Persamaan untuk Metabolisme Glukosa

Sel-sel dalam tubuh Anda dapat memecah atau memetabolisme glukosa untuk menghasilkan energi yang mereka butuhkan. Akan tetapi, alih-alih hanya melepaskan energi ini sebagai panas, sel-sel menyimpan energi ini dalam bentuk adenosin trifosfat atau ATP; ATP bertindak sebagai semacam mata uang energi yang tersedia dalam bentuk yang nyaman untuk memenuhi kebutuhan sel.

Karena pemecahan glukosa adalah reaksi kimia, maka dapat dijelaskan menggunakan persamaan kimia berikut: C6H12O6 + 6 O2 --> 6 CO2 + 6 H2O, di mana 2870 kilojoule energi dilepaskan untuk setiap mol glukosa yang dimetabolisme. Meskipun persamaan ini menggambarkan keseluruhan proses, kesederhanaannya menipu, karena menyembunyikan semua detail dari apa yang sebenarnya terjadi. Glukosa tidak dimetabolisme dalam satu langkah. Sebaliknya, sel memecah glukosa dalam serangkaian langkah kecil, yang masing-masing melepaskan energi. Persamaan kimia untuk ini muncul di bawah.

Langkah pertama dalam metabolisme glukosa adalah glikolisis, proses sepuluh langkah di mana molekul glukosa dilisiskan atau dipecah menjadi dua gula tiga karbon yang kemudian diubah secara kimia untuk membentuk dua molekul piruvat. Persamaan bersih untuk glikolisis adalah sebagai berikut: C6H12O6 + 2 ADP + 2 [P]i + 2 NAD+ --> 2 piruvat + 2 ATP + 2 NADH, di mana C6H12O6 adalah glukosa, [P]i adalah gugus fosfat, NAD+ dan NADH adalah akseptor/pembawa elektron dan ADP adalah adenosin difosfat. Sekali lagi, meskipun persamaan ini memberikan gambaran keseluruhan, persamaan ini juga menyembunyikan banyak detail kotor; karena glikolisis adalah proses sepuluh langkah, setiap langkah dapat dijelaskan menggunakan persamaan kimia terpisah.

Langkah selanjutnya dalam metabolisme glukosa adalah siklus asam sitrat (juga disebut siklus Krebs atau siklus asam trikarboksilat). Masing-masing dari dua molekul piruvat yang dibentuk oleh glikolisis diubah menjadi senyawa yang disebut asetil KoA; melalui proses 8 langkah, persamaan kimia bersih untuk siklus asam sitrat dapat ditulis: sebagai berikut: asetil CoA + 3 NAD+ + Q + GDP + [P]i + 2 H2O --> CoA-SH + 3 NADH + 3 H+ + QH2 + GTP + 2 CO2. Penjelasan lebih lengkap dari semua langkah yang terlibat berada di luar cakupan artikel ini; pada dasarnya, bagaimanapun, siklus asam sitrat menyumbangkan elektron ke dua molekul pembawa elektron, NADH dan FADH2, yang kemudian dapat menyumbangkan elektron ini ke proses lain. Ini juga menghasilkan molekul yang disebut GTP yang memiliki fungsi serupa dengan ATP di dalam sel.

Pada langkah besar terakhir dalam metabolisme glukosa, molekul pembawa elektron dari siklus asam sitrat (NADH dan FADH2) menyumbang elektron mereka ke rantai transpor elektron, rantai protein yang tertanam di membran mitokondria di sel Anda. Mitokondria adalah struktur penting yang memainkan peran kunci dalam metabolisme glukosa dan dalam menghasilkan energi. Rantai transpor elektron menggerakkan proses yang mendorong sintesis ATP dari ADP.

Hasil keseluruhan metabolisme glukosa sangat mengesankan; untuk setiap molekul glukosa, sel Anda dapat membuat 38 molekul ATP. Karena dibutuhkan 30,5 kilojoule per mol untuk mensintesis ATP, sel Anda berhasil menyimpan 40 persen energi yang dilepaskan dengan memecah glukosa. Sisanya 60 persen hilang sebagai panas; panas ini membantu menjaga suhu tubuh Anda. Sementara 40 persen mungkin terdengar seperti angka yang rendah, itu jauh lebih efisien daripada banyak mesin yang dirancang oleh manusia. Bahkan mobil terbaik, misalnya, hanya dapat mengubah seperempat energi yang tersimpan dalam bensin menjadi energi yang menggerakkan mobil.