Существует много изомеров глюкозы, включая галактозу и фруктозу. Имеют ли они разные уровни химической энергии и почему? Что делает галактозу и фруктозу полезными по сравнению с глюкозой, и будут ли они более или менее энергоэффективными при хранении энергии?
По сути, могут ли изомеры иметь большую или меньшую химическую энергию, чем другие?
Обычные гексозы мало отличаются по энергосодержанию (имеется в виду энергия Гиббса образования, ). Но они имеют разную структуру и химические свойства. Глюкоза и галактоза представляют собой альдегиды, когда присутствуют в линейной форме (они представляют собой таутомеры ), а фруктоза представляет собой кетон, который придает несколько иные свойства. Они также используются в различных макромолекулах и других продуктах метаболизма. Например, галактоза входит в состав гемицеллюлозы растений, а глюкоза используется для гликопротеинов человека.
Глюкоза превратилась в основной сахар крови позвоночных животных, а другие сахара из рациона быстро превращаются в глюкозу. Такое расположение полезно, поскольку оно обеспечивает «общую валюту» углеводов, которыми можно обмениваться между клетками тела, и уменьшает количество ферментов, необходимых для центрального метаболизма. Преобразование фруктозы и галактозы в глюкозу имеет небольшую биохимическую стоимость, поэтому в этом смысле эти сахара дают немного меньше энергии клеткам человека, чем глюкоза. Но опять же, это не из-за врожденной разницы в содержании энергии, а скорее из-за того, как структурирована метаболическая сеть, где глюкоза является «центральным», предпочтительным метаболитом.
Однако в целом изомеры химических соединений могут иметь разные энергетические уровни, поскольку одни конфигурации энергетически более выгодны, чем другие. Классическим примером является различие между триозами глицеральдегид/дигидроксиацетон и их изомером лактатом, которые достаточно различаются по энергии, чтобы поддерживать синтез 2-АТФ в низших гликолизах.