Зміст
Клітини у вашому організмі можуть руйнуватися або метаболізувати глюкозу, щоб зробити необхідну енергію. Замість того, щоб просто вивільняти цю енергію як тепло, однак клітини зберігають цю енергію у вигляді аденозинтрифосфату або АТФ; АТФ діє як своєрідна енергетична валюта, яка доступна у зручній формі для задоволення потреб комірок.
Загальне хімічне рівняння
Оскільки розпад глюкози є хімічною реакцією, її можна описати за допомогою наступного хімічного рівняння: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O, де виділяється 2870 кілограмів енергії на кожен моль метаболізованої глюкози. Хоча це рівняння справді описує загальний процес, його простота є оманливою, оскільки вона приховує всі деталі того, що насправді має місце. Глюкоза не метаболізується в один крок. Натомість клітина розщеплює глюкозу вниз через ряд невеликих кроків, кожен з яких звільняє енергію. Хімічні рівняння для них наведені нижче.
Гліколіз
Перший крок метаболізму глюкози - це гліколіз, десятишаговий процес, коли молекула глюкози лізірується або розщеплюється на два тривуглецеві цукру, які потім хімічно змінюються, утворюючи дві молекули пірувату. Чисте рівняння гліколізу таке: C6H12O6 + 2 ADP + 2 i + 2 NAD + -> 2 піруват + 2 ATP + 2 NADH, де C6H12O6 є глюкозою, i є фосфатною групою, NAD + і NADH є акцепторами / носіями електронів і АДФ - аденозиндифосфат. Знову ж таки, хоча це рівняння дає загальну картину, воно також приховує багато брудних деталей; оскільки гліколіз - це десятиступінковий процес, кожен етап може бути описаний за допомогою окремого хімічного рівняння.
Цикл лимонної кислоти
Наступним етапом метаболізму глюкози є цикл лимонної кислоти (також його називають циклом Кребса або циклом трикарбонової кислоти). Кожна з двох молекул пірувату, утворених гліколізом, перетворюється на сполуку, яку називають ацетил CoA; через 8-ступінчастий процес, це Чисте хімічне рівняння для циклу лимонної кислоти можна записати так: ацетил CoA + 3 NAD + + Q + ВВП + i + 2 H2O -> CoA-SH + 3 NADH + 3 H + + QH2 + GTP + 2 CO2. Повніший опис усіх етапів, що випливають, виходить за межі цієї статті; в основному, однак, цикл лимонної кислоти дарує електрони двом молекулам-носіям електронів, NADH та FADH2, які потім можуть здавати ці електрони в інший процес. Він також виробляє молекулу під назвою GTP, яка має аналогічні функції АТФ у клітині.
Окислювальне фосфорилювання
На останньому головному етапі метаболізму глюкози молекули-носії електронів із циклу лимонної кислоти (NADH та FADH2) здають свої електрони в ланцюг транспорту електронів - ланцюг білків, вбудованих у мембрану мітохондрій у ваших клітинах. Мітохондрії - це важливі структури, які відіграють ключову роль у метаболізмі глюкози та в виробленні енергії. Транспортний ланцюг електронів працює над процесом, який рухає синтезом АТФ з АДФ.
Ефекти
Загальні результати обміну глюкози вражають; на кожну молекулу глюкози ваша клітина може скласти 38 молекул АТФ. Оскільки для синтезу АТФ потрібно 30,5 кілоджаулів на моль, ваша клітина успішно зберігає 40 відсотків енергії, що виділяється, розщеплюючи глюкозу. Решта 60 відсотків втрачаються як тепло; ця спека допомагає підтримувати температуру тіла. Хоча 40 відсотків може здатися низькою цифрою, це значно ефективніше, ніж багато машин, розроблених людьми. Навіть найкращі машини, наприклад, можуть перетворити лише чверть енергії, що зберігається в бензині, в енергію, яка рухає автомобіль.