Εξίσωση για το μεταβολισμό της γλυκόζης

Τα κύτταρα στο σώμα σας μπορούν να σπάσουν ή να μεταβολίσουν τη γλυκόζη για να κάνουν την ενέργεια που χρειάζονται. Ωστόσο, αντί να απελευθερώνουν αυτήν την ενέργεια ως θερμότητα, τα κύτταρα αποθηκεύουν αυτήν την ενέργεια με τη μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης ή ATP. Το ATP λειτουργεί ως ένα είδος νομίσματος ενέργειας που διατίθεται σε μια βολική μορφή για την κάλυψη των αναγκών του κυττάρου.

Δεδομένου ότι η ανάλυση της γλυκόζης είναι μια χημική αντίδραση, μπορεί να περιγραφεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη χημική εξίσωση: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O, όπου απελευθερώνονται 2870 κιλά ενέργειας για κάθε γραμμομόριο γλυκόζης που μεταβολίζεται. Αν και αυτή η εξίσωση περιγράφει τη συνολική διαδικασία, η απλότητά της είναι παραπλανητική, γιατί κρύβει όλες τις λεπτομέρειες του τι πραγματικά συμβαίνει. Η γλυκόζη δεν μεταβολίζεται σε ένα μόνο βήμα. Αντ 'αυτού, το κύτταρο διασπά τη γλυκόζη σε μια σειρά μικρών βημάτων, καθένα από τα οποία απελευθερώνει ενέργεια. Οι χημικές εξισώσεις για αυτές εμφανίζονται παρακάτω.

Το πρώτο βήμα στον μεταβολισμό της γλυκόζης είναι η γλυκόλυση, μια διαδικασία δέκα βημάτων όπου ένα μόριο γλυκόζης είναι λύθηκε ή χωρίστηκε σε δύο σάκχαρα τριών άνθρακα τα οποία στη συνέχεια τροποποιούνται χημικά για να σχηματίσουν δύο μόρια πυροσταφυλικό. Η καθαρή εξίσωση για τη γλυκόλυση έχει ως εξής: C6H12O6 + 2 ADP + 2 [P] i + 2 NAD + -> 2 πυροσταφυλικό + 2 ATP + 2 NADH, όπου Το C6H12O6 είναι γλυκόζη, [P] i είναι φωσφορική ομάδα, το NAD + και το NADH είναι δέκτες / φορείς ηλεκτρονίων και το ADP είναι αδενοσίνη διφωσφορικό. Και πάλι, ενώ αυτή η εξίσωση δίνει τη συνολική εικόνα, κρύβει επίσης πολλές από τις βρώμικες λεπτομέρειες. δεδομένου ότι η γλυκόλυση είναι μια διαδικασία δέκα βημάτων, κάθε βήμα θα μπορούσε να περιγραφεί χρησιμοποιώντας μια ξεχωριστή χημική εξίσωση.

Το επόμενο βήμα στον μεταβολισμό της γλυκόζης είναι ο κύκλος του κιτρικού οξέος (που ονομάζεται επίσης κύκλος Krebs ή κύκλος τρικαρβοξυλικού οξέος). Κάθε ένα από τα δύο μόρια πυροσταφυλικού που σχηματίζεται από γλυκόλυση μετατρέπεται σε μια ένωση που ονομάζεται ακετύλιο CoA. μέσω μιας διαδικασίας 8 βημάτων, μπορούν να γραφτούν αυτές οι καθαρές χημικές εξισώσεις για τον κύκλο κιτρικού οξέος ως εξής: ακετύλιο CoA + 3 NAD + + Q + GDP + [P] i + 2 H2O -> CoA-SH + 3 NADH + 3 H + + QH2 + GTP + 2 CO2. Μια πληρέστερη περιγραφή όλων των σχετικών βημάτων είναι πέρα ​​από το πεδίο εφαρμογής αυτού του άρθρου. βασικά, ωστόσο, ο κύκλος του κιτρικού οξέος δωρίζει ηλεκτρόνια σε δύο μόρια φορέα ηλεκτρονίων, NADH και FADH2, τα οποία μπορούν στη συνέχεια να δωρίσουν αυτά τα ηλεκτρόνια σε άλλη διαδικασία. Παράγει επίσης ένα μόριο που ονομάζεται GTP και έχει παρόμοιες λειτουργίες με το ATP στο κελί.

Στο τελευταίο σημαντικό βήμα του μεταβολισμού της γλυκόζης, τα μόρια φορέα ηλεκτρονίων από τον κύκλο κιτρικού οξέος (NADH και FADH2) δίνουν τα ηλεκτρόνια τους στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, μια αλυσίδα πρωτεϊνών ενσωματωμένη στη μεμβράνη των μιτοχονδρίων στα κύτταρα σας. Τα μιτοχόνδρια είναι σημαντικές δομές που παίζουν βασικό ρόλο στο μεταβολισμό της γλυκόζης και στην παραγωγή ενέργειας. Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων τροφοδοτεί μια διαδικασία που οδηγεί τη σύνθεση του ATP από το ADP.

Τα συνολικά αποτελέσματα του μεταβολισμού της γλυκόζης είναι εντυπωσιακά. για κάθε μόριο γλυκόζης, το κύτταρο σας μπορεί να παράγει 38 μόρια ATP. Δεδομένου ότι χρειάζονται 30,5 κιλά ανά γραμμομόριο για τη σύνθεση του ATP, το κελί σας αποθηκεύει με επιτυχία το 40% της ενέργειας που απελευθερώνεται με τη διάσπαση της γλυκόζης. Το υπόλοιπο 60 τοις εκατό χάνεται ως θερμότητα. Αυτή η θερμότητα βοηθά στη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματός σας. Ενώ το 40 τοις εκατό μπορεί να ακούγεται σαν χαμηλό σχήμα, είναι πολύ πιο αποτελεσματικό από πολλά μηχανήματα που έχουν σχεδιαστεί από ανθρώπους. Ακόμα και τα καλύτερα αυτοκίνητα, για παράδειγμα, μπορούν να μετατρέψουν μόνο το ένα τέταρτο της ενέργειας που είναι αποθηκευμένη στη βενζίνη σε ενέργεια που κινεί το αυτοκίνητο.