Ekvation för glukosmetabolism

Cellerna i din kropp kan bryta ner eller metabolisera glukos för att få den energi de behöver. I stället för att bara släppa denna energi som värme lagrar celler dock denna energi i form av adenosintrifosfat eller ATP; ATP fungerar som ett slags energivaluta som finns i en bekväm form för att möta cellens behov.

Eftersom nedbrytningen av glukos är en kemisk reaktion kan den beskrivas med följande kemiska ekvation: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O, där 2870 kilojoule energi frigörs för varje mol glukos som metaboliseras. Även om denna ekvation beskriver den övergripande processen är dess enkelhet vilseledande, eftersom den döljer alla detaljer om vad som verkligen äger rum. Glukos metaboliseras inte i ett enda steg. Istället bryter cellen ner glukos i en serie små steg, var och en frigör energi. De kemiska ekvationerna för dessa visas nedan.

Det första steget i glukosmetabolism är glykolys, en tiostegsprocess där en molekyl glukos är lyseras eller delas i två tre-kol-sockerarter som sedan kemiskt förändras för att bilda två molekyler av pyruvat. Nettoekvationen för glykolys är som följer: C6H12O6 + 2 ADP + 2 [P] i + 2 NAD + -> 2 pyruvat + 2 ATP + 2 NADH, där C6H12O6 är glukos, [P] i är en fosfatgrupp, NAD + och NADH är elektronacceptorer / bärare och ADP är adenosin difosfat. Även om denna ekvation ger den övergripande bilden döljer den också mycket av de smutsiga detaljerna; eftersom glykolys är en tiostegsprocess kan varje steg beskrivas med användning av en separat kemisk ekvation.

Nästa steg i glukosmetabolismen är citronsyracykeln (även kallad Krebs-cykeln eller trikarboxylsyracykeln). Var och en av de två pyruvatmolekylerna som bildas genom glykolys omvandlas till en förening som kallas acetyl CoA; genom en 8-stegsprocess kan dessa skrivas. Den kemiska nettoekvationen för citronsyracykeln kan skrivas enligt följande: acetyl CoA + 3 NAD + + Q + BNP + [P] i + 2 H2O -> CoA-SH + 3 NADH + 3 H + + QH2 + GTP + 2 CO2. En mer detaljerad beskrivning av alla inblandade steg ligger utanför denna artikel; i princip donerar emellertid citronsyracykeln elektroner till två elektronbärarmolekyler, NADH och FADH2, som sedan kan donera dessa elektroner till en annan process. Det producerar också en molekyl som heter GTP som har liknande funktioner som ATP i cellen.

I det sista stora steget i glukosmetabolism donerar elektronbärarmolekylerna från citronsyracykeln (NADH och FADH2) deras elektroner till elektrontransportkedjan, en kedja av proteiner inbäddade i mitokondriernas membran i dina celler. Mitokondrier är viktiga strukturer som spelar en nyckelroll i glukosmetabolismen och i att generera energi. Elektrontransportkedjan driver en process som driver syntesen av ATP från ADP.

De övergripande resultaten av glukosmetabolismen är imponerande; för varje molekyl glukos kan din cell göra 38 molekyler ATP. Eftersom det tar 30,5 kilojoules per mol att syntetisera ATP lagrar din cell framgångsrikt 40 procent av den energi som frigörs genom att bryta ner glukos. De återstående 60 procenten går förlorade som värme; denna värme hjälper till att hålla din kroppstemperatur. Medan 40 procent kanske låter som en låg siffra, är det betydligt effektivare än många maskiner designade av människor. Till och med de bästa bilarna kan till exempel bara omvandla en fjärdedel av energin som lagras i bensin till energi som rör bilen.