משוואה למטבוליזם של גלוקוז

התאים בגופך יכולים להתפרק או לחילוף חומרים של גלוקוז כדי לייצר את האנרגיה שהם זקוקים להם. במקום לשחרר אנרגיה זו רק כחום, התאים מאחסנים את האנרגיה הזו בצורה של אדנוזין טריפוספט או ATP; ATP משמש כסוג של מטבע אנרגיה הזמין בצורה נוחה לענות על צרכי התא.

מכיוון שהתמוטטות הגלוקוז היא תגובה כימית, ניתן לתאר אותה באמצעות המשוואה הכימית הבאה: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O, שם משתחררים 2870 קילו-ג'וליות אנרגיה לכל שומה של גלוקוז מטבוליזם. למרות שמשוואה זו מתארת ​​את התהליך הכללי, פשטותו מטעה מכיוון שהיא מסתירה את כל הפרטים על מה שמתרחש באמת. גלוקוז אינו מטבוליזם בצעד אחד. במקום זאת התא מפרק את הגלוקוזה בסדרה של צעדים קטנים שכל אחד מהם משחרר אנרגיה. המשוואות הכימיות עבור אלה מופיעות להלן.

השלב הראשון בחילוף החומרים של הגלוקוז הוא הגליקוליזה, תהליך בן עשרה שלבים בו נמצאת מולקולת גלוקוז מובררים או מפוצלים לשני סוכרים בעלי שלושה פחמן אשר לאחר מכן משתנים כימית ליצירת שתי מולקולות של פירובט. המשוואה נטו לגליקוליזה היא כדלקמן: C6H12O6 + 2 ADP + 2 [P] i + 2 NAD + -> 2 פירובט + 2 ATP + 2 NADH, איפה C6H12O6 הוא גלוקוז, [P] i היא קבוצת פוספט, NAD + ו- NADH הם מקבלי אלקטרונים / נושאי ADP הוא אדנוזין דיפוספט. שוב, בעוד שמשוואה זו נותנת את התמונה הכוללת, היא גם מסתירה הרבה מהפרטים המלוכלכים; מכיוון שגליקוליזה הוא תהליך בן עשרה שלבים ניתן לתאר כל שלב באמצעות משוואה כימית נפרדת.

השלב הבא בחילוף החומרים של הגלוקוז הוא מחזור חומצות הלימון (נקרא גם מחזור קרבס או מחזור החומצה הטריקרבוקסילית). כל אחת משתי מולקולות הפירובט הנוצרות על ידי גליקוליזה מומרות לתרכובת הנקראת אצטיל CoA; בתהליך בן 8 שלבים, ניתן לכתוב את המשוואה הכימית נטו למחזור חומצת לימון כדלקמן: אצטיל CoA + 3 NAD + + Q + תוצר + [P] i + 2 H2O -> CoA-SH + 3 NADH + 3 H + + QH2 + GTP + 2 CO2. תיאור מלא יותר של כל השלבים המעורבים הוא מחוץ לתחום מאמר זה; אולם, בעיקרון, מחזור חומצת הלימון תורם אלקטרונים לשתי מולקולות נושאות אלקטרונים, NADH ו- FADH2, אשר לאחר מכן יכולים לתרום אלקטרונים אלה לתהליך אחר. זה גם מייצר מולקולה בשם GTP שיש לה פונקציות דומות ל- ATP בתא.

בשלב העיקרי האחרון בחילוף החומרים של הגלוקוז, מולקולות נושאות האלקטרונים ממחזור חומצת לימון (NADH ו- FADH2) תורמות האלקטרונים שלהם לשרשרת הובלת האלקטרונים, שרשרת חלבונים המוטמעת בקרום המיטוכונדריה בתאים שלך. מיטוכונדריה הם מבנים חשובים הממלאים תפקיד מפתח בחילוף החומרים של הגלוקוז וביצירת אנרגיה. שרשרת הובלת האלקטרונים מפעילה תהליך המניע את הסינתזה של ATP מ- ADP.

התוצאות הכוללות של חילוף החומרים בגלוקוז מרשימות; עבור כל מולקולה של גלוקוז, התא שלך יכול ליצור 38 מולקולות של ATP. מכיוון שנדרש 30.5 קילו-ג'ול למול כדי לסנתז ATP, התא שלך אוגר בהצלחה 40 אחוז מהאנרגיה המשתחררת על ידי פירוק הגלוקוז. 60 האחוזים הנותרים הולכים לאיבוד כחום; חום זה עוזר לשמור על טמפרטורת גופך. בעוד ש 40 אחוזים עשויים להישמע כמו נתון נמוך, זה יעיל במידה ניכרת ממכונות רבות שתוכננו על ידי בני אדם. אפילו המכוניות הטובות ביותר, למשל, יכולות להמיר רק רבע מהאנרגיה האגורה בבנזין לאנרגיה שמניעה את המכונית.