ما هي المراحل الأربع لانهيار الجلوكوز الكامل؟

الجلوكوز عبارة عن سكر مكون من ستة كربون يمكن تناوله أو ضخه مباشرة في الجسم ، ولكنه غالبًا ما يكون منتجًا ثانويًا للكربوهيدرات المعقدة أو البروتين أو التمثيل الغذائي للدهون. يمكن استخدام الجلوكوز لتخليق الجليكوجين وأنواع وقود التخزين الأخرى أو تقسيمه بشكل أكبر لتوفير الطاقة لعمليات التمثيل الغذائي ، وهي سلسلة من التفاعلات تسمى التنفس الخلوي مجتمعة. يمكن تقسيم مراحل انهيار الجلوكوز إلى أربع مراحل متميزة.

يحدث الانهيار الأولي للجلوكوز في سيتوبلازم الخلية. هذا رد فعل لاهوائي للتنفس الخلوي ، مما يعني أنه لا يحتاج إلى أكسجين. هنا ، في سلسلة من ثمانية تفاعلات فردية ، يتم استقلاب جزيء جلوكوز مكون من ستة كربون باستخدام جزيئي أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) لتكوين جزيئين من ثلاثة كربون بيروفات ، اثنان H₂جزيئات O (الماء) وأربعة جزيئات ATP لكسب صافٍ لاثنين من جزيئات ATP. ATP هو مصدر رئيسي للطاقة في التمثيل الغذائي البشري.

يحدث هذا التفاعل في المصفوفة ، أو داخل ميتوكوندريا الخلايا. هنا ، يتم دمج جزيئي البيروفات الناتج عن تحلل السكر مع جزيئين من الإنزيم المساعد A (CoA) لإنتاج جزيئين من أسيتيل CoA واثنين من ثاني أكسيد الكربون (CO).

تسمى أيضًا دورة حمض الكربوكسيل (TCA) أو دورة كريبس ، تحدث هذه السلسلة من التفاعلات اللاهوائية ، مثل التفاعل التحضيري ، في مصفوفة الميتوكوندريا. هنا ، يتحد جزيئي أسيتيل CoA من التفاعل التحضيري مع عدد من مكونات الفوسفات والنيوكليوتيدات لإنتاج اثنين من ATP وأربعة CO2 وعدد من وسطاء النيوكليوتيدات. هؤلاء الوسطاء مهمون في التنفس الهوائي الذي يحدث في المرحلة التالية من انهيار الجلوكوز.

في هذه الخطوة ، التي تظهر على الأغشية الداخلية للميتوكوندريا ، يدخل الأكسجين أخيرًا إلى الصورة. الناقلات في هذا المخطط هي جزيئات NAD و FAD ، وسطاء النيوكليوتيدات المذكورة أعلاه. في وجود ستة جزيئات أكسجين ، يتم تمرير البروتونات من NAD و FAD إلى جزيئات NAD و FAD الأخرى أسفل السلسلة ، مما يسمح باستخراج ATP في نقاط مختلفة. النتيجة الصافية هي ربح 34 جزيء ATP.

لاحظ أنه بعد هذه المرحلة ، يظهر التفاعل الكيميائي الشامل لتحلل السكر مكتملاً:

ج₆ح₁₂ا₆ + 6O₂ -> 6CO₂ + 6 ح₂O + 38 ATP

بوضوح ، مع اثنين من ATP من تحلل السكر ، واثنان من دورة حمض الستريك و 34 من الإلكترون سلسلة النقل لكل جزيء من الجلوكوز ، فإن سلسلة نقل الإلكترون هي الأكثر بكثير منتجة للطاقة. هذا هو السبب في أنه لا يمكن حرمان البشر من الأكسجين لفترة طويلة ، ولماذا لا يمكن ممارسة التمارين عالية الكثافة (اللاهوائية) الحفاظ عليها لأكثر من بضع دقائق: تعتمد معظم الوظائف الفسيولوجية على الاستخدام المطرد لنقل الإلكترون سلسلة.