Glükoos on kuue süsinikuga suhkur, mida saab sisse võtta või otse kehasse manustada, kuid on sagedamini süsivesikute, valkude või rasvade kompleksse ainevahetuse kõrvalprodukt. Glükoosi võib kasutada glükogeeni ja muude säilitamiskütuste sünteesimiseks või lagundada edasi, et anda energiat metaboolseteks protsessideks, rea reaktsioonideks, mida ühiselt nimetatakse rakuhingamiseks. Glükoosi lagunemise etapid võib jagada nelja erinevasse faasi.
Glükolüüs
Glükoosi esialgne lagunemine toimub raku tsütoplasmas. See on rakuhingamise anaeroobne reaktsioon, mis tähendab, et see ei vaja hapnikku. Siin metaboliseeritakse kaheksa üksiku reaktsiooni seerias kuue süsinikuga glükoosimolekul, kasutades kahte adenosiintrifosfaadi (ATP) molekuli, moodustades kaks kolme süsinikuga püruvaadi molekuli, kaks H2O (vee) molekulid ja neli ATP molekuli kahe ATP molekuli puhaskasumi saamiseks. ATP on inimese ainevahetuse peamine energiaallikas.
Ettevalmistav reaktsioon
See reaktsioon toimub rakkude mitokondrite maatriksis ehk sisemuses. Siin ühendatakse glükolüüsil saadud kaks püruvaadi molekuli kahe koensüüm A (CoA) molekuliga, et saada kaks atsetüül-CoA molekuli ja kaks süsinikdioksiidi (CO
2) molekulid. See reaktsioon toimub ühes etapis ja on sarnaselt glükolüüsiga anaeroobne.Sidrunhappe tsükkel
Seda nimetatakse ka trikarboksüülhappe (TCA) tsükliks või Krebsi tsükliks, see anaeroobsete reaktsioonide seeria, nagu ka ettevalmistav reaktsioon, toimub mitokondriaalmaatriksis. Siin kombineeruvad ettevalmistavas reaktsioonis olevad kaks atsetüül-CoA molekuli paljude fosfaadi- ja nukleotiidikomponentidega, saades kaks ATP-d, neli CO2-d ja hulga nukleotiidi vaheühendeid. Need vahendajad on kriitiliselt olulised aeroobses hingamises, mis toimub glükoosi lagunemise järgmises faasis.
Elektroni transpordikett
Selles etapis, mis toimub mitokondrite sisemembraanidel, siseneb hapnik lõpuks pildile. Selle skeemi transporteriteks on NAD ja FAD molekulid, eespool nimetatud nukleotiidide vahendajad. Kuue hapniku molekuli juuresolekul viiakse prootonid NAD-st ja FAD-st teistele NAD- ja FAD-molekulidele ahelas, võimaldades ATP-d ekstraheerida erinevates punktides. Tulemuseks on 34 ATP molekuli juurdekasv.
Pange tähele, et pärast seda etappi on üldine keemiline reaktsioon glükolüüsi jaoks täielik:
C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + 38 ATP
Millisel glükoosi lagunemisproduktil on kõige rohkem energiat?
On selge, et kahe glükolüüsi teel saadud ATP, kahe sidrunhappetsükli ja 34 elektroniga transpordiahel glükoosi molekuli kohta, on elektroni transpordiahel ülekaalukalt kõige rohkem energiat tootvad. Seetõttu ei saa inimestel pikka aega hapnikupuudust kaotada ja miks ei saa väga kõrge intensiivsusega (anaeroobseid) treeninguid teha hoitud kauem kui mõni minut: Enamik füsioloogilisi funktsioone sõltub elektronitranspordi kindlast kasutamisest kett.