La glucosa es un azúcar de seis carbonos que se puede ingerir o infundir directamente en el cuerpo, pero más a menudo es un subproducto del metabolismo de carbohidratos complejos, proteínas o grasas. La glucosa se puede usar para sintetizar glucógeno y otros combustibles de almacenamiento o se puede descomponer aún más para proporcionar energía para los procesos metabólicos, una serie de reacciones denominadas colectivamente respiración celular. Las etapas de degradación de la glucosa se pueden dividir en cuatro fases distintas.
Glucólisis
La descomposición inicial de la glucosa ocurre en el citoplasma celular. Esta es una reacción anaeróbica de la respiración celular, lo que significa que no requiere oxígeno. Aquí, en una serie de ocho reacciones individuales, una molécula de glucosa de seis carbonos se metaboliza utilizando dos moléculas de trifosfato de adenosina (ATP) para formar dos moléculas de piruvato de tres carbonos, dos H2Moléculas de O (agua) y cuatro moléculas de ATP para una ganancia neta de dos moléculas de ATP. El ATP es una fuente primaria de energía en el metabolismo humano.
La reacción preparatoria
Esta reacción ocurre en la matriz o el interior de las mitocondrias de las células. Aquí, las dos moléculas de piruvato de la glucólisis se combinan con dos moléculas de coenzima A (CoA) para producir dos moléculas de acetil-CoA y dos de dióxido de carbono (CO2) moléculas. Esta reacción ocurre en un solo paso y, como la glucólisis, es anaeróbica.
El ciclo del ácido cítrico
También llamado ciclo del ácido tricarboxílico (TCA) o ciclo de Krebs, esta serie de reacciones anaeróbicas, como la reacción preparatoria, tiene lugar en la matriz mitocondrial. Aquí, las dos moléculas de acetil-CoA de la reacción preparatoria se combinan con varios componentes de fosfato y nucleótidos para producir dos ATP, cuatro CO2 y varios nucleótidos intermediarios. Estos intermediarios son críticos en la respiración aeróbica que ocurre en la siguiente fase de degradación de la glucosa.
La cadena de transporte de electrones
En este paso, que ocurre en las membranas internas de las mitocondrias, el oxígeno finalmente entra en escena. Los transportadores en este esquema son moléculas de NAD y FAD, los nucleótidos intermediarios mencionados anteriormente. En presencia de seis moléculas de oxígeno, los protones pasan de NAD y FAD a otras moléculas de NAD y FAD a lo largo de la cadena, lo que permite extraer ATP en varios puntos. El resultado neto es una ganancia de 34 moléculas de ATP.
Tenga en cuenta que después de esta etapa, la reacción química general para la glucólisis parece completa:
C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + 38 ATP
¿Qué producto de la degradación de la glucosa tiene más energía?
Claramente, con dos ATP de la glucólisis, dos del ciclo del ácido cítrico y 34 del electrón cadena de transporte por molécula de glucosa, la cadena de transporte de electrones es, con mucho, la más productor de energía. Esta es la razón por la que los seres humanos no pueden ser privados de oxígeno por mucho tiempo y por qué el ejercicio de muy alta intensidad (anaeróbico) no puede ser mantenido durante más de unos pocos minutos: la mayoría de las funciones fisiológicas dependen de un uso constante del transporte de electrones cadena.