Um losun lífefnaorku úr mat

Með súrefni loftsins eða loftháðu niðurbroti fæðu er glúkósi sykranna í fyrstu oxaður í CO ₂ og vetni losað á formi afoxunarígildis bundið hjálparhvata. Að lokum er vetninu brennt með súrefni í vatn. Alls þarf um 20 millihvörf og um helmingur efnaorku glúkósans nýtist síðan í aðalorkumiðli frumunnar, ATP-sameindinni.

Bæði byrjun loftháðs og loftfirrts niðurbrots glúkósa, sem kallast glýkólýsa fram að og með milliefninu ketómjólkursýru, fer fram í fryminu í frumunum.

Án súrefnis, eða loftfirrt, eru fleiri leiðir frekara niðurbrots. Ein notar súrefni úr efnasamböndum og líkist í nýtni súrefnisönduninni, önnur notar alls ekkert súrefni og enga vetnisbrennslu í vatn (gerjun) og er e.t.v. leifar þess tíma er ekkert súrefni var til í andrúmsloftinu.

Hjá mjólkursýrugerlum er mjólkursýran lokaafurð gerjunarinnar en vínandi hjá gersveppnum. Hreyfivöðvar beina okkar mynda mjólkursýru við súrefnisskort sem fer til lifrarinnar og er umbreytt í glúkósa en t.d. hjartavöðvinn getur þó breytt mjólkursýru í ketómjólkursýru sem síðan er brotin niður með súrefnisferlinu.

Loftháða niðurbrotið (öndunin) á sér stað í hvatberum frumnanna eftir myndun ketómjólkursýrunnar. Sýran er ummynduð í acetýlhóp (með bara tvö kolefni) og bundið í svonefnda virka ediksýru (Acetýl-Co-ensím A). Þessi hjálparhvati fer síðan áfram í sítrónsýruferlið en nú myndast mörg milliefni sem sum láta frá sé afoxunarígildi vetnis og CO ₂ . Vetnisafoxunarígildin fara svo áfram í flókin keðjuhvörf í öndunarferli í hvatberum frumunnar og mynda vatn með súrefni og hefur að lokum myndast jafngildi alls 38 ATP-sameinda úr einni glúkósasameind með um 50% nýtni (8,8 kcal/mól x38/691lcal/mólx100 = 48%) af orku glúkósans. Þetta er því ein besta brennsluvélin sem þekkist, líkaminn okkar. Hann hefur því náð helmingi sólarorkunnar sem gróðurinn nýtti til að mynda kolefniskeðjur úr CO ₂ og kljúfa vatn til að fá vetni og súrefni í keðjurnar. Nýtni hjá gróðri er talinn bara um 30% sólarorkunnar. Frá ljóstillífuninni kemur svo súrefnið í andrúmsloftið.

Nú er auðvelt að reikna ATP-magnið sem líkaminn myndar á einum sólarhring. Maður sem brennir 2.500 kcal á sólarhring með 48% nýtni, eða 1200 kcal, sem deilt með efnaorku eins móls ATP, 8,8 kcal, myndar 136 mól ATP. Hvert mól ATP er nú einu sinni 510g svo 136 x 510 gera um 70 kg á einum sólarhring! Því er augljóst að erfiðisvinnandi maður gæti þurft tvöfalt þetta magn og slitið sér út fyrir aldur fram. Enda hafa færri kaloríur í fæðu hjá rannsóknadýrum sýnt að þau bæði lifðu mun lengur og fengu færri sjúkdóma. Þótt hér sé bara skoðaður glúkósi þá getur líkaminn breytt bæði prótíni og fitu í glúkósa og oxað minnstu einingar þeirra til að mynda ATP.