1. Glicolisi (nel citoplasma):
- Il glucosio viene scomposto in due molecole di piruvato.
- Ogni piruvato subisce una serie di reazioni enzimatiche per formare acetil CoA.
- Durante questo processo vengono prodotte 2 molecole di ATP (guadagno netto) e 2 molecole di NADH (forma ridotta di nicotinammide adenina dinucleotide).
2. Ciclo di Krebs (nella matrice mitocondriale):
- Ogni Acetil CoA entra nel ciclo di Krebs, una serie di reazioni chimiche che lo ossidano ulteriormente.
- Per ogni acetil CoA, il ciclo di Krebs genera 3 molecole di NADH, 2 molecole di FADH2 (forma ridotta di flavina adenina dinucleotide) e 1 molecola di ATP (fosforilazione a livello del substrato).
3. Fosforilazione ossidativa (nella membrana mitocondriale interna):
- Gli elettroni ad alta energia trasportati da NADH e FADH2 vengono fatti passare lungo la catena di trasporto degli elettroni, una serie di complessi proteici.
- Questo processo genera un gradiente di protoni attraverso la membrana mitocondriale interna, che guida la sintesi di ATP attraverso l'ATP sintasi (noto anche come meccanismo chemiosmotico).
- Per ogni coppia di elettroni trasferiti attraverso la catena di trasporto degli elettroni vengono prodotte 2-3 molecole di ATP (le stime variano a seconda della via specifica e dell'organismo).
Considerando l’ATP generato in ogni fase:
- Glicolisi:2 ATP (guadagno netto)
- Ciclo di Krebs:1 ATP + 3 NADH + 2 FADH2 (per Acetil CoA)
- Fosforilazione ossidativa:circa 30-32 ATP (per coppia di elettroni trasferiti)
Supponendo l'ossidazione completa di una molecola di glucosio tramite glicolisi e ciclo di Krebs, e tenendo conto dell'ATP generato attraverso la fosforilazione ossidativa, la resa teorica massima è di 36-38 molecole di ATP per ciascuna molecola di glucosio. Questa rappresenta l'energia massima che può essere estratta e immagazzinata sotto forma di ATP durante la respirazione cellulare.
È importante notare che una parte dell'ATP viene utilizzata nelle fasi iniziali della glicolisi e una piccola quantità potrebbe essere persa a causa di inefficienze nella catena di trasporto degli elettroni. Tuttavia, il processo complessivo è altamente efficiente nell’estrarre energia dal glucosio e convertirla in ATP, la “valuta energetica” della cellula.
