Клетките в тялото ви могат да разграждат или метаболизират глюкозата, за да произвеждат необходимата им енергия. Вместо просто да отделят тази енергия като топлина, клетките обаче съхраняват тази енергия под формата на аденозин трифосфат или АТФ; АТФ действа като вид енергийна валута, която се предлага в удобна форма, за да отговори на нуждите на клетката.
Цялостно химическо уравнение
Тъй като разграждането на глюкозата е химическа реакция, тя може да бъде описана, като се използва следното химическо уравнение: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O, където за всеки мол глюкоза се отделят 2870 килоджаула енергия метаболизиран. Въпреки че това уравнение описва цялостния процес, неговата простота е измамна, защото крие всички подробности за това, което наистина се случва. Глюкозата не се метаболизира в една стъпка. Вместо това клетката разгражда глюкозата в поредица от малки стъпки, всяка от които отделя енергия. Химичните уравнения за тях се появяват по-долу.
Гликолиза
Първата стъпка в метаболизма на глюкозата е гликолизата, десетстепенен процес, при който е молекула глюкоза лизиран или разделен на две тривъглеродни захари, които след това са химически променени, за да образуват две молекули от пируват. Нетното уравнение за гликолиза е както следва: C6H12O6 + 2 ADP + 2 [P] i + 2 NAD + -> 2 пируват + 2 ATP + 2 NADH, където C6H12O6 е глюкоза, [P] i е фосфатна група, NAD + и NADH са електронни акцептори / носители, а ADP е аденозин дифосфат. Отново, докато това уравнение дава цялостната картина, то също така крие много мръсни детайли; тъй като гликолизата е десетстепенен процес, всяка стъпка може да бъде описана с помощта на отделно химично уравнение.
Цикъл на лимонена киселина
Следващата стъпка в метаболизма на глюкозата е цикълът на лимонената киселина (наричан още цикъл на Кребс или цикълът на трикарбоксилната киселина). Всяка от двете молекули пируват, образувани чрез гликолиза, се превръща в съединение, наречено ацетил КоА; чрез 8-стъпков процес могат да бъдат написани тези нетни химични уравнения за цикъла на лимонената киселина както следва: ацетил CoA + 3 NAD + + Q + GDP + [P] i + 2 H2O -> CoA-SH + 3 NADH + 3 H + + QH2 + GTP + 2 CO2. По-пълно описание на всички участващи стъпки е извън обхвата на тази статия; по същество обаче цикълът на лимонената киселина дарява електрони на две молекули носители на електрони, NADH и FADH2, които след това могат да дарят тези електрони на друг процес. Той също така произвежда молекула, наречена GTP, която има функции, подобни на ATP в клетката.
Окислително фосфорилиране
В последната голяма стъпка в метаболизма на глюкозата молекулите на електрононосители от цикъла на лимонената киселина (NADH и FADH2) даряват техните електрони към електронната транспортна верига, верига от протеини, вградени в мембраната на митохондриите във вашите клетки. Митохондриите са важни структури, които играят ключова роля в метаболизма на глюкозата и в генерирането на енергия. Електронната транспортна верига задвижва процес, който задвижва синтеза на АТФ от ADP.
Ефекти
Общите резултати от метаболизма на глюкозата са впечатляващи; за всяка молекула глюкоза, вашата клетка може да произведе 38 молекули АТФ. Тъй като са необходими 30,5 килоджаула на мол, за да се синтезира АТФ, вашата клетка успешно съхранява 40 процента от енергията, освободена от разграждането на глюкозата. Останалите 60 процента се губят като топлина; тази топлина помага да поддържате телесната си температура. Макар че 40 процента може да звучи като ниска цифра, това е значително по-ефективно от много машини, проектирани от хора. Дори и най-добрите автомобили, например, могат да преобразуват само една четвърт от енергията, съхранявана в бензина, в енергия, която движи автомобила.
