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体内の細胞はグルコースを分解または代謝して、必要なエネルギーを生成します。しかし、このエネルギーを単に熱として放出するのではなく、細胞はこのエネルギーをアデノシン三リン酸またはATPの形で保存します。 ATPは、細胞のニーズを満たす便利な形式で利用可能なエネルギー通貨の一種として機能します。
全体の化学式
グルコースの分解は化学反応であるため、次の化学式を使用して説明できます：C6H12O6 + 6 O2-> 6 CO2 + 6 H2O、ここで代謝されるグルコース1モルごとに2870キロジュールのエネルギーが放出されます。この方程式はプロセス全体を説明していますが、実際に行われていることのすべての詳細が隠されているため、その単純さは欺de的です。グルコースは単一のステップで代謝されません。代わりに、細胞は一連の小さなステップでグルコースを分解し、それぞれがエネルギーを放出します。これらの化学式を以下に示します。
解糖
グルコース代謝の最初のステップは解糖であり、グルコースの分子が溶解または2つの3炭素糖に分割される10段階のプロセスであり、化学的に変化してピルビン酸の2つの分子を形成します。解糖系の正味方程式は次のとおりです：C6H12O6 + 2 ADP + 2 i + 2 NAD +-> 2ピルビン酸+ 2 ATP + 2 NADH、ここでC6H12O6はグルコース、iはリン酸基、NAD +およびNADHは電子受容体/キャリアそしてADPはアデノシン二リン酸です。繰り返しますが、この方程式は全体像を示しますが、多くの汚れた詳細も隠します。解糖は10段階のプロセスであるため、各ステップは個別の化学式を使用して説明できます。
クエン酸サイクル
グルコース代謝の次のステップは、クエン酸回路（クレブス回路またはトリカルボン酸回路とも呼ばれます）です。解糖によって形成されるピルビン酸の2つの分子はそれぞれ、アセチルCoAと呼ばれる化合物に変換されます。クエン酸サイクルの正味の化学式は次のように書くことができます：アセチルCoA + 3 NAD + + Q + GDP + i + 2 H2O-> CoA-SH + 3 NADH + 3 H + + QH2 + GTP + 2 CO2。関連するすべての手順の詳細な説明は、この記事の範囲外です。ただし、基本的に、クエン酸サイクルは、2つの電子キャリア分子であるNADHとFADH2に電子を提供し、NADHとFADH2はこれらの電子を別のプロセスに提供できます。また、細胞内のATPと同様の機能を持つGTPと呼ばれる分子を生成します。
酸化的リン酸化
グルコース代謝の最後の主要なステップでは、クエン酸回路からの電子伝達分子（NADHおよびFADH2）が、細胞内のミトコンドリアの膜に埋め込まれたタンパク質の鎖である電子輸送鎖に電子を提供します。ミトコンドリアは、グルコース代謝およびエネルギー生成において重要な役割を果たす重要な構造です。電子輸送チェーンは、ADPからATPを合成するプロセスを推進します。
効果
グルコース代謝の全体的な結果は印象的です。グルコースの分子ごとに、細胞は38分子のATPを作ることができます。 ATPの合成には1モルあたり30.5キロジュールかかるため、グルコースを分解することで放出されるエネルギーの40％をセルが正常に保存します。残りの60％は熱として失われます。この熱は体温を維持するのに役立ちます。 40パーセントは低い数字のように聞こえるかもしれませんが、人間が設計した多くのマシンよりもかなり効率的です。たとえば、最高の車であっても、ガソリンに保存されているエネルギーの4分の1しか車を動かすエネルギーに変換できません。