ATP (adenosintriphosphat) är den universella energivalutan. Dess kontinuerliga återbildning från ADP + Pi är avgörande för allt cellulärt arbete. Flera vägar verkar med olika kinetik, avkastning och syreberoende.
1. Substratnivå-fosforylering (SLP)
- Direkt fosfatöverföring från högenergisubstrat till ADP → ATP.
- Glykolys (cytosol): 2 ATP/netto glukos (fosfoglyceratkinas, pyruvatkinas).
- Krebs-cykel (mitochondriell matrix): 1 GTP (sukcinyl-CoA synthetas) → ATP via nukleosiddifosfatkinas.
- Hastighet: Millisekunder; O₂-oberoende; Avkastning: Låg (4 ATP/glukos).
2. Oxidativ fosforylering (OXPHOS)
- Plats: Inre mitokondriemembran (kristae).
- Process: NADH/FADH₂ → elektrontransportkedja (Komplex I–IV) → protongradient (ΔΨm) → ATP-syntas (Komplex V) → ATP.
- Avkastning: ~2,5 ATP/NADH, ~1,5 ATP/FADH₂; ~30–32 ATP/glukos totalt.
- O₂-beroende (slutgiltig elektronacceptor); Hastighet: Sekunder-minuter; hög kapacitet.
- Reglering: ADP/ATP-kvot, Ca²⁺, substrattillgänglighet, mitokondriell uncoupling.
3. Fosfokreatin (PCr) shuttle (Snabb buffert)
- Reaktion: PCr + ADP ⇌ Cr + ATP (katalyseras av kreatinkinas, CK).
- Plats: Cytosol (CK-MM i skelettmuskel, CK-MB i hjärta, CK-BB i hjärna).
- Roll: Omedelbar ATP-buffert (sekunder); rumslig energitransport (PCr diffunderar från mitokondrier till myofibriller).
- Kapacitet: ~80–100 mmol/kg muskel; utarmas på ~10 sek max ansträngning.
4. Anaerob glykolys (Glykogen → Laktat)
- Glykogen → glukos-1-P → glykolys → pyruvat → laktat (LDH) + 3 ATP (vs 2 från blodglukos).
- O₂-oberoende; snabb (topp ~30 sek); orsakar H⁺ ackumulering → trötthet.
- Kritiskt för sprint, ischemi, erytrocyter (inga mitokondrier).
5. Glykogenolys & Glukoneogenes (Substrattillförsel)
- Glykogenolys (lever, muskel): Glykogen → G6P → glykolys (muskel) eller glukosfrigivning (lever).
- Glukoneogenes (lever, njure): Laktat, alanin, glycerol → glukos → systemisk tillförsel.
- Inte direkt ATP-syntes, men upprätthåller glykolytisk/OXPHOS-flöde.
Vägvals-faktorer
| Tillstånd | Dominant väg |
|---|
| Vila, måttlig träning, gott O₂ | OXPHOS (fettsyror, glukos) |
| Högintensiv träning, hypoksi | PCr → Anaerob glykolys |
| Långvarig träning, fastande | OXPHOS (fettsyror, ketoner) + glukoneogenes |
| Erytrocyter, lins, hornhinna (inga mitokondrier) | Anaerob glykolys endast |
Celler integrerar dessa vägar via allosterisk reglering (AMPK, PFK-1, PDH-kinas) och transkriptionell kontroll (PGC-1α, HIF-1α) för att upprätthålla energihomeostas över olika krav.
