catabolismo de carbohidratos

En la fermentación alcohólica, cuando una molécula de glucosa se oxida, el etanol (alcohol etílico) y el dióxido de carbono son subproductos . La molécula orgánica responsable de renovar el suministro de NAD+ en este tipo de fermentación es el piruvato de la glucólisis. Cada molécula de piruvato libera una molécula de dióxido de carbono, transformándose en acetaldehído . El acetaldehído es reducido por el NADH producido en la glucólisis, formando el producto de desecho alcohólico, el etanol, y generando NAD+, reponiendo así su suministro para que la glucólisis continúe produciendo ATP. ^{[ 1 ]}

En la fermentación láctica , cada molécula de piruvato se reduce directamente por la acción del NADH. El único subproducto de este tipo de fermentación es el lactato . Las células musculares humanas utilizan la fermentación láctica para generar ATP durante el ejercicio intenso , donde el consumo de oxígeno es mayor que el oxígeno suministrado. A medida que avanza este proceso, el exceso de lactato se transporta al hígado , que lo convierte de nuevo en piruvato. ^{[ 1 ]}

Si hay oxígeno presente, después de la glucólisis, las dos moléculas de piruvato se introducen en la mitocondria para participar en el ciclo de Krebs . En este ciclo, las moléculas de piruvato de la glucólisis se descomponen aún más para aprovechar la energía restante. Cada piruvato pasa por una serie de reacciones que lo convierten en acetil coenzima A. A partir de aquí, solo el grupo acetilo participa en el ciclo de Krebs, en el que pasa por una serie de reacciones redox , catalizadas por enzimas , para aprovechar aún más la energía del grupo acetilo. La energía del grupo acetilo, en forma de electrones , se utiliza para reducir NAD+ y FAD a NADH y FADH₂ _, respectivamente. El NADH y el FADH₂ _contienen la energía almacenada aprovechada de la molécula de glucosa inicial y se utilizan en la cadena de transporte de electrones donde se produce la mayor parte del ATP. ^{[ 1 ]}

El último proceso de la respiración aeróbica es la fosforilación oxidativa , también conocida como cadena de transporte de electrones . En ella, el NADH y el FADH₂ _transfieren sus electrones al oxígeno y a los protones en las membranas internas de la mitocondria, facilitando la producción de ATP. La fosforilación oxidativa aporta la mayor parte del ATP producido, en comparación con la glucólisis y el ciclo de Krebs. Mientras que la glucólisis y el ciclo de Krebs producen dos moléculas de ATP, la cadena de transporte de electrones aporta, como máximo, veintiocho moléculas de ATP. Un factor que contribuye a esto es el potencial energético del NADH y el FADH₂ _. Otro factor es que las crestas mitocondriales, las membranas internas de las mitocondrias, aumentan la superficie y, por lo tanto, la cantidad de proteínas en la membrana que participan en la síntesis de ATP. A lo largo de la cadena de transporte de electrones, existen compartimentos separados, cada uno con su propio gradiente de concentración de iones H⁺, que son la fuente de energía para la síntesis de ATP. Para convertir el ADP en ATP, se debe proporcionar energía. Esa energía la proporciona el gradiente de H+. En un lado del compartimento de la membrana, hay una alta concentración de iones H+ en comparación con el otro. El transporte de H+ hacia un lado de la membrana es impulsado por el flujo exergónico de electrones a través de la membrana. Estos electrones son suministrados por NADH y FADH₂ _al transferir su energía potencial. Una vez establecido el gradiente de concentración de H+, se genera una fuerza protón-motriz que proporciona la energía para convertir ADP en ATP. Los iones H+ que inicialmente fueron forzados a un lado de la membrana mitocondrial ahora fluyen naturalmente a través de una proteína de membrana llamada ATP sintasa , una proteína que convierte ADP en ATP con la ayuda de iones H+. ^{[ 1 ]}