Cellerna i kroppen kan bryta ner eller metabolisera glukos för att göra den energi de behöver. Istället för att bara frigöra denna energi som värme lagrar cellerna emellertid denna energi i form av adenosintrifosfat eller ATP; ATP fungerar som en slags energivaluta som är tillgänglig i en lämplig form för att möta cellens behov.

Allmän kemisk ekvation

Eftersom glukosbrytningen är en kemisk reaktion kan den beskrivas med hjälp av följande kemiska ekvation: C6H12O6 + 6 02 -> 6 CO2 + 6 H2O, där 2870 kilojoules 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 glukosen ner i en serie små steg, var och en avger energi. De kemiska ekvationerna för dessa visas nedan.

Glykolys

Det första steget i glukosmetabolism är glykolys, en tio stegs process där en glukosmolekyl lyseras eller delas i två tre-kolsockerarter vilka sedan kemiskt förändras för att bilda två pyruvatmolekyler. Nätekvationen för glykolys är följande: 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 adenosindifosfat. Återigen, medan denna ekvation ger den övergripande bilden, döljer den också många av de smutsiga detaljerna; Eftersom glykolys är ett tio stegs process kan varje steg beskrivas med en separat kemisk ekvation.

Citronsyracykeln

Nästa steg i glukosmetabolism är citronsyracykeln (även kallad Krebs cykel eller tricarboxylsyracykeln). Var och en av de två molekylerna pyruvat som bildas genom glykolys omvandlas till en förening som kallas acetyl CoA; Genom en 8-stegs process kan dessa Net-kemiska ekvation för citronsyracykeln 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 utförlig beskrivning av alla de berörda stegen ligger utanför ramen för denna artikel; I princip donerar citronsyracykeln elektroner till två elektronbärarmolekyler, NADH och FADH2, som sedan kan donera dessa elektroner till en annan process. Det producerar också en molekyl som kallas GTP som har liknande funktioner som ATP i cellen.

Oxidativ fosforylering

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

Effekter

Det totala resultatet av glukosmetabolism är imponerande; för varje glukosmolekyl kan din cell göra 38 molekyler av ATP. Eftersom det tar 30,5 kilojoules per mol för att syntetisera ATP, lagrar din cell framgångsrikt 40 procent av den energi som frigörs genom att bryta ner glukosen. Återstående 60 procent förloras som värme; denna värme bidrar till att bibehålla din kroppstemperatur. Medan 40 procent kan låta som en låg siffra, är den betydligt effektivare än många maskiner konstruerade av människor. Till och med de bästa bilarna kan till exempel bara konvertera en fjärdedel av den energi som lagras i bensin till energi som rör bilen.