Energin i maten lagras i de kemiska bindningarna hos kolhydrat-, fett- och proteinmolekylerna. Under matsmältningen bryts kolhydratmolekylerna ner till glukosmolekyler. Glukos utgör kroppens viktigaste energikälla eftersom den kan omvandlas till användbar energi effektivare än både fett och protein.
Den enda energiform som kroppens celler kan utnyttja är molekylen adenosintrifosfat (ATP). ATP består av en adenosinmolekyl och tre oorganiska fosfater. Adenosindifosfat (ADP) är en ester av adenosin som innehåller två fosfater och används för att bilda ATP. Processen där glukos metaboliseras för att producera ATP kallas cellandning och sker i tre huvudsteg.
Det första steget i cellandningen äger rum i cellens cytoplasma. Under detta skede interagerar dehydrogenasenzym med glukosmolekylen. Denna interaktion oxiderar molekylen, vilket innebär att den avlägsnar några av dess elektroner samt en vätejon. Två elektroner och en proton överförs till ett koenzym som kallas NAD+. När NAD+ kombineras med dessa elektroner och protonen bildas NADH-molekylen. Slutprodukterna av glykolysen är NADH, två pyruvatmolekyler och två ATP-molekyler för varje enskild glukosmolekyl som bryts ner.
Av glykolysens produkter är det endast pyruvatmolekylerna som går vidare till citronsyracykeln. Citronsyracykeln äger rum i cellens mitokondrier och kan endast ske om syre finns tillgängligt. När pyruvatmolekylerna passerar in i mitokondrierna frigörs koldioxid, vilket förändrar pyruvatmolekylerna. Enzym interagerar sedan med dessa förändrade pyruvatmolekyler och oxiderar dem. Återigen överförs elektronerna och protonen till koenzymer, vilket bildar NADH- och FADH2-molekyler. En komplett varv av citronsyracykeln producerar koldioxid, NADH-molekyler, FADH2-molekyler och två ATP-molekyler.
De energirika NADH- och FADH2-molekyler som bildats under glykolysen och citronsyracykeln går vidare till det oxidativa fosforyleringssteget. Detta steg sker också i cellens mitokondrier. Här blir elektronerna i NADH- och FADH2-molekylerna en del av den så kallade elektrontransportkedjan. När elektronerna från dessa molekyler vandrar från toppen av kedjan till botten, från molekyl till molekyl, genererar raden av elektronöverföringar en form av energi som används för att syntetisera ATP. Det slutliga resultatet av oxidativ fosforylering via elektrontransportkedjan är imponerande 34 ATP-molekyler för varje förbrukad glukosmolekyl.
Den ATP som bildas under glykolysen och citronsyracykeln skapas när ett enzym överför en fosfatgrupp till ADP. Kombinationen av denna fosfatgrupp med ADP skapar ATP.
Under det oxidativa fosforyleringssteget syntetiseras däremot ATP-molekyler från den energi som frigörs vid elektronöverföringen. Elektrontransportkedjan genererar inte ATP direkt. Istället alstrar den en energi som aktiverar tre katalytiska platser i cellernas mitokondrier, vilket gör att ADP kan kombineras med en fosfatgrupp för att bilda ATP. Glukos är alltså bränslet som driver samtliga dessa reaktioner.
Hälsa och Sjukdom © https://www.sjukdom.online