糖代謝の方程式

体内の細胞はブドウ糖を分解または代謝して、必要なエネルギーを作り出すことができます。 しかし、細胞はこのエネルギーを単に熱として放出するのではなく、このエネルギーをアデノシン三リン酸またはATPの形で貯蔵します。 ATPは、セルのニーズを満たすために便利な形で利用できる一種のエネルギー通貨として機能します。

ブドウ糖の分解は化学反応であるため、次の化学反応式を使用して説明できます。 C6H12O6 + 6 O2-> 6 CO2 + 6 H2O、ここで、2870キロジュールのエネルギーがグルコースのモルごとに放出されます。 代謝された。 この方程式は全体的なプロセスを説明していますが、実際に行われていることのすべての詳細を隠しているため、その単純さは欺瞞的です。 ブドウ糖は単一のステップで代謝されません。 代わりに、細胞は一連の小さなステップでブドウ糖を分解し、それぞれがエネルギーを放出します。 これらの化学反応式を以下に示します。

グルコース代謝の最初のステップは解糖系です。解糖系は、グルコースの分子が 溶解または2つの3炭素糖に分割され、化学的に変化して2つの分子を形成します。 ピルビン酸。 解糖の正味の方程式は次のとおりです。C6H12O6+ 2 ADP + 2 [P] i + 2 NAD +-> 2ピルビン酸+2 ATP + 2 NADH、ここで C6H12O6はグルコース、[P] iはリン酸基、NAD +とNADHは電子受容体/担体、ADPはアデノシンです。 二リン酸。 繰り返しになりますが、この方程式は全体像を示していますが、多くの汚い詳細も隠しています。 解糖は10段階のプロセスであるため、各段階は個別の化学反応式を使用して説明できます。

グルコース代謝の次のステップは、クエン酸回路（クレブス回路またはトリカルボン酸回路とも呼ばれます）です。 解糖によって形成されたピルビン酸の2つの分子のそれぞれは、アセチルCoAと呼ばれる化合物に変換されます。 8段階のプロセスを通じて、これらのクエン酸回路の正味の化学反応式を書くことができます 次のように：アセチルCoA + 3 NAD + + Q + GDP + [P] i + 2 H2O-> CoA-SH + 3 NADH + 3 H + + QH2 + GTP + 2 CO2。 関連するすべての手順の詳細な説明は、この記事の範囲を超えています。 ただし、基本的には、クエン酸回路が2つの電子キャリア分子NADHとFADH2に電子を提供し、NADHとFADH2はこれらの電子を別のプロセスに提供できます。 また、細胞内のATPと同様の機能を持つGTPと呼ばれる分子を生成します。

グルコース代謝の最後の主要なステップでは、クエン酸回路からの電子キャリア分子（NADHおよびFADH2）が寄付します それらの電子は、細胞内のミトコンドリアの膜に埋め込まれたタンパク質の鎖である電子伝達系に送られます。 ミトコンドリアは、グルコース代謝とエネルギー生成に重要な役割を果たす重要な構造です。 電子伝達系は、ADPからのATPの合成を促進するプロセスを強化します。

グルコース代謝の全体的な結果は印象的です。 ブドウ糖の分子ごとに、あなたの細胞はATPの38分子を作ることができます。 ATPを合成するのに1モルあたり30.5キロジュールかかるので、あなたの細胞はブドウ糖を分解することによって放出されるエネルギーの40パーセントを首尾よく蓄えます。 残りの60％は熱として失われます。 この熱はあなたの体温を維持するのに役立ちます。 40％は低い数値のように聞こえるかもしれませんが、人間が設計した多くのマシンよりもかなり効率的です。 たとえば、最高の車でさえ、ガソリンに蓄えられたエネルギーの4分の1しか車を動かすエネルギーに変換できません。