Jednadžba za metabolizam glukoze

Stanice u vašem tijelu mogu razgraditi ili metabolizirati glukozu kako bi proizvele potrebnu energiju. Umjesto da tu energiju pušte samo kao toplinu, stanice je pohranjuju u obliku adenozin trifosfata ili ATP-a; ATP djeluje kao vrsta energetske valute koja je dostupna u prikladnom obliku za zadovoljavanje potreba stanice.

Budući da je razgradnja glukoze kemijska reakcija, ona se može opisati pomoću sljedeće kemijske jednadžbe: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O, pri čemu se oslobađa 2870 kilodžula energije za svaki mol glukoze koji je metabolizirano. Iako ova jednadžba opisuje cjelokupni proces, njegova je jednostavnost varljiva jer skriva sve detalje onoga što se stvarno događa. Glukoza se ne metabolizira ni u jednom koraku. Umjesto toga, stanica razgrađuje glukozu u nizu malih koraka, od kojih svaki oslobađa energiju. Kemijske jednadžbe za njih pojavljuju se u nastavku.

Prvi korak u metabolizmu glukoze je glikoliza, postupak od deset koraka u kojem je molekula glukoze lizira ili podijeli na dva šećera s tri ugljika koja su zatim kemijski promijenjena u dvije molekule piruvat. Neto jednadžba za glikolizu je kako slijedi: C6H12O6 + 2 ADP + 2 [P] i + 2 NAD + -> 2 piruvat + 2 ATP + 2 NADH, pri čemu C6H12O6 je glukoza, [P] i je fosfatna skupina, NAD + i NADH su akceptori / nosači elektrona, a ADP je adenozin difosfat. Opet, iako ova jednadžba daje cjelokupnu sliku, ona također skriva puno prljavih detalja; budući da je glikoliza postupak u deset koraka, svaki bi se korak mogao opisati zasebnom kemijskom jednadžbom.

Sljedeći korak u metabolizmu glukoze je ciklus limunske kiseline (koji se naziva i Krebsov ciklus ili ciklus trikarboksilne kiseline). Svaka od dvije molekule piruvata nastale glikolizom pretvara se u spoj nazvan acetil CoA; kroz postupak od 8 koraka mogu se napisati ove neto kemijske jednadžbe za ciklus limunske kiseline kako slijedi: acetil CoA + 3 NAD + + Q + GDP + [P] i + 2 H2O -> CoA-SH + 3 NADH + 3 H + + QH2 + GTP + 2 CO2. Cjeloviti opis svih uključenih koraka izvan je dosega ovog članka; u osnovi, međutim, ciklus limunske kiseline donira elektrone dvjema molekulama nosačima elektrona, NADH i FADH2, koje zatim te elektrone mogu donirati drugom procesu. Također proizvodi molekulu nazvanu GTP koja ima slične funkcije kao ATP u stanici.

U posljednjem velikom koraku u metabolizmu glukoze, molekule nosača elektrona iz ciklusa limunske kiseline (NADH i FADH2) doniraju njihovi elektroni u lanac transporta elektrona, lanac proteina ugrađen u membranu mitohondrija u vašim stanicama. Mitohondriji su važne strukture koje igraju ključnu ulogu u metabolizmu glukoze i u stvaranju energije. Lanac prijenosa elektrona pokreće proces koji pokreće sintezu ATP-a iz ADP-a.

Ukupni rezultati metabolizma glukoze su impresivni; za svaku molekulu glukoze vaša stanica može stvoriti 38 molekula ATP-a. Budući da je za sintezu ATP potrebno 30,5 kilodžula po molu, vaša stanica uspješno pohranjuje 40 posto energije oslobođene razgradnjom glukoze. Preostalih 60 posto gubi se kao toplina; ova toplina pomaže u održavanju tjelesne temperature. Iako 40 posto zvuči kao niska brojka, to je znatno učinkovitije od mnogih strojeva koje su dizajnirali ljudi. Na primjer, čak i najbolji automobili mogu pretvoriti samo četvrtinu energije pohranjene u benzinu u energiju koja pokreće automobil.