תוֹכֶן
- גליקוליזה
- תגובת ההכנה
- מחזור חומצות לימון
- שרשרת הובלות האלקטרונים
- לאיזה תוצר של פירוק גלוקוז יש הכי הרבה אנרגיה?
גלוקוזה היא סוכר בן שש פחמן שניתן להטמיע או להחדיר ישירות לגוף, אך לעתים קרובות יותר הוא תוצר לוואי של חילוף חומרים מורכב מפחמימות, חלבון או שומן. ניתן להשתמש בגלוקוז לסינתזה של גליקוגן ודלקי אחסון אחרים או להתפרק עוד יותר כדי לספק אנרגיה לתהליכים מטבוליים, סדרה של תגובות המכונות ביחד נשימה תאית. ניתן לחלק את שלבי פירוק הגלוקוז לארבעה שלבים ברורים.
גליקוליזה
הפירוק הראשוני של הגלוקוז מתרחש בציטופלסמה של התא. זוהי תגובה אנאירובית של נשימה תאית, כלומר היא אינה זקוקה לחמצן. כאן, בסדרה של שמונה תגובות בודדות, עוברת חילוף חומרים של מולקולת גלוקוז של שש פחמן באמצעות שתי מולקולות אדנוזין טריפוספט (ATP) ליצירת שתי מולקולות פירובט שלוש-פחמן, שתי H2מולקולות O (מים) וארבע מולקולות ATP לקבלת רווח נקי של שתי מולקולות ATP. ATP הוא מקור אנרגיה ראשוני בחילוף החומרים האנושי.
תגובת ההכנה
תגובה זו מתרחשת במטריקס, או בפנים, במיטוכונדריה של התאים. כאן, שתי מולקולות הפירובאט מגליקוליזה משולבות עם שתי מולקולות קו-אנזים A (CoA) לייצור שתי מולקולות אצטיל-CoA ושתי פחמן דו-חמצני (CO)2) מולקולות. תגובה זו מתרחשת בשלב יחיד וכמו גליקוליזה היא אנאירובית.
מחזור חומצות לימון
נקרא גם מחזור החומצה הטריקארבוקסילית (TCA) או מחזור קרבס, סדרה של תגובות אנאירוביות, כמו תגובת ההכנה, מתרחשת במטריקס המיטוכונדריאלי. כאן שתי המולקולות של אצטיל-CoA מתגובת ההכנה משתלבות עם מספר רכיבים של פוספט ונוקלאוטיד ומניבים שני ATP, ארבעה CO2 ומספר מתווכים נוקלאוטידים. מתווכים אלה הם קריטיים בנשימה האירובית המתרחשת בשלב הבא של פירוק הגלוקוז.
שרשרת הובלות האלקטרונים
בשלב זה, שמתרחש על הממברנות הפנימיות של המיטוכונדריה, סוף סוף חמצן נכנס לתמונה. המובילים בתכנית זו הם מולקולות של NAD ו- FAD, מתווכי הנוקלאוטידים שצוינו לעיל. בנוכחות שש מולקולות חמצן, מועברים פרוטונים מ NAD ו- FAD למולקולות אחרות של NAD ו- FAD במורד השרשרת, ומאפשרים להוציא ATP בנקודות שונות. התוצאה נטו היא רווח של 34 מולקולות ATP.
שים לב שלאחר שלב זה התגובה הכימית הכוללת לגליקוליזה נראית שלמה:
ג6ח12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6 ח2O + 38 ATP
לאיזה תוצר של פירוק גלוקוז יש הכי הרבה אנרגיה?
ברור, עם שני ATP מגליקוליזה, שניים ממחזור חומצות לימון ו -34 משרשרת הובלת האלקטרונים לכל מולקולה של גלוקוז, שרשרת הובלת האלקטרונים היא ללא ספק המייצרת ביותר אנרגיה. זו הסיבה שאי אפשר לשלול מבני אדם חמצן לאורך זמן, ומדוע אי אפשר לשמור על פעילות גופנית בעצימות גבוהה (אנאירובית) למשך יותר מכמה דקות: מרבית התפקודים הפיזיולוגיים תלויים בשימוש קבוע בשרשרת ההובלה האלקטרונית.