Inhoud
De cellen in je lichaam kunnen glucose afbreken of metaboliseren om de energie te maken die ze nodig hebben. In plaats van alleen deze energie als warmte af te geven, slaan cellen deze energie echter op in de vorm van adenosinetrifosfaat of ATP; ATP fungeert als een soort energievaluta die beschikbaar is in een handige vorm om aan de celbehoeften te voldoen.
Algemene chemische vergelijking
Omdat de afbraak van glucose een chemische reactie is, kan deze worden beschreven met behulp van de volgende chemische vergelijking: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O, waarbij 2870 kilojoule energie wordt vrijgegeven voor elke mol glucose die wordt gemetaboliseerd. Hoewel deze vergelijking het algehele proces beschrijft, is de eenvoud misleidend, omdat het alle details verbergt van wat er werkelijk plaatsvindt. Glucose wordt niet in een enkele stap gemetaboliseerd. In plaats daarvan breekt de cel glucose af in een reeks kleine stappen, die elk energie vrijgeven. De chemische vergelijkingen hiervoor verschijnen hieronder.
glycolyse
De eerste stap in het glucosemetabolisme is glycolyse, een proces in tien stappen waarbij een glucosemolecuul wordt gelyseerd of gesplitst in twee suikers met drie koolstofatomen die vervolgens chemisch worden veranderd om twee moleculen pyruvaat te vormen. De netto vergelijking voor glycolyse is als volgt: C6H12O6 + 2 ADP + 2 i + 2 NAD + -> 2 pyruvaat + 2 ATP + 2 NADH, waar C6H12O6 glucose is, i is een fosfaatgroep, NAD + en NADH zijn elektronenacceptoren / dragers en ADP is adenosinedifosfaat. Nogmaals, terwijl deze vergelijking het algemene beeld geeft, verbergt het ook veel van de vuile details; aangezien glycolyse een proces in tien stappen is, kan elke stap worden beschreven met een afzonderlijke chemische vergelijking.
Citroenzuur cyclus
De volgende stap in het glucosemetabolisme is de citroenzuurcyclus (ook wel de Krebs-cyclus of de tricarbonzuurcyclus genoemd). Elk van de twee moleculen pyruvaat gevormd door glycolyse worden omgezet in een verbinding genaamd acetyl CoA; via een 8-stappenproces, deze De netto chemische vergelijking voor de citroenzuurcyclus kan als volgt worden geschreven: acetyl CoA + 3 NAD + + Q + GDP + i + 2 H2O -> CoA-SH + 3 NADH + 3 H + + QH2 + GTP + 2 CO2. Een uitgebreidere beschrijving van alle betrokken stappen valt buiten het bestek van dit artikel; in principe doneert de citroenzuurcyclus elektronen aan twee elektronendragermoleculen, NADH en FADH2, die deze elektronen vervolgens aan een ander proces kunnen doneren. Het produceert ook een molecuul genaamd GTP dat vergelijkbare functies heeft als ATP in de cel.
Oxidatieve fosforylering
In de laatste belangrijke stap in het glucosemetabolisme doneren de elektronendragermoleculen uit de citroenzuurcyclus (NADH en FADH2) hun elektronen aan de elektronentransportketen, een keten van eiwitten ingebed in het membraan van de mitochondriën in uw cellen. Mitochondriën zijn belangrijke structuren die een sleutelrol spelen bij het glucosemetabolisme en bij het genereren van energie. De elektronen transportketen stuurt een proces aan dat de synthese van ATP vanuit ADP aanstuurt.
Gevolgen
De algemene resultaten van glucosemetabolisme zijn indrukwekkend; voor elke glucosemolecule kan uw cel 38 moleculen ATP maken. Omdat het 30,5 kilojoule per mol kost om ATP te synthetiseren, slaat uw cel met succes 40 procent van de energie op die vrijkomt door glucose af te breken. De resterende 60 procent gaat verloren als warmte; deze hitte helpt om je lichaamstemperatuur te handhaven. Hoewel 40 procent misschien als een laag cijfer klinkt, is het aanzienlijk efficiënter dan veel door mensen ontworpen machines. Zelfs de beste auto's kunnen bijvoorbeeld slechts een kwart van de in benzine opgeslagen energie omzetten in energie die de auto beweegt.