Di Kevin Beck – Aggiornato il 24 marzo 2022
AnuchaCheechang/iStock/GettyImages
Il glucosio è uno zucchero a sei atomi di carbonio che può essere ingerito, infuso o prodotto a livello endogeno attraverso il metabolismo di carboidrati, proteine e grassi. Serve come combustibile primario per la respirazione cellulare, consentendo la sintesi del glicogeno o la generazione di ATP, la valuta energetica della cellula. La conversione del glucosio in energia utilizzabile avviene in quattro fasi distinte e sequenziali.
La glicolisi avviene nel citoplasma ed è un processo anaerobico. In otto passaggi enzimatici, una molecola di glucosio viene divisa in due molecole di piruvato, consumando due ATP e generando quattro ATP per un guadagno netto di due ATP. Inoltre, vengono prodotte due molecole d'acqua. La glicolisi fornisce i substrati per i successivi stadi mitocondriali.
Nella matrice mitocondriale ogni piruvato viene convertito in acetil‑CoA. Questa reazione in un unico passaggio rilascia due CO₂ e lega un coenzima A, producendo due molecole di acetil‑CoA che entreranno nel ciclo dell'acido citrico.
Sempre all'interno della matrice mitocondriale, le due molecole di acetil‑CoA subiscono una serie di reazioni enzimatiche, producendo due ATP (o GTP), quattro CO₂ e trasportatori ad alta energia NADH e FADH₂. Questi trasportatori sono essenziali per la successiva catena di trasporto degli elettroni.
Sulla membrana mitocondriale interna, gli elettroni provenienti da NADH e FADH₂ fluiscono attraverso complessi proteici, pompando protoni nello spazio intermembrana. L'ossigeno agisce come accettore finale di elettroni, formando acqua. Il gradiente protonico risultante guida l'ATP sintasi, generando circa 34 molecole di ATP per glucosio. La reazione generale è:
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 38 ATP
Mentre la glicolisi e il ciclo dell’acido citrico insieme producono quattro ATP per glucosio, la catena di trasporto degli elettroni rappresenta la maggior parte della produzione:circa 34 ATP. Ciò spiega perché la privazione di ossigeno arresta rapidamente la funzione cellulare e perché l'esercizio anaerobico prolungato ad alta intensità è limitato a brevi periodi.
