Glukóza je cukr se šesti uhlíky, který lze přijímat nebo dávkovat přímo do těla, ale je častěji vedlejším produktem komplexního metabolismu sacharidů, bílkovin nebo tuků. Glukóza může být použita k syntéze glykogenu a jiných zásobních paliv nebo dále rozložena, aby poskytla energii pro metabolické procesy, což je řada reakcí souhrnně označovaných jako buněčné dýchání. Fáze rozpadu glukózy lze rozdělit do čtyř odlišných fází.
Glykolýza
Počáteční rozklad glukózy nastává v buněčné cytoplazmě. Jedná se o anaerobní reakci buněčného dýchání, což znamená, že nevyžaduje kyslík. Tady, v sérii osmi jednotlivých reakcí, je molekula glukózy se šesti uhlíky metabolizována pomocí dvou molekul adenosintrifosfátu (ATP) za vzniku dvou molekul pyruvátu se třemi uhlíky, dvou H2Molekuly O (voda) a čtyři molekuly ATP pro čistý zisk dvou molekul ATP. ATP je primárním zdrojem energie v lidském metabolismu.
Přípravná reakce
K této reakci dochází v matrici nebo uvnitř mitochondrií buněk. Zde jsou dvě molekuly pyruvátu z glykolýzy kombinovány se dvěma molekulami koenzymu A (CoA) za vzniku dvou molekul acetyl-CoA a dvou oxidu uhličitého (CO
2) molekuly. Tato reakce probíhá v jediném kroku a je stejně jako glykolýza anaerobní.Cyklus kyseliny citronové
Také se nazývá cyklus trikarboxylové kyseliny (TCA) nebo Krebsův cyklus, tato řada anaerobních reakcí, stejně jako přípravná reakce, probíhá v mitochondriální matrici. Zde se dvě molekuly acetyl-CoA z přípravné reakce spojí s řadou fosfátových a nukleotidových složek, čímž se získá dva ATP, čtyři CO2 a řada zprostředkovatelů nukleotidů. Tito zprostředkovatelé jsou kritičtí při aerobním dýchání, ke kterému dochází v další fázi rozpadu glukózy.
Elektronový dopravní řetězec
V tomto kroku, který se projevuje na vnitřních membránách mitochondrií, nakonec vstupuje do obrazu kyslík. Transportéry v tomto schématu jsou molekuly NAD a FAD, nukleotidových zprostředkovatelů uvedených výše. V přítomnosti šesti molekul kyslíku protony procházejí z NAD a FAD do dalších molekul NAD a FAD dolů po řetězci, což umožňuje ATP extrahovat v různých bodech. Čistým výsledkem je zisk 34 molekul ATP.
Všimněte si, že po této fázi se celková chemická reakce pro glykolýzu jeví jako úplná:
C6H12Ó6 + 6O2 -> 6CO2 + 6 hodin2O + 38 ATP
Který produkt rozkladu glukózy má nejvíce energie?
Je zřejmé, že se dvěma ATP z glykolýzy, dvěma z cyklu kyseliny citronové a 34 z elektronu transportní řetězec na molekulu glukózy, elektronový transportní řetězec je zdaleka nejvíce vyrábějící energii. To je důvod, proč lidé nemohou být dlouho zbaveni kyslíku a proč nemůže být velmi intenzivní (anaerobní) cvičení udržováno déle než několik minut: Většina fyziologických funkcí závisí na stálém používání transportu elektronů řetěz.