Mitkä ovat täydellisen glukoosin hajoamisen neljä vaihetta?

Glukoosi on kuuden hiilen sokeri, jota voidaan syödä tai infusoida suoraan kehoon, mutta se on usein monimutkaisen hiilihydraatti-, proteiini- tai rasva-aineenvaihdunnan sivutuote. Glukoosia voidaan käyttää glykogeenin ja muiden varastointipolttoaineiden syntetisointiin tai hajottaa edelleen tuottamaan energiaa aineenvaihduntaan, sarja reaktioita, joita kutsutaan yhteisesti soluhengitykseksi. Glukoosin hajoamisen vaiheet voidaan jakaa neljään erilliseen vaiheeseen.

Glukoosin alkuperäinen hajoaminen tapahtuu solusytoplasmassa. Tämä on anaerobinen soluhengityksen reaktio, mikä tarkoittaa, että se ei vaadi happea. Tässä kahdeksan yksittäisen reaktion sarjassa kuuden hiilen glukoosimolekyyli metaboloituu käyttämällä kahta adenosiinitrifosfaatti (ATP) -molekyyliä, jolloin muodostuu kaksi kolmen hiilen pyruvaattimolekyyliä, kaksi H₂O (vesi) molekyylit ja neljä ATP-molekyyliä kahden ATP-molekyylin nettovoittoon. ATP on ensisijainen energialähde ihmisen aineenvaihdunnassa.

Tämä reaktio tapahtuu solujen mitokondrioiden matriisissa tai sisätiloissa. Tässä glykolyysissä olevat kaksi pyruvaattimolekyyliä yhdistetään kahden koentsyymi A (CoA) -molekyylin kanssa kahden asetyyli-CoA-molekyylin ja kahden hiilidioksidin (CO₂) molekyylejä. Tämä reaktio tapahtuu yhdessä vaiheessa ja on glykolyysin tavoin anaerobinen.

Tätä kutsutaan myös trikarboksyylihapposykliksi (TCA) tai Krebsin sykliksi, tämä anaerobisten reaktioiden sarja, kuten valmisteleva reaktio, tapahtuu mitokondrioiden matriisissa. Tässä valmistavan reaktion kaksi asetyyli-CoA-molekyyliä yhdistyvät useiden fosfaatti- ja nukleotidikomponenttien kanssa, jolloin saadaan kaksi ATP: tä, neljä CO2: ta ja useita nukleotidivälittäjiä. Nämä välittäjät ovat kriittisiä aerobisessa hengityksessä, joka tapahtuu glukoosin hajoamisen seuraavassa vaiheessa.

Tässä vaiheessa, joka esiintyy mitokondrioiden sisäkalvoissa, happi pääsee lopulta kuvaan. Kuljettimet tässä kaaviossa ovat NAD: n ja FAD: n molekyylejä, edellä mainitut nukleotidivälittäjät. Kuuden happimolekyylin läsnä ollessa protonit siirretään NAD: sta ja FAD: sta muihin NAD- ja FAD-molekyyleihin ketjussa, jolloin ATP voidaan uuttaa eri pisteissä. Nettotulos on 34 ATP-molekyylin voitto.

Huomaa, että tämän vaiheen jälkeen glykolyysin kemiallinen kokonaisreaktio näyttää olevan täydellinen:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ -> 6CO₂ + 6H₂O + 38 ATP

On selvää, että kahdella glykolyysillä olevalla ATP: llä, kahdella sitruunahapposyklistä ja 34: llä elektronista kuljetusketju glukoosimolekyyliä kohti, elektronien siirtoketju on ylivoimaisesti eniten energiantuotanto. Tästä syystä ihmisiltä ei voida riistää happea pitkäksi aikaa ja miksi erittäin voimakasta (anaerobista) liikuntaa ei voida pidetään yllä muutaman minuutin ajan: Useimmat fysiologiset toiminnot riippuvat elektronikuljetusten tasaisesta käytöstä ketju.