Enačba za presnovo glukoze

Celice v telesu lahko razgradijo ali presnovijo glukozo, da proizvedejo energijo, ki jo potrebujejo. Namesto zgolj sproščanja te energije kot toplote, celice to energijo shranjujejo v obliki adenozin trifosfata ali ATP; ATP deluje kot neke vrste energijska valuta, ki je na voljo v priročni obliki za zadovoljevanje potreb celice.

Ker je razgradnja glukoze kemična reakcija, jo lahko opišemo z naslednjo kemijsko enačbo: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O, kjer se za vsak mol glukoze sprosti 2870 kilodžulov energije presnavljajo. Čeprav ta enačba opisuje celoten postopek, je njegova preprostost varljiva, saj skriva vse podrobnosti o tem, kaj se v resnici dogaja. Glukoza se ne presnovi niti v enem koraku. Namesto tega celica razgradi glukozo v vrsti majhnih korakov, od katerih vsak sprosti energijo. Kemijske enačbe za te so prikazane spodaj.

Prvi korak v presnovi glukoze je glikoliza, desetstopenjski postopek, v katerem je molekula glukoze lizirajo ali razcepijo na dva sladkorja s tremi ogljiki, ki se nato kemično spremenijo v dve molekuli piruvat. Neto enačba za glikolizo je naslednja: C6H12O6 + 2 ADP + 2 [P] i + 2 NAD + -> 2 piruvat + 2 ATP + 2 NADH, kjer C6H12O6 je glukoza, [P] i je fosfatna skupina, NAD + in NADH sta elektronska akceptorja / nosilca in ADP je adenozin difosfat. Medtem ko ta enačba daje splošno sliko, skriva tudi veliko umazanih podrobnosti; ker je glikoliza desetstopenjski postopek, bi lahko vsak korak opisali z ločeno kemijsko enačbo.

Naslednji korak v presnovi glukoze je cikel citronske kisline (imenovan tudi Krebsov cikel ali cikel trikarboksilne kisline). Vsaka od dveh molekul piruvata, tvorjena z glikolizo, se pretvori v spojino, imenovano acetil CoA; skozi 8-stopenjski postopek lahko te Neto kemijsko enačbo za cikel citronske kisline zapišemo kot sledi: acetil CoA + 3 NAD + + Q + GDP + [P] i + 2 H2O -> CoA-SH + 3 NADH + 3 H + + QH2 + GTP + 2 CO2. Popolnejši opis vseh vključenih korakov presega obseg tega članka; v bistvu pa cikel citronske kisline donira elektrone dvema molekulama nosilcema elektronov, NADH in FADH2, ki lahko nato te elektrone oddata drugemu procesu. Prav tako proizvaja molekulo, imenovano GTP, ki ima podobne funkcije kot ATP v celici.

V zadnjem večjem koraku v presnovi glukoze molekule elektronov iz cikla citronske kisline (NADH in FADH2) dajejo njihovi elektroni v elektronsko transportno verigo, verigo beljakovin, vgrajenih v membrano mitohondrijev v vaših celicah. Mitohondriji so pomembne strukture, ki igrajo ključno vlogo pri presnovi glukoze in pri ustvarjanju energije. Veriga prenosa elektronov poganja proces, ki poganja sintezo ATP iz ADP.

Splošni rezultati presnove glukoze so impresivni; za vsako molekulo glukoze lahko vaša celica tvori 38 molekul ATP. Ker za sintezo ATP potrebujemo 30,5 kilojoulov na mol, vaša celica uspešno shrani 40 odstotkov energije, ki se sprosti z razgradnjo glukoze. Preostalih 60 odstotkov se izgubi kot toplota; ta toplota pomaga ohranjati telesno temperaturo. Čeprav se 40 odstotkov sliši kot nizka številka, je to precej bolj učinkovito kot mnogi stroji, ki so jih zasnovali ljudje. Tudi najboljši avtomobili na primer lahko pretvorijo le četrtino energije, shranjene v bencinu, v energijo, ki avtomobil premika.