المحتوى
الجلوكوز عبارة عن سكر مكون من ستة كربون يمكن تناوله أو ضخه مباشرة في الجسم ، ولكنه غالبًا ما يكون نتيجة ثانوية لاستقلاب الكربوهيدرات أو البروتين أو الدهون. يمكن استخدام الجلوكوز في تصنيع الجليكوجين وأنواع تخزين الوقود الأخرى أو تفكيكها لتوفير الطاقة لعمليات الأيض ، وهي سلسلة من التفاعلات تسمى التنفس الخلوي بشكل جماعي. يمكن تقسيم مراحل تحلل الجلوكوز إلى أربع مراحل متميزة.
تحلل
يحدث الانهيار الأولي للجلوكوز في السيتوبلازم الخلوي. هذا هو رد فعل اللاهوائي للتنفس الخلوي ، وهذا يعني أنه لا يحتاج إلى الأكسجين. هنا ، في سلسلة من ثمانية تفاعلات فردية ، يتم استقلاب جزيء الجلوكوز المكون من ستة كربون باستخدام جزيئين من أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) لتشكيل جزيئين من بيروفيتات بثلاثة كربونات ، وهما H2جزيئات O (الماء) وأربعة جزيئات ATP لكسب صافٍ لجزيئين ATP. اعبي التنس المحترفين هو المصدر الرئيسي للطاقة في التمثيل الغذائي البشري.
رد الفعل التحضيري
يحدث هذا التفاعل في المصفوفة ، أو الداخلية ، من الميتوكوندريا من الخلايا. هنا ، يتم الجمع بين جزيئين البيروفات من تحلل السكر مع اثنين من جزيئات أنزيم A (CoA) لإنتاج جزيئي أسيتيل - COA واثنين من ثاني أكسيد الكربون (CO)2) الجزيئات. يحدث هذا التفاعل في خطوة واحدة ، مثل التحلل اللاهوائي ، هو اللاهوائي.
دورة حامض الستريك
وتسمى أيضًا دورة حمض الكربوكسيل أو دورة كريبس ، وهذه السلسلة من التفاعلات اللاهوائية ، مثل التفاعل التحضيري ، تحدث في مصفوفة الميتوكوندريا. هنا ، تتحد جزيئات أسيتيل COA من التفاعل التحضيري مع عدد من مكونات الفوسفات والنيوكليوتيدات لإنتاج اثنين من ATP ، وأربعة CO2 ، وعدد من الوسطاء النوكليوتيدات. هذه الوسطاء حاسمة في التنفس الهوائي الذي يحدث في المرحلة التالية من انهيار الجلوكوز.
سلسلة نقل الإلكترون
في هذه الخطوة ، التي تظهر على الأغشية الداخلية للميتوكوندريا ، يدخل الأكسجين في النهاية إلى الصورة. الناقلون في هذا المخطط هم جزيئات NAD و FAD ، وسطاء النيوكليوتيدات المذكورة أعلاه. في وجود ستة جزيئات أكسجين ، يتم تمرير البروتونات من NAD و FAD إلى جزيئات NAD و FAD الأخرى أسفل السلسلة ، مما يسمح باستخلاص ATP في نقاط مختلفة. والنتيجة الصافية هي ربح 34 جزيء ATP.
لاحظ أنه بعد هذه المرحلة ، يبدو التفاعل الكيميائي الكلي لتحلل السكر كاملاً:
C6هيدروجين12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + 38 اعبي التنس المحترفين
أي منتج من انهيار الجلوكوز لديه أكبر طاقة؟
بوضوح ، مع اثنين من ATP من انحلال الدم ، واثنان من دورة حامض الستريك و 34 من سلسلة نقل الإلكترون لكل جزيء من الجلوكوز ، فإن سلسلة نقل الإلكترون هي إلى حد بعيد أكثر إنتاجية للطاقة. هذا هو السبب في أنه لا يمكن حرمان البشر من الأكسجين لفترة طويلة ، ولهذا السبب لا يمكن الحفاظ على التمرينات اللاهوائية عالية الكثافة لأكثر من بضع دقائق: تعتمد معظم الوظائف الفسيولوجية على الاستخدام المطرد لسلسلة نقل الإلكترون.