Содержание
Клетки в вашем теле могут разрушаться или метаболизировать глюкозу, чтобы получить необходимую энергию. Однако вместо того, чтобы просто выделять эту энергию в виде тепла, клетки запасают эту энергию в форме аденозинтрифосфата или АТФ; АТФ действует как своего рода энергетическая валюта, доступная в удобной форме для удовлетворения потребностей клеток.
Общее химическое уравнение
Поскольку расщепление глюкозы является химической реакцией, ее можно описать следующим химическим уравнением: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O, где на каждый моль метаболизированной глюкозы выделяется 2870 килоджоулей энергии. Хотя это уравнение действительно описывает весь процесс, его простота обманчива, поскольку она скрывает все детали происходящего. Глюкоза не метаболизируется за одну стадию. Вместо этого клетка расщепляет глюкозу в серии небольших шагов, каждый из которых высвобождает энергию. Химические уравнения для них приведены ниже.
гликолиз
Первым этапом метаболизма глюкозы является гликолиз, десятиступенчатый процесс, при котором молекула глюкозы лизируется или расщепляется на два трехуглеродных сахара, которые затем химически изменяются с образованием двух молекул пирувата. Итоговое уравнение для гликолиза выглядит следующим образом: C6H12O6 + 2 ADP + 2 i + 2 NAD + -> 2 пируват + 2 ATP + 2 NADH, где C6H12O6 - глюкоза, i - фосфатная группа, NAD + и NADH - акцепторы / носители электронов и ADP представляет собой аденозиндифосфат. Опять же, хотя это уравнение дает общую картину, оно также скрывает много грязных деталей; Поскольку гликолиз представляет собой десятиэтапный процесс, каждый этап может быть описан с использованием отдельного химического уравнения.
Цикл лимонной кислоты
Следующим этапом метаболизма глюкозы является цикл лимонной кислоты (также называемый циклом Кребса или циклом трикарбоновой кислоты). Каждая из двух молекул пирувата, образующихся при гликолизе, превращается в соединение, называемое ацетил-КоА; через 8-ступенчатый процесс, эти Чистое химическое уравнение для цикла лимонной кислоты может быть записано следующим образом: ацетил-КоА + 3 НАД + + Q + ВВП + i + 2 H2O -> КоА-SH + 3 НАДН + 3 Н + + QH2 + GTP + 2 CO2. Более полное описание всех этапов, выходящих за рамки этой статьи; в основном, однако, цикл лимонной кислоты отдает электроны двум молекулам-носителям электронов, NADH и FADH2, которые затем могут отдавать эти электроны другому процессу. Он также продуцирует молекулу под названием GTP, которая имеет функции, подобные АТФ в клетке.
Окислительного фосфорилирования
На последнем важном этапе метаболизма глюкозы молекулы электронных носителей из цикла лимонной кислоты (NADH и FADH2) отдают свои электроны в цепь транспорта электронов, цепь белков, встроенных в мембрану митохондрий в ваших клетках. Митохондрии являются важными структурами, которые играют ключевую роль в метаболизме глюкозы и в выработке энергии. Цепь переноса электронов приводит в действие процесс, который управляет синтезом АТФ из АДФ.
Последствия
Общие результаты метаболизма глюкозы впечатляют; на каждую молекулу глюкозы ваша клетка может производить 38 молекул АТФ. Поскольку для синтеза АТФ требуется 30,5 килоджоулей на моль, ваша клетка успешно сохраняет 40 процентов энергии, выделяемой при расщеплении глюкозы. Оставшиеся 60 процентов теряются в виде тепла; это тепло помогает поддерживать температуру вашего тела. Хотя 40 процентов может показаться низкой цифрой, это значительно более эффективно, чем многие машины, разработанные людьми. Например, даже самые лучшие автомобили могут преобразовать только четверть энергии, хранящейся в бензине, в энергию, которая движет автомобилем.