Equazione per il metabolismo del glucosio

Le cellule del tuo corpo possono scomporre o metabolizzare il glucosio per produrre l'energia di cui hanno bisogno. Invece di rilasciare semplicemente questa energia sotto forma di calore, tuttavia, le cellule immagazzinano questa energia sotto forma di adenosina trifosfato o ATP; L'ATP agisce come una sorta di valuta energetica disponibile in una forma conveniente per soddisfare le esigenze della cellula.

Poiché la scomposizione del glucosio è una reazione chimica, può essere descritta utilizzando la seguente equazione chimica: C6H12O6 + 6 O2 --> 6 CO2 + 6 H2O, dove vengono rilasciati 2870 kilojoule di energia per ogni mole di glucosio che è metabolizzato. Sebbene questa equazione descriva il processo complessivo, la sua semplicità è ingannevole, perché nasconde tutti i dettagli di ciò che sta realmente accadendo. Il glucosio non viene metabolizzato in un unico passaggio. Invece, la cellula scompone il glucosio in una serie di piccoli passaggi, ognuno dei quali rilascia energia. Le equazioni chimiche per questi appaiono di seguito.

Il primo passo nel metabolismo del glucosio è la glicolisi, un processo in dieci fasi in cui una molecola di glucosio è lisati o scissi in due zuccheri a tre atomi di carbonio che vengono poi modificati chimicamente per formare due molecole di piruvato. L'equazione netta per la glicolisi è la seguente: C6H12O6 + 2 ADP + 2 [P]i + 2 NAD+ --> 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH, dove C6H12O6 è glucosio, [P]i è un gruppo fosfato, NAD+ e NADH sono accettori/vettori di elettroni e ADP è adenosina difosfato. Anche in questo caso, mentre questa equazione fornisce il quadro generale, nasconde anche molti dettagli sporchi; poiché la glicolisi è un processo in dieci fasi, ogni fase potrebbe essere descritta utilizzando un'equazione chimica separata.

Il prossimo passo nel metabolismo del glucosio è il ciclo dell'acido citrico (chiamato anche ciclo di Krebs o ciclo dell'acido tricarbossilico). Ognuna delle due molecole di piruvato formate dalla glicolisi viene convertita in un composto chiamato acetil CoA; attraverso un processo in 8 fasi, è possibile scrivere l'equazione chimica netta per il ciclo dell'acido citrico come segue: acetil CoA + 3 NAD+ + Q + GDP + [P]i + 2 H2O --> CoA-SH + 3 NADH + 3 H+ + QH2 + GTP + 2 CO2. Una descrizione più completa di tutti i passaggi coinvolti esula dallo scopo di questo articolo; in sostanza, però, il ciclo dell'acido citrico dona elettroni a due molecole portatrici di elettroni, NADH e FADH2, che possono poi donare questi elettroni ad un altro processo. Produce anche una molecola chiamata GTP che ha funzioni simili all'ATP nella cellula.

Nell'ultima fase importante del metabolismo del glucosio, le molecole trasportatrici di elettroni del ciclo dell'acido citrico (NADH e FADH2) donano i loro elettroni alla catena di trasporto degli elettroni, una catena di proteine ​​incorporate nella membrana dei mitocondri nelle vostre cellule. I mitocondri sono strutture importanti che svolgono un ruolo chiave nel metabolismo del glucosio e nella generazione di energia. La catena di trasporto degli elettroni alimenta un processo che guida la sintesi di ATP dall'ADP.

I risultati complessivi del metabolismo del glucosio sono impressionanti; per ogni molecola di glucosio, la tua cellula può produrre 38 molecole di ATP. Poiché occorrono 30,5 kilojoule per mole per sintetizzare l'ATP, la tua cellula immagazzina con successo il 40% dell'energia rilasciata dalla scomposizione del glucosio. Il restante 60 percento si perde sotto forma di calore; questo calore aiuta a mantenere la temperatura corporea. Anche se il 40% può sembrare una cifra bassa, è notevolmente più efficiente di molte macchine progettate dall'uomo. Anche le migliori auto, ad esempio, possono convertire solo un quarto dell'energia immagazzinata nella benzina in energia che muove l'auto.