Глюкозата е шествъглеродна захар, която може да се поглъща или влива директно в тялото, но по-често е страничен продукт от сложния метаболизъм на въглехидрати, протеини или мазнини. Глюкозата може да се използва за синтезиране на гликоген и други горива за съхранение или да се разгради допълнително, за да осигури енергия за метаболитните процеси, поредица от реакции, обобщено наречени клетъчно дишане. Етапите на разграждане на глюкозата могат да бъдат разделени на четири отделни фази.
Гликолиза
Първоначалното разграждане на глюкозата се случва в клетъчната цитоплазма. Това е анаеробна реакция на клетъчното дишане, което означава, че не се нуждае от кислород. Тук, в поредица от осем отделни реакции, шест въглеродна глюкозна молекула се метаболизира с помощта на две молекули аденозин трифосфат (АТФ), за да образува две тривъглеродни пируватни молекули, две Н2O (водни) молекули и четири ATP молекули за нетна печалба от две ATP молекули. АТФ е основен източник на енергия в човешкия метаболизъм.
Подготвителната реакция
Тази реакция възниква в матрикса или вътрешността на митохондриите на клетките. Тук двете молекули на пируват от гликолизата се комбинират с две молекули на коензим А (CoA), за да се получат две молекули ацетил-CoA и две въглеродни диоксиди (CO2) молекули. Тази реакция протича в една стъпка и подобно на гликолизата е анаеробна.
Цикълът на лимонената киселина
Наричан още цикъл на трикарбоксилната киселина (TCA) или цикъл на Кребс, тази поредица от анаеробни реакции, подобно на подготвителната реакция, се провеждат в митохондриалната матрица. Тук двете ацетил-КоА молекули от подготвителната реакция се комбинират с редица фосфатни и нуклеотидни компоненти, за да се получат два АТФ, четири СО2 и редица нуклеотидни посредници. Тези посредници са от решаващо значение при аеробното дишане, което се случва в следващата фаза на разграждането на глюкозата.
Електронната транспортна верига
В тази стъпка, която се появява върху вътрешните мембрани на митохондриите, кислородът най-накрая влиза в картината. Транспортерите в тази схема са молекули на NAD и FAD, нуклеотидните посредници, отбелязани по-горе. В присъствието на шест кислородни молекули протоните се предават от NAD и FAD към други молекули NAD и FAD по веригата, което позволява АТФ да бъде извлечен в различни точки. Нетният резултат е печалба от 34 АТФ молекули.
Имайте предвид, че след този етап цялостната химическа реакция за гликолиза изглежда завършена:
° С6З.12О6 + 6O2 -> 6CO2 + 6Н2O + 38 ATP
Кой продукт от разграждането на глюкозата има най-много енергия?
Ясно е, че с два АТФ от гликолиза, два от цикъла на лимонената киселина и 34 от електрона транспортна верига на молекула глюкоза, електронната транспортна верига е най-много производство на енергия. Ето защо хората не могат да бъдат лишени от кислород за дълго и защо упражненията с много висока интензивност (анаеробни) не могат да бъдат поддържа се повече от няколко минути: Повечето физиологични функции зависят от постоянното използване на електронния транспорт верига.