Πόσα μόρια ΑΤΡ ανά γλυκόζη κάνει ένα κυτταρικό κέρδος από κάθε ένα από τα τρία στάδια κυτταρική αναπνοή;
1. Γλυκόλυση (1 net ATP):
- Η γλυκόλυση εμφανίζεται στο κυτταρόπλασμα και είναι το αρχικό στάδιο της κυτταρικής αναπνοής.
- Δύο μόρια του ΑΤΡ καταναλώνονται κατά τη διάρκεια των αρχικών βημάτων της γλυκόλυσης.
- Τέσσερα μόρια του ΑΤΡ παράγονται αργότερα σε γλυκόλυση μέσω της φωσφορυλίωσης του επιπέδου του υποστρώματος του ADP.
- Το καθαρό κέρδος από τη γλυκόλυση είναι 4 ATP μείον το 2 ATP που χρησιμοποιείται, με αποτέλεσμα 1 καθαρό μόριο ATP
2. Κύκλος Krebs (2 καθαρό ATP):
- Ο κύκλος Krebs λαμβάνει χώρα στη μιτοχονδριακή μήτρα.
- Το ακετυλο COA, που προέρχεται από την κατανομή της γλυκόζης ή των λιπαρών οξέων, εισέρχεται στον κύκλο.
- Κατά τη διάρκεια του κύκλου, παράγονται μόρια υψηλής ενέργειας, τα οποία στη συνέχεια χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ΑΤΡ.
- Για κάθε ακετυλο COA που εισέρχεται στον κύκλο, παράγονται 3 μόρια NADH, 2 μόρια FADH2 και 1 μόριο GTP (που μπορούν να ανταλλαγούν για ΑΤΡ).
- Αυτό αποδίδει συνολικά 12 δυναμικά μόρια ΑΤΡ (3 NADH x 3 ATP + 2 FADH2 x 2 ATP + 1 GTP x 1 ATP).
- Ωστόσο, χρησιμοποιούνται 2 μόρια ΑΤΡ στον κύκλο για την ενεργοποίηση του ακετυλίου COA, οπότε το καθαρό κέρδος από τον κύκλο Krebs είναι 2 μόρια ATP.
3. Οξειδωτική φωσφορυλίωση (έως 34 καθαρή ΑΤΡ):
- Η οξειδωτική φωσφορυλίωση εμφανίζεται στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη.
- Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τα NADH και FADH2 που παράγονται σε γλυκόλυση και ο κύκλος Krebs περνούν τα ηλεκτρόνια τους μέσω της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων, δημιουργώντας μια ηλεκτροχημική κλίση πρωτονίων.
- Η συνθετάση ΑΤΡ χρησιμοποιεί την ενέργεια από αυτή την κλίση για να μετατρέψει την ADP σε ΑΤΡ μέσω οξειδωτικής φωσφορυλίωσης.
- Περίπου 3 μόρια ΑΤΡ παράγονται για κάθε μόριο NADH και 2 μόρια του ΑΤΡ για κάθε μόριο FADH2.
- Η γλυκόλυση και ο κύκλος Krebs παράγουν συνολικά 10 NADH και 2 μόρια FADH2 ανά μόριο γλυκόζης.
- Ως εκ τούτου, η πιθανή απόδοση ΑΤΡ από την οξειδωτική φωσφορυλίωση είναι 34 ΑΤΡ (10 NADH x 3 ATP + 2 FADH2 x 2 ATP).
Συνοπτικά:
- Γλυκόλυση:1 καθαρό ATP
- Κύκλος Krebs:2 καθαρό ATP
- Οξειδωτική φωσφορυλίωση:μέχρι 34 καθαρά ATP
Όταν συνδυάζονται όλα τα στάδια, η πλήρης διάσπαση ενός μορίου γλυκόζης μέσω κυτταρικής αναπνοής μπορεί ενδεχομένως να αποδώσει μέχρι 37 καθαρά μόρια ATP (1 καθαρό ΑΤΡ από γλυκόλυση, 2 καθαρό ΑΤΡ από τον κύκλο Krebs και 34 ΑΤΡ από οξειδωτική φωσφορυλίωση). Αυτή η διαδικασία επιτρέπει στο κύτταρο να παράγει ΑΤΡ, το οποίο είναι το κύριο ενεργειακό νόμισμα για κυτταρικές λειτουργίες.
