อะไรคือสี่ขั้นตอนของการสลายตัวของกลูโคสที่สมบูรณ์?

กลูโคสเป็นน้ำตาลหกคาร์บอนที่สามารถกินเข้าไปหรือฉีดเข้าสู่ร่างกายได้โดยตรง แต่มักเป็นผลพลอยได้จากการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต โปรตีน หรือไขมันที่ซับซ้อน กลูโคสสามารถใช้เพื่อสังเคราะห์ไกลโคเจนและเชื้อเพลิงในการกักเก็บอื่นๆ หรือย่อยสลายเพิ่มเติมเพื่อให้เป็นพลังงานสำหรับกระบวนการเมแทบอลิซึม ซึ่งเป็นชุดของปฏิกิริยาที่เรียกรวมกันว่าการหายใจระดับเซลล์ ขั้นตอนของการสลายกลูโคสสามารถแบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอนที่แตกต่างกัน

การสลายกลูโคสเริ่มต้นเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์ นี่เป็นปฏิกิริยาแบบไม่ใช้ออกซิเจนของการหายใจระดับเซลล์ ซึ่งหมายความว่าไม่ต้องใช้ออกซิเจน ที่นี่ ในปฏิกิริยาแต่ละชุดของปฏิกิริยาแต่ละอย่าง โมเลกุลกลูโคส 6 คาร์บอนจะถูกเผาผลาญโดยใช้โมเลกุลอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) สองโมเลกุลเพื่อสร้างโมเลกุลไพรูเวตสามคาร์บอนสองโมเลกุล H สองตัว₂โมเลกุลของ O (น้ำ) และโมเลกุล ATP สี่ตัวสำหรับการเพิ่มสุทธิของโมเลกุล ATP สองตัว เอทีพีเป็นแหล่งพลังงานหลักในการเผาผลาญของมนุษย์

ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นในเมทริกซ์หรือภายในของไมโตคอนเดรียของเซลล์ ที่นี่ โมเลกุลไพรูเวตสองโมเลกุลจากไกลโคไลซิสถูกรวมเข้ากับโมเลกุลโคเอ็นไซม์ A (CoA) สองโมเลกุลเพื่อผลิตโมเลกุลอะซิติล-CoA สองโมเลกุลและคาร์บอนไดออกไซด์ (CO) สองชนิด

เรียกอีกอย่างว่าวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก (TCA) หรือวัฏจักรเครบส์ ปฏิกิริยาแบบไม่ใช้ออกซิเจนชุดนี้ เช่น ปฏิกิริยาเตรียมการ เกิดขึ้นในเมทริกซ์ไมโตคอนเดรีย ในที่นี้ โมเลกุลอะเซทิล-CoA สองโมเลกุลจากปฏิกิริยาเตรียมการรวมกับส่วนประกอบของฟอสเฟตและนิวคลีโอไทด์จำนวนหนึ่งเพื่อให้ได้ ATP สองตัว, CO2 สี่ตัว และตัวกลางของนิวคลีโอไทด์จำนวนหนึ่ง ตัวกลางเหล่านี้มีความสำคัญต่อการหายใจแบบใช้ออกซิเจนที่เกิดขึ้นในระยะต่อไปของการสลายกลูโคส

ในขั้นตอนนี้ ซึ่งเกิดขึ้นที่เยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรีย ในที่สุดออกซิเจนก็เข้าสู่ภาพ ตัวขนส่งในรูปแบบนี้คือโมเลกุลของ NAD และ FAD ซึ่งเป็นตัวกลางของนิวคลีโอไทด์ที่ระบุไว้ข้างต้น ในการปรากฏตัวของโมเลกุลออกซิเจนหกตัว โปรตอนจะถูกส่งผ่านจาก NAD และ FAD ไปยังโมเลกุล NAD และ FAD อื่น ๆ ตามสายโซ่ ทำให้ ATP ถูกสกัดที่จุดต่างๆ ผลลัพธ์ที่ได้คือการเพิ่ม 34 ATP โมเลกุล

โปรดทราบว่าหลังจากขั้นตอนนี้ ปฏิกิริยาเคมีโดยรวมสำหรับไกลโคไลซิสจะสมบูรณ์:

ค₆โฮ₁₂โอ₆ + 6O₂ -> 6CO₂ + 6H₂O + 38 ATP

เห็นได้ชัดว่ามี ATP สองจากไกลโคไลซิส 2 จากวงจรกรดซิตริกและ 34 จากอิเล็กตรอน ห่วงโซ่การขนส่งต่อโมเลกุลของกลูโคส ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนมีมากที่สุด การผลิตพลังงาน นี่คือสาเหตุที่มนุษย์ไม่สามารถขาดออกซิเจนได้นาน และเหตุใดการออกกำลังกายแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่มีความเข้มข้นสูงมากจึงไม่สามารถทำได้ รักษาไว้นานกว่าสองสามนาที: หน้าที่ทางสรีรวิทยาส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการใช้การขนส่งอิเล็กตรอนอย่างต่อเนื่อง เชื่อมต่อ.