מהם ארבעת השלבים של התמוטטות גלוקוז מלאה?

גלוקוז הוא סוכר בעל שישה פחמן שניתן לבלוע או להחדיר ישירות לגוף, אך לרוב הוא תוצר לוואי של מטבוליזם מורכב של פחמימות, חלבונים או שומן. ניתן להשתמש בגלוקוז לסינתזת גליקוגן ודלקי אחסון אחרים או להתפרק עוד יותר בכדי לספק אנרגיה לתהליכים מטבוליים, סדרה של תגובות המכונות באופן קולקטיבי נשימה תאית. ניתן לחלק את שלבי פירוק הגלוקוז לארבעה שלבים נפרדים.

ההתמוטטות הראשונית של הגלוקוז מתרחשת בציטופלזמה של התא. זוהי תגובה אנאירובית של נשימה תאית, כלומר אינה דורשת חמצן. כאן, בסדרה של שמונה תגובות בודדות, מולקולת גלוקוז עם שש פחמן עוברת חילוף חומרים באמצעות שתי מולקולות אדנוזין טריפוספט (ATP) ליצירת שתי מולקולות פירובט שלוש פחמן, שתי H₂מולקולות O (מים) וארבע מולקולות ATP לרווח נקי של שתי מולקולות ATP. ATP הוא מקור אנרגיה עיקרי בחילוף החומרים האנושי.

תגובה זו מתרחשת במטריקס, או בפנים, של המיטוכונדריה של התאים. כאן, שתי מולקולות פירובט מגליקוליזה משולבות עם שתי מולקולות קואנזים A (CoA) כדי לייצר שתי מולקולות אצטיל-CoA ושתי פחמן דו חמצני (CO₂) מולקולות. תגובה זו מתרחשת בשלב אחד, וכמו הגליקוליזה, היא אנאירובית.

המכונה גם מחזור החומצה הטריקרבוקסילית (TCA) או מחזור קרבס, סדרה זו של תגובות אנאירוביות, כמו התגובה המכינה, מתרחשת במטריקס המיטוכונדריאלי. כאן, שתי מולקולות האצטיל-CoA מתגובת ההכנה משתלבות עם מספר רכיבי פוספט ונוקליאוטידים כדי להניב שני ATP, ארבעה CO2 ומספר מתווכים של נוקליאוטידים. מתווכים אלה הם קריטיים בנשימה האירובית המתרחשת בשלב הבא של התמוטטות הגלוקוז.

בשלב זה, שמתרחש על הקרומים הפנימיים של המיטוכונדריה, חמצן נכנס לבסוף לתמונה. המובילים בתכנית זו הם מולקולות של NAD ו- FAD, המתווכים הנוקלאוטידים שצוינו לעיל. בנוכחות שש מולקולות חמצן, פרוטונים מועברים מ- NAD ו- FAD למולקולות NAD ו- FAD אחרות במורד השרשרת, ומאפשרים להפיק ATP בנקודות שונות. התוצאה נטו היא רווח של 34 מולקולות ATP.

שים לב שלאחר שלב זה, התגובה הכימית הכוללת לגליקוליזה נראית שלמה:

ג₆ה₁₂או₆ + 6O₂ -> 6CO₂ + 6H₂ATP O + 38

ברור, עם שני ATP מגליקוליזה, שניים ממחזור חומצת לימון ו -34 מהאלקטרון שרשרת הובלה לכל מולקולה של גלוקוז, שרשרת הובלת האלקטרונים היא ללא ספק הכי הרבה מייצר אנרגיה. זו הסיבה שלא ניתן לשלול חמצן מבני אדם לאורך זמן, ומדוע אי אפשר לבצע פעילות גופנית בעוצמה גבוהה מאוד (אנאירובית) נשמר יותר ממספר דקות: מרבית הפונקציות הפיזיולוגיות תלויות בשימוש קבוע בתעבורת האלקטרונים שַׁרשֶׁרֶת.