Glukoza jest sześciowęglowym cukrem, który może być spożywany lub podawany bezpośrednio do organizmu, ale częściej jest produktem ubocznym złożonego metabolizmu węglowodanów, białek lub tłuszczów. Glukoza może być używana do syntezy glikogenu i innych paliw magazynujących lub dalej rozkładana w celu dostarczenia energii do procesów metabolicznych, serii reakcji określanych zbiorczo jako oddychanie komórkowe. Etapy rozpadu glukozy można podzielić na cztery odrębne fazy.
Glikoliza
Początkowy rozkład glukozy następuje w cytoplazmie komórki. Jest to beztlenowa reakcja oddychania komórkowego, co oznacza, że nie wymaga tlenu. Tutaj, w serii ośmiu indywidualnych reakcji, sześciowęglowa cząsteczka glukozy jest metabolizowana przy użyciu dwóch cząsteczek adenozynotrifosforanu (ATP), tworząc dwie trójwęglowe cząsteczki pirogronianu, dwie cząsteczki H2Cząsteczki O (woda) i cztery cząsteczki ATP dla zysku netto dwóch cząsteczek ATP. ATP jest podstawowym źródłem energii w metabolizmie człowieka.
Reakcja przygotowawcza
Ta reakcja zachodzi w macierzy lub wnętrzu mitochondriów komórek. Tutaj dwie cząsteczki pirogronianu z glikolizy są łączone z dwiema cząsteczkami koenzymu A (CoA) w celu wytworzenia dwóch cząsteczek acetylo-CoA i dwóch dwutlenku węgla (CO2) molekuły. Ta reakcja zachodzi jednoetapowo i podobnie jak glikoliza jest beztlenowa.
Cykl kwasu cytrynowego
Nazywana również cyklem kwasów trikarboksylowych (TCA) lub cyklem Krebsa, ta seria reakcji beztlenowych, takich jak reakcja przygotowawcza, zachodzi w macierzy mitochondrialnej. Tutaj dwie cząsteczki acetylo-CoA z reakcji przygotowawczej łączą się z wieloma składnikami fosforanowymi i nukleotydowymi, dając dwa ATP, cztery CO2 i szereg nukleotydów pośredniczących. Pośrednicy ci są krytyczni w oddychaniu tlenowym, które zachodzi w następnej fazie rozkładu glukozy.
Łańcuch transportu elektronów
Na tym etapie, który zachodzi na błonach wewnętrznych mitochondriów, w końcu pojawia się tlen. Transportery w tym schemacie są cząsteczkami NAD i FAD, nukleotydowymi pośrednikami wymienionymi powyżej. W obecności sześciu cząsteczek tlenu protony są przekazywane z NAD i FAD do innych cząsteczek NAD i FAD w dół łańcucha, umożliwiając ekstrakcję ATP w różnych punktach. Wynik netto to przyrost 34 cząsteczek ATP.
Zauważ, że po tym etapie ogólna reakcja chemiczna glikolizy wydaje się zakończona:
do6H12O6 + 602 --> 6 CO2 + 6H2O + 38 ATP
Który produkt rozkładu glukozy ma najwięcej energii?
Oczywiście, z dwoma ATP z glikolizy, dwoma z cyklu kwasu cytrynowego i 34 z elektronu łańcucha transportowego na cząsteczkę glukozy, łańcuch transportu elektronów jest zdecydowanie najbardziej wytwarzające energię. To dlatego ludzie nie mogą być długo pozbawiani tlenu, a ćwiczenia o bardzo wysokiej intensywności (beztlenowe) nie mogą być utrzymywane przez ponad kilka minut: Większość funkcji fizjologicznych zależy od stałego wykorzystania transportu elektronów łańcuch.