Glicogeno: un deposito efficiente di energia in condizioni aerobiche

In condizioni aerobiche, qual è il ricavo energetico netto dall’ossidazione di una molecola di glucosio liberata dal glicogeno?

Condizioni Aerobiche: Struttura del Glicogeno
Fig. 1 – Struttura del Glicogeno

In condizioni aerobiche, l’ossidazione del glucosio libero a CO2 e H2O (glicolisi, ciclo di Krebs e fosforilazione ossidativa) porta alla produzione netta di circa 30 molecole di ATP.

Glucosio dall’azione della glicogeno fosforilasi: rilascio di glucosio-1-fosfato (circa il 90% delle unità rimosse).

La sintesi del glicogeno dal glucosio libero costa due molecole di ATP per ogni molecola immagazzinata; una molecola di glucosio-1-fosfato è rilasciata nella reazione catalizzata dalla glicogeno fosforilasi, con recupero/risparmio di una delle due molecole di ATP precedentemente utilizzate.
Quindi in condizioni aerobiche, l’ossidazione del glucosio a partire da glucosio-6-fosfato e non da glucosio libero produce 31 molecole di ATP e non 30 (un ATP anziché due è speso nella fase di attivazione; 30 ATP sono prodotti durante il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa: 31 ATP guadagnati).
Il rapporto netto tra spesa e guadagno è di 1/31 (una conservazione dell’energia di circa il 97%).
La reazione complessiva è:

glicogeno(n residui di glucosio) + 31 ADP + 31 Pi → glicogeno(n-1 residui di glucosio) + 31 ATP + 6 CO2 + 6 H2O

Combinando la sintesi del glicogeno, la sua degradazione ed infine l’ossidazione del glucosio a CO2 e H2O si ottengono 30 molecole di ATP per unità di glucosio immagazzinata, ossia la reazione complessiva è:

Glucosio + 29 ADP + 30 Pi → 29 ATP + 6 CO2 + 6 H2O

Glucosio dall’azione dell’enzima deramificante: rilascio di glucosio libero (circa il 10% delle unità rimosse).

La resa netta in ATP tra la sintesi e la degradazione del glicogeno è di due molecole di ATP spese in quanto viene rilasciato glucosio libero.
In questo caso l’ossidazione del glucosio ha inizio dalla molecola non prefosforilata e quindi si ottengono 30 molecole di ATP.
Il rapporto netto tra spesa e guadagno è 2/30 (una conservazione dell’energia di circa il 93,3%).
Considerando l’ossidazione a CO2 e H2O delle unità di glucosio provenienti dal glicogeno si ha una conservazione dell’energia pari a:

1-(((1/31)*0,9)+((2/30)*0,1))=0,9643

Conclusioni

In condizioni aerobiche, nella molecola del glicogeno c’è la conservazione di circa il 97% dell’energia, una forma estremamente efficiente di deposito dell’energia.

Bibliografia

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