Co to jest metabolizm oksydacyjny?

Metabolizm oksydacyjny to kataboliczna pierwsza połowa metabolizmu, w której komórka rozkłada cząsteczki na energię lub adenozynotrifosforan (ATP). Druga połowa metabolizmu polega na wykorzystaniu tej energii komórkowej do budowy cząsteczek, takich jak tkanki i narządy, i nazywa się to anabolizmem. Tlenowe oddychanie komórkowe, proces wymagający użycia tlenu, jest najbardziej wydajną formą produkcji ATP. ATP można również wytwarzać beztlenowo, bez obecności tlenu.

Metabolizm oksydacyjny zaczyna się od rozpadu organicznych składników odżywczych, takich jak węglowodany, cukry, białka, witaminy i tłuszcze. Glukoza, prosty cukier, jest najczęstszym składnikiem odżywczym rozkładanym w procesie znanym jako glikoliza lub metabolizm glukozy. Metabolizm glukozy wytwarza dwie cząsteczki pirogronianu, które dostają się do mitochondriów komórki i są inicjowane w cyklu Krebsa. Mitochondrium jest organellą, która dostarcza energię komórkową do reszty komórki.

Cykl Krebsa, zwany cyklem kwasu cytrynowego, a także cyklem kwasu trikarboksylowego (TCA), opisuje oksydacyjną część metabolizmu oksydacyjnego. Utlenianie to redukcja elektronów i uwalnianie energii. Cykl ten rozpoczyna się od jednej cząsteczki pirogronianu, która po serii reakcji chemicznych jest wprowadzana do cyklu jako kwas szczawiooctowy. Cykl rozpoczyna się i kończy kwasem szczawiooctowym, który podczas cyklu przechodzi szereg reakcji chemicznych inicjowanych przez enzym w celu wytworzenia energii.

W cyklu kwasu cytrynowego utlenianie atomów węgla powoduje wytwarzanie dwutlenku węgla i energii. Istnieją dwie cząsteczki pirogronianu wprowadzane do mitochondriów z jednej reakcji metabolizmu glukozy, więc cykl TCA wymaga dwóch zwrotów cyklu do zakończenia. Każda tura generuje jeden ATP, a więc na zakończenie wytwarzane są dwa ATP. Metabolizm oksydacyjny jest wydajnym procesem, ponieważ wytwarza wiele produktów ubocznych, zwanych półproduktami reakcji, które są niemal natychmiast wykorzystywane do anabolizmu po zakończeniu katabolizmu.

Na metabolizm oksydacyjny wpływają choroby, takie jak cukrzyca typu 1. Cukrzyca typu 1 zapobiega przedostawaniu się glukozy do komórki, a jeśli nie zostanie leczona, glukoza nie będzie dostępna do normalnego wytwarzania energii przez glikolizę. Ciało następnie ucieknie się do rozpadu kwasów tłuszczowych, aby się napędzać. Rozkład kwasów tłuszczowych prowadzi do kwasowego produktu ubocznego zwanego ciałami ketonowymi. Nieleczona ilość ciał ketonowych zakwasza wodór potenz (pH) krwi i prowadzi do zagrażającej życiu choroby kwasicy ketonowej.