Rovnica pre metabolizmus glukózy

Bunky vo vašom tele môžu rozkladať alebo metabolizovať glukózu, aby vytvorili potrebnú energiu. Namiesto toho, aby túto energiu iba uvoľňovali ako teplo, bunky ju však ukladajú vo forme adenozíntrifosfátu alebo ATP; ATP funguje ako druh energetickej meny, ktorá je vo vhodnej forme k dispozícii na uspokojenie potrieb bunky.

Pretože rozklad glukózy je chemická reakcia, možno ju opísať pomocou nasledujúcej chemickej rovnice: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O, kde sa uvoľní 2 870 kilojoulov energie na každý mol glukózy, ktorá je metabolizuje. Aj keď táto rovnica popisuje celkový proces, jej jednoduchosť je klamná, pretože v sebe skrýva všetky podrobnosti toho, čo sa skutočne deje. Glukóza sa nemetabolizuje v jednom kroku. Namiesto toho bunka rozkladá glukózu v rade malých krokov, z ktorých každý uvoľňuje energiu. Chemické rovnice pre ne sú uvedené nižšie.

Prvým krokom v metabolizme glukózy je glykolýza, desaťstupňový proces, pri ktorom je molekula glukózy lýzovaný alebo rozdelený na dva tri-uhlíkové cukry, ktoré sú potom chemicky zmenené na dve molekuly pyruvát. Čistá rovnica pre glykolýzu je nasledovná: C6H12O6 + 2 ADP + 2 [P] i + 2 NAD + -> 2 pyruvát + 2 ATP + 2 NADH, kde C6H12O6 je glukóza, [P] i je fosfátová skupina, NAD + a NADH sú akceptory / nosiče elektrónov a ADP je adenozín difosfát. Aj keď táto rovnica poskytuje celkový obraz, zakrýva tiež veľa špinavých detailov; keďže glykolýza je desaťstupňový proces, je možné každý krok opísať pomocou samostatnej chemickej rovnice.

Ďalším krokom v metabolizme glukózy je cyklus kyseliny citrónovej (nazývaný tiež Krebsov cyklus alebo cyklus trikarboxylových kyselín). Každá z dvoch molekúl pyruvátu vytvorených glykolýzou sa prevedie na zlúčeninu nazývanú acetyl CoA; pomocou 8-krokového procesu možno napísať tieto Čistú chemickú rovnicu pre cyklus kyseliny citrónovej takto: acetyl CoA + 3 NAD + + Q + GDP + [P] i + 2 H2O -> CoA-SH + 3 NADH + 3 H + + QH2 + GTP + 2 CO2. Podrobnejší popis všetkých zahrnutých krokov presahuje rámec tohto článku; v podstate však cyklus kyseliny citrónovej daruje elektróny dvom molekulám nosičov elektrónov, NADH a FADH2, ktoré potom môžu tieto elektróny darovať inému procesu. Produkuje tiež molekulu nazývanú GTP, ktorá má podobné funkcie ako ATP v bunke.

V poslednom významnom kroku metabolizmu glukózy darujú molekuly elektrónových nosičov z cyklu kyseliny citrónovej (NADH a FADH2) ich elektróny do transportného reťazca elektrónov, reťazca proteínov zabudovaných do membrány mitochondrií vo vašich bunkách. Mitochondrie sú dôležité štruktúry, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu v metabolizme glukózy a pri výrobe energie. Reťazec transportu elektrónov poháňa proces, ktorý riadi syntézu ATP z ADP.

Celkové výsledky metabolizmu glukózy sú pôsobivé; pre každú molekulu glukózy môže vaša bunka vytvoriť 38 molekúl ATP. Pretože syntéza ATP vyžaduje 30,5 kilojoulov na mol, vaša bunka úspešne ukladá 40 percent energie uvoľnenej odbúravaním glukózy. Zvyšných 60 percent sa stratí ako teplo; toto teplo pomáha udržiavať telesnú teplotu. Aj keď 40 percent môže znieť ako nízka hodnota, je to podstatne efektívnejšie ako u mnohých strojov navrhnutých ľuďmi. Napríklad aj tie najlepšie autá dokážu premieňať iba štvrtinu energie uloženej v benzíne na energiu, ktorá hýbe autom.