Quali sono le quattro fasi della completa scomposizione del glucosio?

Il glucosio è uno zucchero a sei atomi di carbonio che può essere ingerito o infuso direttamente nel corpo, ma è più spesso un sottoprodotto del metabolismo dei carboidrati complessi, delle proteine ​​o dei grassi. Il glucosio può essere utilizzato per sintetizzare il glicogeno e altri combustibili di accumulo o ulteriormente scomposto per fornire energia ai processi metabolici, una serie di reazioni chiamate collettivamente respirazione cellulare. Le fasi della scomposizione del glucosio possono essere suddivise in quattro fasi distinte.

La scomposizione iniziale del glucosio avviene nel citoplasma cellulare. Questa è una reazione anaerobica della respirazione cellulare, il che significa che non richiede ossigeno. Qui, in una serie di otto reazioni individuali, una molecola di glucosio a sei atomi di carbonio viene metabolizzata utilizzando due molecole di adenosina trifosfato (ATP) per formare due molecole di piruvato a tre atomi di carbonio, due H₂O (acqua) molecole e quattro molecole di ATP per un guadagno netto di due molecole di ATP. L'ATP è una fonte primaria di energia nel metabolismo umano.

Questa reazione si verifica nella matrice, o all'interno, dei mitocondri delle cellule. Qui, le due molecole di piruvato della glicolisi sono combinate con due molecole di coenzima A (CoA) per produrre due molecole di acetil-CoA e due anidride carbonica (CO₂) molecole. Questa reazione avviene in un unico passaggio e, come la glicolisi, è anaerobica.

Chiamato anche ciclo dell'acido tricarbossilico (TCA) o ciclo di Krebs, questa serie di reazioni anaerobiche, come la reazione preparatoria, avviene nella matrice mitocondriale. Qui, le due molecole di acetil-CoA della reazione preparatoria si combinano con un numero di componenti fosfato e nucleotidi per produrre due ATP, quattro CO2 e un numero di intermediari nucleotidici. Questi intermediari sono fondamentali nella respirazione aerobica che si verifica nella fase successiva della disgregazione del glucosio.

In questo passaggio, che traspira sulle membrane interne dei mitocondri, l'ossigeno entra finalmente in scena. I trasportatori in questo schema sono molecole di NAD e FAD, gli intermediari nucleotidici sopra indicati. In presenza di sei molecole di ossigeno, i protoni vengono passati da NAD e FAD ad altre molecole di NAD e FAD lungo la catena, consentendo l'estrazione di ATP in vari punti. Il risultato netto è un guadagno di 34 molecole di ATP.

Si noti che dopo questa fase, la reazione chimica complessiva per la glicolisi appare completa:

C₆H₁₂oh₆ + 6O₂ --> 6CO₂ + 6H₂O + 38 ATP

Chiaramente, con due ATP dalla glicolisi, due dal ciclo dell'acido citrico e 34 dall'elettrone catena di trasporto per molecola di glucosio, la catena di trasporto degli elettroni è di gran lunga la più produttrici di energia. Questo è il motivo per cui gli esseri umani non possono essere privati ​​dell'ossigeno a lungo e perché l'esercizio (anaerobico) ad altissima intensità non può essere mantenuto per più di pochi minuti: la maggior parte delle funzioni fisiologiche dipende da un uso costante del trasporto di elettroni catena.