Глюкоза - це шестивуглецевий цукор, який можна потрапляти всередину або вводити безпосередньо в організм, але частіше є побічним продуктом складного вуглеводного, білкового або жирового обміну. Глюкоза може бути використана для синтезу глікогену та іншого палива для зберігання або розщеплена далі для забезпечення енергією метаболічних процесів - серії реакцій, спільно названих клітинним диханням. Стадії розпаду глюкози можна розділити на чотири різні фази.
Гліколіз
Початковий розпад глюкози відбувається в клітинній цитоплазмі. Це анаеробна реакція клітинного дихання, тобто вона не потребує кисню. Тут у серії з восьми індивідуальних реакцій молекула глюкози із шістьма вуглецевими речовинами метаболізується за допомогою двох молекул аденозинтрифосфату (АТФ) з утворенням двох молекул пірувату з трьох вуглеців, двох Н2Молекули O (води) та чотири молекули АТФ для чистого приросту двох молекул АТФ. АТФ є основним джерелом енергії в метаболізмі людини.
Підготовча реакція
Ця реакція відбувається в матриксі, або всередині мітохондрій клітин. Тут дві молекули пірувату в результаті гліколізу поєднуються з двома молекулами коферменту А (CoA) з отриманням двох молекул ацетил-CoA та двох вуглекислого газу (CO
2) молекули. Ця реакція відбувається в один етап і, як і гліколіз, є анаеробною.Цикл лимонної кислоти
Цей цикл анаеробних реакцій, як і підготовча реакція, також званий циклом трикарбонової кислоти (ТСА) або циклом Кребса, протікає в матриксі мітохондрій. Тут дві молекули ацетил-КоА під час підготовчої реакції поєднуються з низкою фосфатних та нуклеотидних компонентів, отримуючи два АТФ, чотири СО2 та ряд нуклеотидних посередників. Ці посередники мають вирішальне значення в аеробному диханні, яке відбувається в наступну фазу розпаду глюкози.
Електронний транспортний ланцюг
На цьому етапі, який виявляється на внутрішніх мембранах мітохондрій, кисень нарешті потрапляє в картину. Транспортерами за цією схемою є молекули NAD та FAD, нуклеотидні посередники, зазначені вище. У присутності шести молекул кисню протони передаються від NAD і FAD до інших молекул NAD і FAD по ланцюгу, що дозволяє екстрагувати АТФ у різних точках. Чистий результат - приріст 34 молекул АТФ.
Зверніть увагу, що після цього етапу загальна хімічна реакція на гліколіз виглядає завершеною:
C.6H12О6 + 6O2 -> 6CO2 + 6Н2O + 38 АТФ
Який продукт розпаду глюкози має найбільше енергії?
Очевидно, що при двох АТФ від гліколізу, двох від циклу лимонної кислоти та 34 від електрона транспортного ланцюга на молекулу глюкози, електронний транспортний ланцюг є на сьогоднішній день найбільшим енерговиробнича. Ось чому люди не можуть бути позбавлені кисню надовго, і чому вправи з дуже високою інтенсивністю (анаеробні) не можуть бути підтримується більше кількох хвилин: Більшість фізіологічних функцій залежать від постійного використання транспорту електронів ланцюжок.