Glukoosimetabolian yhtälö

Kehosi solut voivat hajottaa tai metaboloida glukoosin tarvittavan energian tuottamiseksi. Sen sijaan, että vain vapauttaisivat tämän energian lämpönä, solut varastoivat tämän energian adenosiinitrifosfaatin tai ATP: n muodossa; ATP toimii eräänlaisena energiavaluuttana, joka on saatavana kätevässä muodossa vastaamaan solun tarpeita.

Koska glukoosin hajoaminen on kemiallinen reaktio, se voidaan kuvata käyttämällä seuraavaa kemiallista yhtälöä: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O, jossa jokaista moolia glukoosia kohti vapautuu 2870 kilojoulea energiaa metaboloituu. Vaikka tämä yhtälö kuvaa koko prosessin, sen yksinkertaisuus on petollinen, koska se kätkee kaikki yksityiskohdat siitä, mitä todella tapahtuu. Glukoosi ei metaboloidu yhdessä vaiheessa. Sen sijaan solu hajottaa glukoosin pieninä vaiheina, joista jokainen vapauttaa energiaa. Näiden kemialliset yhtälöt näkyvät alla.

Ensimmäinen vaihe glukoosimetaboliassa on glykolyysi, kymmenivaiheinen prosessi, jossa glukoosimolekyyli on hajotettu tai jaettu kahteen kolmihiiliseen sokeriin, joita sitten kemiallisesti muunnetaan kahden molekyylin muodostamiseksi pyruvaatti. Glykolyysin nettoyhtälö on seuraava: C6H12O6 + 2 ADP + 2 [P] i + 2 NAD + -> 2 pyruvaatti + 2 ATP + 2 NADH, missä C6H12O6 on glukoosi, [P] i on fosfaattiryhmä, NAD + ja NADH ovat elektronin vastaanottajia / kantajia ja ADP on adenosiini difosfaatti. Jälleen, vaikka tämä yhtälö antaa kokonaiskuvan, se kätkee myös paljon likaisia ​​yksityiskohtia; koska glykolyysi on kymmenivaiheinen prosessi, jokainen vaihe voidaan kuvata käyttämällä erillistä kemiallista yhtälöä.

Seuraava vaihe glukoosimetaboliassa on sitruunahapposykli (jota kutsutaan myös Krebsin sykliksi tai trikarboksyylihapposykliksi). Kukin glykolyysillä muodostuneista kahdesta pyruvaatin molekyylistä muutetaan yhdisteeksi, jota kutsutaan asetyyli-CoA: ksi; 8-vaiheisen prosessin avulla nämä sitruunahapposyklin kemiallinen nettoyhtälö voidaan kirjoittaa seuraavasti: asetyyli CoA + 3 NAD + + Q + GDP + [P] i + 2 H2O -> CoA-SH + 3 NADH + 3 H + + QH2 + GTP + 2 CO2. Täydellisempi kuvaus kaikista asiaan liittyvistä vaiheista on tämän artikkelin ulkopuolella. pohjimmiltaan sitruunahapposykli lahjoittaa elektroneja kahdelle elektronikantomolekyylille, NADH ja FADH2, jotka voivat sitten luovuttaa nämä elektronit toiseen prosessiin. Se tuottaa myös molekyylin nimeltä GTP, jolla on samanlaiset toiminnot kuin solun ATP: llä.

Glukoosimetabolian viimeisessä suuressa vaiheessa sitruunahapposyklin elektronikantajamolekyylit (NADH ja FADH2) luovuttavat Heidän elektroninsa siirtoketjuun, proteiiniketjuun, joka on upotettu soluidesi mitokondrioiden kalvoon. Mitokondriot ovat tärkeitä rakenteita, joilla on keskeinen rooli glukoosimetaboliassa ja energian tuottamisessa. Elektronin siirtoketju ohjaa prosessia, joka ohjaa ATP: n synteesiä ADP: stä.

Glukoosimetabolian kokonaistulokset ovat vaikuttavia; kullekin glukoosimolekyylille solusi voi tehdä 38 ATP-molekyyliä. Koska ATP: n syntetisoimiseen tarvitaan 30,5 kilojoulea moolia kohden, solusi varastoi onnistuneesti 40 prosenttia glukoosin hajoamisesta vapautuvasta energiasta. Loput 60 prosenttia menetetään lämpönä; tämä lämpö auttaa ylläpitämään kehon lämpötilaa. Vaikka 40 prosenttia saattaa kuulostaa matalalta, se on huomattavasti tehokkaampi kuin monet ihmisen suunnittelemat koneet. Esimerkiksi parhaat autot voivat muuntaa vain neljänneksen bensiiniin varastoidusta energiasta energiaa, joka liikuttaa autoa.