Forbrænding for dummies

Denne underside udgør tredje del af teorien for Biotech Academys materiale om Diabetes.

Det kan være, I ikke har tiden til at læse det lange afsnit om forbrænding ovenfor, eller I har måske lyst til at få et hurtigt overblik, før I går i krig med det. I så fald er her en forkortet og forsimplet udgave, hvor de vigtigste detaljer er ridset op.

Før kroppen kan udnytte energien i de kulhydrater, vi spiser, skal føden brydes ned til mindre dele (monosakkarider som glukose), der kan forbrændes. Disse dele indgår i en række processer, man overordnet kan kalde for forbrænding eller oxidation af glukose. Som navnet oxidation antyder, er ilt (oxygen) en nødvendighed for, at oxidationen kan foregå og være effektiv.

Formålet med energiproduktion og oxidation er at danne ATP, som er nogle energirige molekyler, der kan lagres, indtil kroppen har brug for energi. Oxidation kan lave ATP direkte, men derudover også lave to såkaldte co-faktorer, FADH2 og NADH. Disse kan anvendes sent i forbrændingen i elektrontransportkæden, hvor en FADH2 danner 1,5 ATP, og en NADH danner 2,5 ATP.

Den menneskelige forbrænding af kulhydrater kan deles op i tre trin:

  1. Glykolyse
  2. Citronsyrecyklus
  3. Elektrontransportkæden

 

Glykolyse
Formålet med glykolyse er at lave monosakkaridet glukose om til to mindre pyruvatmolekyler, som kan indgå i de næste processer. Glykolyse foregår i alle kroppens celler og kan også finde sted, når der ikke er oxygen. Hvis der ikke er oxygen til stede, produceres der mindre energi, og restproduktet (laktat) kan ikke indgå i de følgende processer.

For at glykolysen kan starte, kræves 2 ATP, men der dannes 4 ATP og desuden 2 FADH2. Dette giver i alt 5 ATP (husk at en FADH2 i gennemsnit danner 1,5 ATP).

 

Citronsyrecyklus
Citronsyrecyklus er det andet trin i oxidationen af glukose. Den foregår i kroppens mitokondrier, og her dannes ud over en smule ATP også en masse cofaktorer, der kan indgå i den efterfølgende elektrontransportkæde.

Cyklen starter ved omdannelse af den pyruvat, som glykolysen sluttede med, til et molekyle, der hedder acetyl-Coenzym-A (acetyl-CoA). Denne omdannelse danner i øvrigt 1 NADH pr. pyruvat i et aktiveringstrin. Acetyl-CoA indgår herefter i en række kemiske reaktioner, hvor dets struktur og navn ændres frem og tilbage, så der ender med at kunne dannes til acetyl-CoA igen – derfor kalder man denne række processer for en cyklus.

Citronsyrecyklus danner for hvert pyruvatmolekyle 1 ATP, 3 NADH, 1 FADH2 og 2 CO2. Men da der, er 2 pyruvat for hvert glukosemolekyle, dobles op, så den totale produktion af energi er:

Aktiveringstrin:            2 NADH

Citronsyrecyklus:         2 ATP + 6 NADH + 2 FADH2 + 4 CO2.

Indsættes ATP-værdien af NADH og FADH2, kan bliver den totale mængde produceret ATP:

Energiproduktion:         2 ATP + 8×2,5 ATP + 2×1,5 ATP = 2 + 15 + 3 ATP = 25 ATP.

 

Elektrontransportkæden
Den sidste del af glukoseoxidationen kaldes elektrontransportkæden. Her udnyttes de mange cofaktorer, NADH og FADH2, der er blevet dannet tidligere. Denne kemiske reaktion foregår imellem mitokondriets indre og ydre membran. I den inderste membran sidder 4 komplekser (proteiner), der lader cofaktorerne pumpe deres protoner (H’erne i NADH og FADH2) ud i rummet mellem den indre og ydre membran. Det opbygger en høj koncentration af H’er mellem membranerne, og herved opbygges en stor elektrokemisk gradient, der prøver at drive H’erne tilbage til det inderste af mitokondriet.

I den inderste mitokondriemembran findes et proteinkompleks, der tillader H’erne at bevæge sig med deres elektrokemiske gradient. Dette protein hedder ATP-synthase, og det bruger H’ernes drivkraft til at koble phosphatgrupper til ADP, hvorved ATP dannes.

Det er denne del af glukoseoxidationen, der er ansvarlig for den egentlige ATP-produktion.

Se evt. film af denne del af oxidationen her.

 

Samlet energiproduktion
Hvis I adderer de tal, som er beregnet ovenfor, finder I, at den totale oxidation af et glukosemolekyle har dannet:

Totale energiproduktion:        5 ATP + 25 ATP = 30 ATP