განტოლება გლუკოზის მეტაბოლიზმისთვის

თქვენს ორგანიზმში არსებულ უჯრედებს შეუძლიათ დაანგრიონ ან მოახდინონ გლუკოზის მეტაბოლიზირება, რათა მათ მიიღონ საჭირო ენერგია. იმის ნაცვლად, რომ ამ ენერგიას მხოლოდ სითბო გაათავისუფლონ, უჯრედები ინახავენ ამ ენერგიას ადენოზინტრიფოსფატის ან ATP სახით. ATP მოქმედებს, როგორც ერთგვარი ენერგეტიკული ვალუტა, რომელიც ხელმისაწვდომია უჯრედის მოთხოვნილებების დასაკმაყოფილებლად.

ვინაიდან გლუკოზის დაშლა არის ქიმიური რეაქცია, მისი აღწერა შეიძლება შემდეგი ქიმიური განტოლების გამოყენებით: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O, სადაც გამოიყოფა 2870 კილოჯული ენერგია თითოეული მოლის გლუკოზისთვის, რაც მეტაბოლიზდება. მიუხედავად იმისა, რომ ეს განტოლება აღწერს საერთო პროცესს, მისი სიმარტივე მატყუარაა, რადგან იგი ფარავს ყველა დეტალს იმის შესახებ, თუ რა ხდება სინამდვილეში. გლუკოზა არ მეტაბოლიზდება ერთი ნაბიჯით. ამის ნაცვლად, უჯრედი ანადგურებს გლუკოზას მცირედი ნაბიჯებით, რომელთაგან თითოეული გამოყოფს ენერგიას. ქვემოთ მოცემულია ამის ქიმიური განტოლებები.

გლუკოზის მეტაბოლიზმის პირველი ეტაპი არის გლიკოლიზი, ათი საფეხურიანი პროცესია, სადაც არის გლუკოზის მოლეკულა ლიზირდება ან იყოფა სამ ნახშირბადოვან შაქრად, რომლებიც შემდეგ ქიმიურად იცვლება და ქმნის ორ მოლეკულას პირუვატი გლიკოლიზის წმინდა განტოლებაა შემდეგი: C6H12O6 + 2 ADP + 2 [P] i + 2 NAD + -> 2 პიროვატი + 2 ATP + 2 NADH, სადაც C6H12O6 არის გლუკოზა, [P] i არის ფოსფატის ჯგუფი, NAD + და NADH არის ელექტრონების მიმღები / მატარებლები და ADP არის ადენოზინი დიფოსფატი. ისევ, მიუხედავად იმისა, რომ ეს განტოლება იძლევა ზოგად სურათს, ის ასევე მალავს უამრავ ბინძურ დეტალს; ვინაიდან გლიკოლიზი ათი საფეხურიანი პროცესია, თითოეული საფეხურის აღწერა შეიძლება ცალკეული ქიმიური განტოლების გამოყენებით.

გლუკოზის მეტაბოლიზმის შემდეგი ეტაპია ლიმონმჟავას ციკლი (მას ასევე უწოდებენ კრებსის ციკლს ან ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლს). გლიკოლიზის შედეგად წარმოქმნილი პიროვატის ორი ორი მოლეკა გარდაიქმნება ნაერთად, რომელსაც აცეტილ CoA ეწოდება; 8-საფეხურიანი პროცესის საშუალებით შეიძლება დაიწეროს სუფთა ქიმიური განტოლება ლიმონმჟავას ციკლისთვის შემდეგნაირად: აცეტილ CoA + 3 NAD + + Q + მშპ + [P] i + 2 H2O -> CoA-SH + 3 NADH + 3 H + + QH2 + GTP + 2 CO2. ყველა ამ ნაბიჯის სრულად აღწერილობა ამ სტატიის ფარგლებს სცილდება; ძირითადად, ლიმონმჟავას ციკლი აჩუქებს ელექტრონებს ორ ელექტრონულ გადამზიდავ მოლეკულას, NADH და FADH2, რომლებსაც შემდეგ შეუძლიათ ამ ელექტრონების სხვა პროცესში ჩუქება. იგი ასევე აწარმოებს მოლეკულას, რომელსაც GTP ეწოდება, ანალოგიური ფუნქციები აქვს უჯრედში ATP- ს.

გლუკოზის მეტაბოლიზმის ბოლო მთავარ ეტაპზე, ელექტრონის გადამზიდავი მოლეკულები ლიმონმჟავას ციკლიდან (NADH და FADH2) აბარებენ მათი ელექტრონები ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვამდე, თქვენს უჯრედებში მიტოქონდრიების მემბრანაში ჩანერგილი ცილების ჯაჭვი. მიტოქონდრია მნიშვნელოვანი სტრუქტურებია, რომლებიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ გლუკოზის მეტაბოლიზმში და ენერგიის გამომუშავებაში. ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვი აძლიერებს პროცესს, რომელიც განაპირობებს ATP– ს სინთეზს ADP– დან.

გლუკოზის მეტაბოლიზმის საერთო შედეგები შთამბეჭდავია; გლუკოზის თითოეული მოლეკულისთვის თქვენს უჯრედს შეუძლია შექმნას 38 მოლეკულა ATP. ვინაიდან ATP– ს სინთეზირებას სჭირდება 30,5 კილოჯოლი თითო მოლზე, თქვენი უჯრედი წარმატებით ინახავს გლუკოზის დაშლის შედეგად გამოყოფილი ენერგიის 40 პროცენტს. დარჩენილი 60 პროცენტი სითბოს დაკარგავს; ეს სითბო ხელს უწყობს თქვენი სხეულის ტემპერატურის შენარჩუნებას. მიუხედავად იმისა, რომ 40 პროცენტი შეიძლება დაბალი მაჩვენებლად გამოიყურებოდეს, ეს ბევრად უფრო ეფექტურია, ვიდრე ადამიანის მიერ შექმნილი მრავალი მანქანა. მაგალითად, საუკეთესო მანქანებსაც შეუძლიათ მხოლოდ ბენზინში შენახული ენერგიის მეოთხედი გადააქციონ ენერგიად, რომელიც მოძრაობს მანქანაში.