Glukóza je šesťuhlíkový cukor, ktorý sa môže prijímať alebo podávať infúziou priamo do tela, ale je častejšie vedľajším produktom komplexného metabolizmu uhľohydrátov, bielkovín alebo tukov. Glukóza sa môže použiť na syntézu glykogénu a iných zásobných palív alebo sa ďalej štiepi, aby sa poskytla energia pre metabolické procesy, čo je séria reakcií, ktoré sa súhrnne nazývajú bunkové dýchanie. Fázy rozkladu glukózy možno rozdeliť do štyroch odlišných fáz.
Glykolýza
Počiatočný rozklad glukózy nastáva v bunkovej cytoplazme. Toto je anaeróbna reakcia bunkového dýchania, čo znamená, že nevyžaduje kyslík. Tu sa v sérii ôsmich individuálnych reakcií molekula glukózy so šiestimi atómami uhlíka metabolizuje pomocou dvoch molekúl adenozíntrifosfátu (ATP) na dve molekuly pyruvátu s tromi uhlíkmi, dve molekuly H2O (voda) molekuly a štyri molekuly ATP pre čistý zisk dvoch molekúl ATP. ATP je primárnym zdrojom energie v ľudskom metabolizme.
Prípravná reakcia
Táto reakcia sa vyskytuje v matrici alebo vo vnútri mitochondrií buniek. Tu sa dve molekuly pyruvátu z glykolýzy kombinujú s dvoma molekulami koenzýmu A (CoA) za vzniku dvoch molekúl acetyl-CoA a dvoch oxidu uhličitého (CO
Cyklus kyseliny citrónovej
Tiež sa nazýva cyklus trikarboxylových kyselín (TCA) alebo Krebsov cyklus, táto séria anaeróbnych reakcií, podobne ako prípravná reakcia, prebieha v mitochondriálnej matrici. Tu sa dve molekuly acetyl-CoA z prípravnej reakcie spoja s množstvom fosfátových a nukleotidových zložiek, čím sa získajú dva ATP, štyri CO2 a množstvo sprostredkovateľov nukleotidov. Títo sprostredkovatelia sú kritickí pri aeróbnom dýchaní, ku ktorému dochádza v nasledujúcej fáze rozkladu glukózy.
Elektrónový transportný reťazec
V tomto kroku, ktorý sa prejaví na vnútorných membránach mitochondrií, sa nakoniec do obrazu dostane kyslík. Transportéry v tejto schéme sú molekuly NAD a FAD, nukleotidových sprostredkovateľov uvedených vyššie. V prítomnosti šiestich molekúl kyslíka protóny prechádzajú z NAD a FAD do ďalších molekúl NAD a FAD dole v reťazci, čo umožňuje extrakciu ATP v rôznych bodoch. Čistým výsledkom je zisk 34 molekúl ATP.
Upozorňujeme, že po tejto fáze sa celková chemická reakcia na glykolýzu javí ako úplná:
C.6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6 H2O + 38 ATP
Ktorý produkt štiepenia glukózy má najviac energie?
Je zrejmé, že s dvoma ATP z glykolýzy, dvoma z cyklu kyseliny citrónovej a 34 z elektrónu transportný reťazec na molekulu glukózy, je elektrónový transportný reťazec zďaleka najviac výrobu energie. To je dôvod, prečo ľudia nemôžu byť dlho zbavení kyslíka a prečo nemôže byť veľmi intenzívne (anaeróbne) cvičenie udržiavané dlhšie ako niekoľko minút: Väčšina fyziologických funkcií závisí od stáleho využívania transportu elektrónov reťaz.