Komórki w twoim ciele mogą rozkładać lub metabolizować glukozę, aby wytworzyć potrzebną im energię. Zamiast jedynie uwalniać tę energię w postaci ciepła, komórki przechowują tę energię w postaci adenozynotrójfosforanu lub ATP; ATP działa jak rodzaj waluty energetycznej, która jest dostępna w wygodnej formie, aby zaspokoić potrzeby komórki.
Ogólne równanie chemiczne
Ponieważ rozkład glukozy jest reakcją chemiczną, można go opisać za pomocą następującego równania chemicznego: C6H12O6 + 6 O2 --> 6 CO2 + 6 H2O, gdzie na każdy mol glukozy uwalniane jest 2870 kilodżuli energii. metabolizowany. Chociaż to równanie opisuje cały proces, jego prostota jest zwodnicza, ponieważ ukrywa wszystkie szczegóły tego, co się naprawdę dzieje. Glukoza nie jest metabolizowana w jednym kroku. Zamiast tego komórka rozkłada glukozę w serii małych kroków, z których każdy uwalnia energię. Równania chemiczne dla nich znajdują się poniżej.
Glikoliza
Pierwszym krokiem w metabolizmie glukozy jest glikoliza, dziesięcioetapowy proces, w którym cząsteczka glukozy jest ulega lizie lub rozpadowi na dwa cukry trójwęglowe, które są następnie chemicznie zmieniane, aby utworzyć dwie cząsteczki pirogronian. Równanie netto glikolizy jest następujące: C6H12O6 + 2 ADP + 2 [P]i + 2 NAD+ --> 2 pirogronian + 2 ATP + 2 NADH, gdzie C6H12O6 to glukoza, [P]i to grupa fosforanowa, NAD+ i NADH to akceptory/nośniki elektronów, a ADP to adenozyna difosforan. Ponownie, chociaż to równanie daje ogólny obraz, ukrywa również wiele brudnych szczegółów; ponieważ glikoliza jest procesem dziesięciostopniowym, każdy etap można opisać za pomocą oddzielnego równania chemicznego.
Cykl kwasu cytrynowego
Kolejnym etapem metabolizmu glukozy jest cykl kwasu cytrynowego (zwany również cyklem Krebsa lub cyklem kwasów trikarboksylowych). Każda z dwóch cząsteczek pirogronianu utworzonych przez glikolizę jest przekształcana w związek zwany acetylo-CoA; w 8-etapowym procesie można zapisać równanie chemiczne netto cyklu kwasu cytrynowego w następujący sposób: acetylo CoA + 3 NAD+ + Q + GDP + [P]i + 2 H2O --> CoA-SH + 3 NADH + 3 H+ + QH2 + GTP + 2 CO2. Pełniejszy opis wszystkich zaangażowanych kroków wykracza poza zakres tego artykułu; zasadniczo jednak cykl kwasu cytrynowego przekazuje elektrony dwóm cząsteczkom będącym nośnikiem elektronów, NADH i FADH2, które następnie mogą przekazać te elektrony innemu procesowi. Wytwarza również cząsteczkę zwaną GTP, która pełni w komórce podobne funkcje do ATP.
Fosforylacja oksydacyjna
W ostatnim ważnym etapie metabolizmu glukozy cząsteczki nośnika elektronów z cyklu kwasu cytrynowego (NADH i FADH2) oddają ich elektrony do łańcucha transportu elektronów, łańcucha białek osadzonych w błonie mitochondriów w twoich komórkach. Mitochondria to ważne struktury, które odgrywają kluczową rolę w metabolizmie glukozy i wytwarzaniu energii. Łańcuch transportu elektronów napędza proces, który napędza syntezę ATP z ADP.
Efekty
Ogólne wyniki metabolizmu glukozy są imponujące; na każdą cząsteczkę glukozy twoja komórka może wytworzyć 38 cząsteczek ATP. Ponieważ do syntezy ATP potrzeba 30,5 kilodżuli na mol, twoja komórka z powodzeniem przechowuje 40% energii uwalnianej przez rozkład glukozy. Pozostałe 60 procent jest tracone w postaci ciepła; to ciepło pomaga utrzymać temperaturę ciała. Chociaż 40 procent może wydawać się niską liczbą, jest znacznie bardziej wydajne niż wiele maszyn zaprojektowanych przez ludzi. Nawet najlepsze samochody, na przykład, mogą zamienić tylko jedną czwartą energii zmagazynowanej w benzynie na energię, która napędza samochód.