Vergelijking voor glucosemetabolisme

De cellen in uw lichaam kunnen glucose afbreken of metaboliseren om de energie te maken die ze nodig hebben. In plaats van deze energie alleen als warmte af te geven, slaan cellen deze energie echter op in de vorm van adenosinetrifosfaat of ATP; ATP fungeert als een soort energievaluta die beschikbaar is in een handige vorm om aan de behoeften van de cel te voldoen.

Aangezien de afbraak van glucose een chemische reactie is, kan deze worden beschreven met behulp van de volgende chemische vergelijking: C6H12O6 + 6 O2 --> 6 CO2 + 6 H2O, waarbij 2870 kilojoule energie vrijkomt voor elke mol glucose die gemetaboliseerd. Hoewel deze vergelijking het algehele proces beschrijft, is de eenvoud ervan bedrieglijk, omdat het alle details verbergt van wat er werkelijk gebeurt. Glucose wordt niet in één stap gemetaboliseerd. In plaats daarvan breekt de cel glucose af in een reeks kleine stappen, die elk energie vrijgeven. De chemische vergelijkingen hiervoor verschijnen hieronder.

De eerste stap in het glucosemetabolisme is glycolyse, een proces in tien stappen waarbij een glucosemolecuul wordt gevormd gelyseerd of gesplitst in twee drie-koolstofsuikers die vervolgens chemisch worden veranderd om twee moleculen van te vormen pyruvaat. De nettovergelijking voor glycolyse is als volgt: C6H12O6 + 2 ADP + 2 [P]i + 2 NAD+ --> 2 pyruvaat + 2 ATP + 2 NADH, waarbij C6H12O6 is glucose, [P]i is een fosfaatgroep, NAD+ en NADH zijn elektronenacceptoren/-dragers en ADP is adenosine difosfaat. Nogmaals, hoewel deze vergelijking het algemene beeld geeft, verbergt het ook veel van de vuile details; aangezien glycolyse een proces van tien stappen is, zou elke stap kunnen worden beschreven met behulp van een afzonderlijke chemische vergelijking.

De volgende stap in het glucosemetabolisme is de citroenzuurcyclus (ook wel de Krebs-cyclus of de tricarbonzuurcyclus genoemd). Elk van de twee moleculen van pyruvaat gevormd door glycolyse wordt omgezet in een verbinding genaamd acetyl CoA; via een 8-stappenproces kunnen deze De netto chemische vergelijking voor de citroenzuurcyclus worden geschreven als volgt: acetyl CoA + 3 NAD+ + Q + GDP + [P]i + 2 H2O --> CoA-SH + 3 NADH + 3 H+ + QH2 + GTP + 2 CO2. Een volledigere beschrijving van alle betrokken stappen valt buiten het bestek van dit artikel; in feite doneert de citroenzuurcyclus echter elektronen aan twee elektronendragermoleculen, NADH en FADH2, die deze elektronen vervolgens aan een ander proces kunnen doneren. Het produceert ook een molecuul genaamd GTP dat vergelijkbare functies heeft als ATP in de cel.

In de laatste grote stap in het glucosemetabolisme doneren de elektronendragermoleculen uit de citroenzuurcyclus (NADH en FADH2) hun elektronen naar de elektronentransportketen, een keten van eiwitten die zijn ingebed in het membraan van de mitochondriën in uw cellen. Mitochondriën zijn belangrijke structuren die een sleutelrol spelen bij het glucosemetabolisme en bij het opwekken van energie. De elektronentransportketen drijft een proces aan dat de synthese van ATP vanuit ADP aandrijft.

De algemene resultaten van het glucosemetabolisme zijn indrukwekkend; voor elk molecuul glucose kan je cel 38 moleculen ATP maken. Omdat het 30,5 kilojoule per mol kost om ATP te synthetiseren, slaat je cel met succes 40 procent van de energie op die vrijkomt bij het afbreken van glucose. De overige 60 procent gaat verloren als warmte; deze warmte helpt om je lichaamstemperatuur op peil te houden. Hoewel 40 procent misschien een laag cijfer lijkt, is het aanzienlijk efficiënter dan veel machines die door mensen zijn ontworpen. Zelfs de beste auto's kunnen bijvoorbeeld maar een kwart van de in benzine opgeslagen energie omzetten in energie die de auto beweegt.