Πόσα μόρια ΑΤΡ παράγονται για ένα μόριο γλυκόζης;

Κατά τη διάρκεια της κυτταρικής αναπνοής, η πλήρης διάσπαση ενός μορίου γλυκόζης έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία μέγιστης 36-38 μορίων τριφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ). Αυτή η διαδικασία εμφανίζεται σε τρία κύρια στάδια:γλυκόλυση, κύκλο Krebs (κιτρικό οξύ) και οξειδωτική φωσφορυλίωση. Ακολουθεί μια κατανομή της απόδοσης ATP σε κάθε στάδιο:

1. Γλυκόλυση (στο κυτταρόπλασμα):

- Η γλυκόζη χωρίζεται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού.

- Κάθε πυροσταφυλικό υπόκειται σε μια σειρά ενζυματικών αντιδράσεων για να σχηματίσει ακετυλο COA.

- Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, παράγονται 2 μόρια του ΑΤΡ (καθαρού κέρδους) και 2 μόρια του NADH (μειωμένη μορφή δινουκλεοτίδιο αδενίνης νικοτιναμιδίου).

2. Κύκλος Krebs (στη μιτοχονδριακή μήτρα):

- Κάθε ακετυλο CoA εισέρχεται στον κύκλο Krebs, μια σειρά χημικών αντιδράσεων που το οξειδώνουν.

- Για κάθε ακετυλο COA, ο κύκλος Krebs παράγει 3 μόρια NADH, 2 μόρια FADH2 (μειωμένη μορφή δινουκλεοτιδίου αδενίνης φλαβίνης) και 1 μόριο της ΑΤΡ (φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος).

3. Οξειδωτική φωσφορυλίωση (στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη):

- Τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας που μεταφέρονται από τα NADH και FADH2 περνούν κατά μήκος της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων, μιας σειράς συμπλεγμάτων πρωτεϊνών.

- Αυτή η διαδικασία δημιουργεί μια κλίση πρωτονίων σε όλη την εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη, η οποία οδηγεί τη σύνθεση του ΑΤΡ μέσω της συνθετάσης ΑΤΡ (επίσης γνωστή ως χημειοσμικός μηχανισμός).

- Για κάθε ζεύγος ηλεκτρονίων που μεταφέρονται μέσω της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων παράγονται, παράγονται 2-3 μόρια ΑΤΡ (οι εκτιμήσεις ποικίλλουν ανάλογα με τη συγκεκριμένη οδό και τον οργανισμό).

Λαμβάνοντας υπόψη το ATP που παράγεται σε κάθε στάδιο:

- γλυκόλυση:2 ATP (καθαρό κέρδος)

- Κύκλος Krebs:1 ATP + 3 NADH + 2 FADH2 (ανά ακετυλο COA)

- Οξειδωτική φωσφορυλίωση:περίπου 30-32 ΑΤΡ (ανά ζεύγος ηλεκτρονίων που μεταφέρονται)

Υποθέτοντας την πλήρη οξείδωση ενός μορίου γλυκόζης μέσω γλυκόλυσης και του κύκλου Krebs και λαμβάνοντας υπόψη το ΑΤΡ που παράγεται μέσω της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης, η μέγιστη θεωρητική απόδοση είναι 36-38 μόρια ΑΤΡ για κάθε μόριο γλυκόζης. Αυτό αντιπροσωπεύει τη μέγιστη ενέργεια που μπορεί να εξαχθεί και να αποθηκευτεί με τη μορφή ΑΤΡ κατά τη διάρκεια της κυτταρικής αναπνοής.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι κάποια ΑΤΡ χρησιμοποιείται στα αρχικά βήματα της γλυκόλυσης και μπορεί να χαθεί μια μικρή ποσότητα λόγω αναποτελεσματικότητας στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Ωστόσο, η συνολική διαδικασία είναι εξαιρετικά αποτελεσματική στην εξαγωγή ενέργειας από τη γλυκόζη και τη μετατροπή της σε ATP, το "ενεργειακό νόμισμα" του κυττάρου.