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8.12: Resa dell'ATP
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8.12: Resa dell'ATP

La respirazione cellulare produce 30-32 molecole ATP per molecola di glucosio. Anche se la maggior parte dell'ATP deriva dalla fosforilazione ossidativa e dalla catena di trasporto degli elettroni (ETC), 4 ATP sono ottenuti in anticipo (2 da glicolisi e 2 dal ciclo dell'acido citrico).

L'ETC è incorporato nella membrana mitocondriale interna e comprende quattro complessi proteici principali e una sintesi ATP. NADH e FADH2 passano gli elettroni a questi complessi, che a loro volta pompano protoni nello spazio intermembrana. Questa distribuzione di protoni genera un gradiente di concentrazione attraverso la membrana. Il gradiente guida la produzione di ATP quando i protoni rifluiscono nella matrice mitocondriale tramite l'ATP sinteasi.

Per ogni 2 elettroni di ingresso che NADH passa nel complesso I e III ogni pompa 4 protoni e complesse pompe IV 2 protoni, per un totale di 10 protoni. Complesso II non è coinvolto nella catena di elettroni iniziata da NADH. FADH2, tuttavia, passa 2 elettroni al complesso II, quindi un totale di 6 protoni vengono pompati per FADH2; 4 protoni via complesso III e 2 tramite complesso IV.

Sono necessari quattro protoni per sintetizzare 1 ATP. Dal momento che 10 protoni sono pompati per ogni NADH, 1 NADH produce 2.5 (10/4) ATP. Sei protoni vengono pompati per ogni FADH2, quindi 1 FADH2 produce 1,5 (6/4) ATP.

La respirazione cellulare produce un massimo di 10 NADH e 2 FADH2 per molecola di glucosio. Dal momento che un singolo NADH produce 2.5 ATP e un singolo FADH2 produce 1,5 ATP, ne consegue che 25 ATP 3 ATP sono prodotti dalla fosforilazione ossidativa. Quattro ATP vengono prodotti prima della fosforilazione ossidativa, che produce un massimo di 32 ATP per molecola di glucosio.

È importante sottolineare che la glicolisi si verifica nel citosol e l'ETC si trova nei mitocondri (negli eucarioti). La membrana mitocondriale non è permeabile a NADH, quindi gli elettroni del 2 NADH che sono prodotti dalla glicolisi devono essere trasportati nei mitocondri. Una volta all'interno del mitocondrio, gli elettroni possono essere passati a NADo FAD. Data la diversa resa ATP a seconda del vettore elettronico, la resa totale della respirazione cellulare è da 30 a 32 ATP per molecola di glucosio.

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ATP Yield Cellular Respiration Glycolysis NADH Pyruvate Oxidation Citric Acid Cycle Oxidative Phosphorylation Electron Carriers ATP Production Intermembrane Space Mitochondrial Membrane Energy Production Glucose Molecule Electron Transport Chain (ETC) ATP Synthase Protons

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