18.3E: Rendimiento Teórico de ATP
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- El rendimiento máximo teórico de ATP para la oxidación de una molécula de glucosa durante la respiración aeróbica es de 38. En términos de fosforilación a nivel de sustrato, fosforilación oxidativa y las vías componentes involucradas, explique brevemente cómo se obtiene este número.
Determinar el rendimiento exacto de ATP para la respiración aeróbica es difícil por varias razones. Además de generar ATP por fosforilación oxidativa en células procariotas, la fuerza motriz protónica también se usa para funciones como transportar materiales a través de membranas y rotar flagelos. Además, algunas bacterias utilizan diferentes portadores en su cadena de transporte de electrones que otras y los portadores pueden variar en el número de protones que transportan a través de la membrana. Además, el número de ATP generado por NADH o FADH 2 reducido no siempre es un número entero. Por cada par de electrones transportados a la cadena de transporte de electrones por una molécula de NADH, se generan entre 2 y 3 ATP. Por cada par de electrones transferidos por FADH 2, se generan entre 1 y 2 ATP. En las células eucariotas, a diferencia de los procariotas, el NADH generado en el citoplasma durante la glucólisis debe transportarse a través de la membrana mitocondrial antes de que pueda transferir electrones a la cadena de transporte de electrones y esto requiere energía. Como resultado, se generan entre 1 y 2 ATP a partir de estos NADH.
Por simplicidad, sin embargo, veremos el rendimiento máximo teórico de ATP por molécula de glucosa oxidada por respiración aeróbica. Supondremos que por cada par de electrones transferidos a la cadena de transporte de electrones por el NADH, se generarán 3 ATP; por cada par de electrones transferidos por FADH 2, se generarán 2 ATP. Tenga en cuenta, sin embargo, que en realidad se puede generar menos ATP.
Como se ha visto anteriormente, una molécula de glucosa oxidada por respiración aeróbica en procariotas produce lo siguiente:
Glicólisis
2 ATP neto de fosforilación a nivel de sustrato
2 NADH rinde 6 ATP (suponiendo 3 ATP por NADH) por fosforilación oxidativa
Reacción de transición
2 NADH rinde 6 ATP (suponiendo 3 ATP por NADH) por fosforilación oxidativa
Ciclo de ácido cítrico
2 ATP de fosforilación a nivel de sustrato
6 NADH produce 18 ATP (suponiendo 3 ATP por NADH) por fosforilación oxidativa
2 FADH 2 produce 4 ATP (asumiendo 2 ATP por FADH 2) por fosforilación oxidativa
Número Máximo Teórico Total de ATP Generado por Glucosa en Procariotas
38 ATP: 4 de fosforilación a nivel de sustrato; 34 de fosforilación oxidativa.
En las células eucariotas, el rendimiento máximo teórico de ATP generado por glucosa es de 36 a 38, dependiendo de cómo los 2 NADH generados en el citoplasma durante la glucólisis ingresan a las mitocondrias y si el rendimiento resultante es de 2 o 3 ATP por NADH.