21. Метаболизм глюкозы.

Метаболизм глюкозы – это процесс превращения глюкозы, основного источника энергии для клеток, в различные молекулы и продукты, необходимые для нормального функционирования организма. Основные этапы метаболизма глюкозы включают гликолиз, цикл Кребса и окислительное фосфорилирование.

Гликолиз – это первый этап метаболизма глюкозы, который происходит в цитоплазме клетки. В результате гликолиза одна молекула глюкозы разлагается на две молекулы пирувата. В процессе гликолиза выделяется небольшое количество энергии в форме АТФ.

Цикл Кребса, также известный как цикл карбоксиловых кислот или цикл трикарбоновых кислот, является вторым этапом метаболизма глюкозы. Он происходит в митохондриях клеток. В цикле Кребса пируват окисляется до углекислого газа, при этом выделяется энергия в форме АТФ и НАДН.

Окислительное фосфорилирование – это третий этап метаболизма глюкозы, который происходит в митохондриях клеток. В этом процессе энергия, полученная в результате гликолиза и цикла Кребса, используется для синтеза большого количества АТФ. Окислительное фосфорилирование осуществляется через электронный транспортный цепь и ферментативное фосфорилирование.

Уже во рту человека начинается процесс расщепления углеводов. Происходит гидролиз крахмала под действием биологического катализатора – фермента амилазы, который содержится в слюне. Под действием амилазы молекула крахмала расщепляется на довольно короткие цепочки, которые состоят из глюкозных звеньев.

После этого углеводы попадают в желудок. Далее под действием желудочного сока заканчивается кислотный гидролиз крахмала. Крахмал распадается до отдельных глюкозных звеньев. Глюкоза попадает в кишечник и через стенки кишок поступает в кровь, разносящую её по всему человеческому организму.

Содержание глюкозы в крови поддерживается на постоянном уровне при помощи гормона инсулина, который выделяется поджелудочной железой. Инсулин полимеризует избыточную глюкозу в животный крахмал – гликоген, который откладывается в печени. Часть гликогена в печени может гидролизоваться в глюкозу, далее поступающую обратно в кровь. Это происходит при понижении содержания глюкозы в крови. Если поджелудочная железа не может вырабатывать инсулин, содержание глюкозы в крови повышается, что приводит к диабету.

Молекула глюкозы, попадая в клетку организма, окисляется, «сгорает» с образованием воды и диоксида углерода. При этом выделяется энергия, необходимая организму для движения, согревания, осуществления различных физических нагрузок и т.д. Но биологическое окисление глюкозы похоже на обычное горение лишь по своим конечным результатам.

Биологическое окисление – процесс медленный, многоступенчатый. Только малая часть высвобождаемой при окислении энергии превращается на каждой стадии данного процесса в тепло. Значительная доля энергии, заключенной в химических связях глюкозы, расходуется на образование других веществ, из которых важнейшее в биоэнергетике – аденозинтрифосфорная кислота C10H16N5O13P3 (АТФ). Это соединение состоит из трех частей – гетероцикла аденина, рибозы (сахара) и трех остатков фосфорной кислоты, образующей с р ибозой сложный эфир.