Metabolisme Energètic Cel·lular: Glicòlisi, Cicle de Krebs i Fosforilació Oxidativa
Glicòlisi: Degradació de la Glucosa
És la primera ruta de degradació de la glucosa; aquesta es transforma en piruvat i s'obtenen 2 molècules d'ATP.
Fase 1: Activació de la Glucosa
La glucosa es transforma en fructosa 1,6-difosfat. Es consumeixen 2 molècules d'ATP que s'hidrolitzen formant dos ADP. S'allibera un grup fosfat que s'uneix a la fructosa o glucosa.
Fase 2: Ruptura de la Fructosa 1,6-Difosfat
Ruptura de la fructosa 1,6-diP.
Fase 3: Equilibri de les Trioses Fosfat
La dihidroxiacetona es transforma en fosfogliceraldehid.
Fase 4: Transformació a Piruvat i Obtenció d'ATP
Transformació del 3-fosfogliceraldehid en piruvat. Es perd el grup fosfat i fa que una molècula d'ADP es transformi en ATP (fosforilació). Per a obtenir energia és necessària la presència de poder reductor, perquè si no el procés se saturaria. La reoxidació del NADH+H+ es pot fer mitjançant la respiració aeròbica; un altre camí és la respiració anaeròbica o fermentació.
Pas del Piruvat a Acetil-CoA
El piruvat que s'obté de la glicòlisi entra al mitocondri, es transforma en acetil-CoA i perd una molècula de CO2. El COO- es desprèn en forma de CO2, es perden 2 e- i 2 protons que són captats pel NAD+. Aquests el redueixen formant NADH+H+. Aquest procés ocorre dues vegades i obtindrem 2 acetil-CoA i 2 molècules de CO2.
El Cicle de Krebs: Oxidació de l'Acetil-CoA
És una ruta que transforma l'acetil-CoA en CO2. S'obtenen NAD+ reduït (NADH+H+), FAD reduït (FADH2) i una molècula de GTP. S'uneix l'acetil-CoA a una molècula que té 4C (oxalacetat) i formen una molècula de 6C (citrat). El citrat es converteix en α-cetoglutarat (5C). Es perd una molècula de CO2 i s'obté una molècula de NADH+H+. Es perd un altre CO2 i es transformarà en un compost de 4C, a partir del qual es regenera l'oxalacetat.
El succinat ha de transformar-se en oxalacetat. S'obtenen una molècula de FADH2, una molècula de NADH+H+ i una molècula de GTP. Del cicle de Krebs s'obtenen dues molècules de CO2, ATP (o GTP que es converteix en ATP), 3 NADH+H+ i 1 FADH2. Per cada molècula de glucosa, el cicle de Krebs ocorre dues vegades.
Fosforilació Oxidativa i Cadena de Transport d'Electrons
El NADH+H+ s'oxida (a NAD+) i l'oxigen es transforma en H2O en captar els electrons. Al final de la cadena de transport d'electrons hi ha l'oxigen, que té el potencial redox més alt.
El NADH+H+ cedeix els electrons al complex NADH deshidrogenasa. El NADH+H+ s'oxida. S'alliberen 2e- + 2H+ que es transporten al complex. Aquest complex cedeix els electrons al CoQ (ubiquinona). El complex s'oxida i el CoQ es redueix. Aquest últim cedeix els electrons al complex citocrom bc1. Els electrons passen al citocrom c. Després, al complex citocrom oxidasa i, per últim, els electrons passen a l'oxigen, que es redueix i es converteix en H2O.
Quan els electrons passen d'un transportador a un altre, s'allibera energia i es pot obtenir ATP. Quan la diferència d'energia entre un transportador d'electrons i un altre és molt baixa, l'energia s'allibera en forma de calor. Quan és molt alta, l'energia s'utilitza per a sintetitzar ATP; aquesta energia serveix per a bombar protons a l'espai intermembrana. Aquesta acumulació crea una força protó-motriu; els protons passen a la matriu a través del complex ATP sintasa i, en passar, subministren l'energia necessària per a sintetitzar ATP.
Si el pas de NADH+H+ a O2 fos directe, es desprendria molta energia en forma de calor.