Catabolisme dels carbohidrats

El catabolisme dels carbohidrats és la degradació de carbohidrats per a produir un compost ric en energia cridat ATP. La producció de ATP es conseguix per mig de l'oxidació de molècules de glucosa. En el procés d'oxidació, s'extrauen electrons de la molècula de glucosa i són utilisats per a reduir NAD+
i FAD

Tant el NAD com el FAD posseïxen un alt potencial energètic que pot ser encausat a la producció de ATP en la cadena de transport d'electrons. La producció de ATP per este mecanisme ocorre en les mitocondries dels organismes eucariotas, en un procés anàlec al que ocorre en les cèlules procariotes. Les cèlules han desenrollat dos métodos per a produir ATP degradant carbohidrats: un és la respiració aeròbica i l'atre és la respiració anaeròbica.

En la respiració aeròbica, es requerix oxigen el qual actua com acceptor final d'electrons. L'oxigen eixercita un paper clau ya que permet aumentar la producció de ATP des de 4 molècules per molècula de glucosa, fins a aproximadament 30 molècules de ATP per molècula de glucosa.

En la respiració anaerobio, no es requerix oxigen. Quan l'oxigen està absent, la generació de ATP continua per mig del procés de fermentació. Hi ha dos tipos de fermentació, la fermentació alcohòlica i la fermentació làctica.

Existixen varis tipos de carbohidrats: polisacàrits tals com l'almidó, amilopectina, glucógeno, celulosa; monosacàrits com la glucosa, galactosa, fructosa, ribosa; i disacáridos com la sacarosa, maltosa i lactosa.

El balanç final de la reacció de la glucosa en oxigen seguix la següent equació:

C
6H
12O
6 + 6O
2 → 6CO
2 + 6H
2O

El diòxit de carbono i l'aigua són productes de rebuig, i la reacció general és exotèrmica.

La degradació de glucosa per a produir energia en forma de ATP és una de les vies metabòliques més importants que es poden trobar en els organismes vius.

Glucólisis

Artícul principal → Glucólisis.

La glucólisis, paraula que significa "ruptura de sucre", és el procés inicial en la via de la respiració celular. La glucólisis pot ser tant un procés anaeròbic com a aeròbic. Quan es troba oxigen present, la glucólisis continua per la via de la respiració aeròbica. Si no hi ha oxigen present, llavors la producció de ATP queda restringida a la respiració anaeròbica. L'ubicació a on té lloc la glucólisis, ya siga aeròbica o anaeròbica, és en el citosol de les cèlules.

En la glucólisis, una molècula de glucosa composta per sis carbono, és dividida en dos molècules de tres carbono anomenades piruvato. Estes molècules de tres carbono són oxidadas per a produir NADH i ATP.

Per a que la molècula de glucosa puga ser oxidada a piruvato, es requerix d'un aporte inicial de ATP. Açò es coneix com a fase de compromís, en la qual es consumix un total de dos molècules de ATP. Al final de la glucólisis, el guany total de ATP és de quatre molècules, pero el guany net és de dos molècules de ATP.

Encara que existix una producció neta de ATP, les dos molècules produïdes per este mecanisme són escasses si li les compara en la segona i tercer vies de producció d'energia, estes són el cicle de Krebs i la fosforilación oxidativa.

Fermentació

Artícul principal → Fermentació.

Inclús si no hi ha oxigen present, la glucólisis pot continuar per a generar ATP. No obstant, per a que la glucólisis continue produint ATP, requerix que hi haja presente NAD+
, el qual és el responsable de l'oxidació de la glucosa. Això es conseguix reciclant el NADH, novament per a produir NAD+
. Quan el NAD+
es reduïx a NADH, els electrons de el NADH finalment són transferits a una molècula orgànica diferent, causant que el NADH es convertixca novament en NAD+
. Este procés en el qual es renova el suministrament de NAD+
es denomina fermentació. La fermentació pot enquadrar-se dins d'una de dos categories.

Fermentació alcohòlica

En la fermentació alcohòlica, quan es oxida una molècula de glucosa, es produïxen com a subproductes un alcohol (comunament etanol) i diòxit de carbono. La molècula orgànica responsable de la renovació del suministrament de NAD+
és el piruvato provinent de la glucólisis. Cada piruvato pot lliberar una molècula de diòxit de carbono, convertint-se en acetaldehído. Posteriorment el acetaldehído és reduït per el NADH produït en la glucólisis, produint com rebuge etanol i regenerant el NAD+
, que d'esta manera torna a estar disponible per a que la glucólisis continue produint ATP.

Fermentació làctica

En la fermentació làctica, cada molècula de piruvato és reduïda directament per el NADH. L'únic subproducte d'este tipo de fermentació és el lactato. La fermentació làctica és el mecanisme que utilisen les cèlules musculars humanes per a produir ATP durant l'eixercici extenuante, a on el consum d'oxigen és major que el suministrament disponible. Mentres este procés progressa, l'excés de lactato pot ser conduït cap al fege a on és novament convertit en piruvato.