia kohti. Vaikka tämä yhtälö kuvaakin koko prosessia, sen yksinkertaisuus on petollinen, koska se piilottaa kaikki tosiasiallisesti tapahtuvan yksityiskohdat. Glukoosi ei metaboloitu yhdessä vaiheessa. Sen sijaan solu hajottaa glukoosin sarjassa pieniä vaiheita, joista jokainen vapauttaa energiaa. Näiden kemialliset yhtälöt ilmestyvät alla.
Glykolyysivaiheen
Ensimmäinen vaihe glukoosimetaboliossa on glykolyysi, kymmenenvaiheinen prosessi, jossa glukoosimolekyyli hapetetaan tai jaetaan kahteen kolmehiiliseen sokeriin, jotka sitten muutetaan kemiallisesti muodostamaan kaksi pyruvaattimolekyyliä. Glykolyysiyhtälön nettoyhtälö on seuraava: C6H12O6 + 2 ADP + 2 i + 2 NAD + -> 2 pyruvaatti + 2 ATP + 2 NADH, missä C6H12O6 on glukoosi, i on fosfaattiryhmä, NAD + ja NADH ovat elektroneja / kantajia ja ADP on adenosiinidifosfaatti. Vaikka tämä yhtälö antaa kokonaiskuvan, se peittää myös paljon likaisia yksityiskohtia; koska glykolyysi on kymmenen vaiheen prosessi, jokaista vaihetta voitaisiin kuvata käyttämällä erillistä kemiallista yhtälöä.
Sitruunahapposykli
Seuraava vaihe glukoosimetaboliossa on sitruunahapposykli (jota kutsutaan myös Krebs-jaksoksi tai trikarboksyylihapposykliksi). Kumpikin glykolyysiin muodostetusta pyruvaatin molekyylistä muunnetaan yhdisteeksi, jota kutsutaan asetyyli-CoA: ksi; 8-vaiheisen prosessin avulla nämä Sitruunahapposyklin kemiallinen nettoyhtälö voidaan kirjoittaa seuraavasti: asetyyli-CoA + 3 NAD + + Q + BK + + + H2O -> CoA-SH + 3 NADH + 3 H + + QH2 + GTP + 2 CO2. Tarkempi kuvaus kaikista vaiheista on tämän artikkelin ulkopuolella. pohjimmiltaan sitruunahapposykli kuitenkin luovuttaa elektroneja kahdelle elektronikantoainemolekyylille, NADH: lle ja FADH2: lle, jotka voivat sitten luovuttaa nämä elektronit toiseen prosessiin. Se tuottaa myös molekyylin nimeltä GTP, jolla on samanlaisia toimintoja kuin ATP: llä solussa.
Oksidatiivinen fosforylaatio
Viimeisessä päävaiheessa glukoosimetaboliossa sitruunahapposyklin elektronin kantajamolekyylit (NADH ja FADH2) luovuttavat elektroninsa elektronien kuljetusketjuun, proteiiniketjuun, joka on upotettu solujen mitokondrioiden kalvoon. Mitokondriat ovat tärkeitä rakenteita, joilla on avainrooli glukoosin metaboliassa ja energian tuotannossa. Elektronien kuljetusketju ohjaa prosessia, joka ohjaa ATP: n synteesiä ADP: stä.
tehosteet
Glukoosimetabolian kokonaistulokset ovat vaikuttavia; Jokaisesta glukoosimolekyylistä solusi voi tehdä 38 ATP-molekyyliä. Koska ATP: n syntetisointi vie 30,5 kilojoulaa per mooli, solusi tallentaa onnistuneesti 40 prosenttia vapautetusta energiasta hajottamalla glukoosia. Loput 60 prosenttia menetetään lämmönä; tämä lämpö auttaa pitämään kehon lämpötilan. Vaikka 40 prosenttia saattaa kuulostaa matalalta luvulta, se on huomattavasti tehokkaampi kuin monet ihmisten suunnittelemat koneet. Esimerkiksi jopa parhaat autot voivat muuntaa vain neljänneksen bensiinissä varastoidusta energiasta autoa liikuttavaksi energiaksi.