Dado que, en el metabolismo aeróbico, el ATP se genera por la oxidación esencialmente completa de los elementos en el alimento, la respuesta tiene que ser, qué alimento requiere la mayor oxidación.
[matemáticas] C_6H_ {12} O_6 → 6 CO_2 [/ math]
[matemáticas] C3H8O3 → 3 CO_2 [/ math]
[math] protein → CO_2 + H_2NC (= O) NH_2 [/ math]
En la glucosa, el carbono tiene un estado de oxidación promedio de cero, y en CO2, es +4. Entonces para los seis carbonos × 4 electrones por carbono = 24 electrones, IOW 12 oxidaciones de dos electrones por mol.
En glicerol, el carbono tiene un estado de oxidación promedio de -2/3, y nuevamente en CO2 es +4. Entonces para los tres carbonos × 4-2 / 3 electrones por carbono = 14 electrones, o 7 oxidaciones de dos electrones por mol.
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(Estas oxidaciones de dos electrones son una primera aproximación de la salida de ATP, ya que una oxidación de dos electrones produce un NADH o, ocasionalmente, FADH2, que vale 3 o 2 ATP, respectivamente, aguas abajo).
La proteína es un poco más difícil, ya que es muy variable y también incluye algunos heteroátomos difíciles de considerar (S y N). Si una proteína tiene un contenido más alto que el típico de aminoácidos no polares (leucina, alanina, fenilalanina, etc.), habrá más oxidación para llegar al CO2. Si las cadenas laterales son más polares e iónicas, menos oxidación. Y luego está el tema de la energía de la eliminación de nitrógeno. El ciclo de la urea consume ATP, por lo tanto, a menos que usted sea un niño o una niña en crecimiento y agregue masa de tejido, debe gastar parte del ATP para eliminar el exceso de nitrógeno en la proteína. Lo mejor que se puede decir es que es casi lo mismo que la glucosa, ±.
O bien, podemos elegir una proteína típica y hacer los cálculos para ello. Encontré una fuente que proporciona la fórmula molecular de albúmina de suero bovino, una proteína bastante típica, como
[matemáticas] C_ {2932} H_ {4614} N_ {780} O_ {898} S_ {39} [/ math]
que calcula un estado de oxidación promedio para el carbono de -0.136. Por lo tanto, en algún lugar entre el glicerol y la glucosa, con la carga adicional de eliminación de nitrógeno. Este no será nuestro mayor ganador de ATP.
Vámonos con glicerol.
La vía catabólica implica una fase preparatoria, al igual que la glucosa, donde se forma 1-fosfato de glicerol a costa de 1 ATP. Luego se oxida a fosfato de dihidroxiacetona (DHAP) con la formación de 1 NADH. Mantén eso en tu bolsillo trasero. DHAP también es intermedio en la glucólisis, por lo que ahora estamos en la ruta principal. De aquí a piruvato, obtenemos otro NADH y dos ATP. Obtenemos un NADH más de la oxidación de piruvato a acetil-CoA. Así que estamos netos 1 ATP y 3 NADH hasta el momento.
La alimentación de acetil-CoA a través del ciclo de TCA y el transporte de electrones / fosforilación oxidativa genera 12 equivalentes de ATP. Dos de nuestros NADH anteriores son citoplásmicos, por lo que solo valen alrededor de 2 ATP cada uno. El otro es mitocondrial, entonces tres. Eso es ocho equivalentes de ATP ciclo pre-TCA y 12 durante y después, para un total de 20 por glicerol. Dado que la masa molar de glicerol es casi exactamente la mitad que la glucosa, para una masa equivalente consumida, obtenemos aproximadamente 40 ATP de glicerol (2 moles) y aproximadamente 36 de glucosa (1 mol).
