Respirazione Cellulare
La respirazione cellulare è il meccanismo attraverso cui la cellula, in presenza di lt ossigeno, è in grado di ricavare energia utilizzabile nei processi vitali dai legami chimici dei substrati che internalizza. La respirazione cellulare consta di diverse reazioni, in cui i prodotti di un passaggio sono utilizzati come reagenti per il processo successivo. I prodotti di scarto della respirazione cellulare (come CO 2 o H 2O) vengono eliminati dalla cellula e, negli organismi superiori, escreti attraverso processi macroscopici quali la lt respirazione polmonare e la minzione ovvero attraverso le urine. Il termine ‘respirazione cellulare’ deriva proprio dal più noto processo macroscopico di ‘respirazione polmonare’ essendo quel particolare processo che, a scala microscopico- |
Il ruolo dell’ATP La respirazione cellulare consiste essenzialmente di reazioni di ossidazione progressiva dei substrati. L’ossidazione di materiale organico è infatti una reazione esotermica che rilascia una grande quantità di energia in tempi molto ristretti. L’equazione complessiva dell’ossidazione del glucosio, substrato principale della respirazione cellulare, ad esempio, è: C 6H 12O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2O + 36/38 molecole di ATP. Lo stesso processo che in un incendio avviene in maniera incontrollata, nella cellula è alla base della trasformazione di glucosio in composti più semplici, con la formazione di molecole di ATP. Questa molecola può essere considerata la “moneta energetica” dell’organismo, per la sua posizione intermedia tra i composti donatori/accettori di gruppi fosfato: la conversione lt ADP- |
Respirazione aerobica La respirazione aerobica prevede l’utilizzo di ossigeno per generare energia. I tipi di substrato che permettono una maggior resa energetica sono gli acidi grassi, metabolizzati attraverso vie come la beta ossidazione in tante molecole di lt acetil CoA che vengono poi internalizzati nel mitocondrio, dove viene ossidato completamente attraverso il ciclo di Krebs e rigenera molecole di lt ATP attraverso la fosforilazione ossidativa. Il tipo di molecola considerata d’elezione per le vie aerobiche è comunque di tipo glucidico ed è, tipicamente, il glucosio (in alcuni tessuti, come quello nervoso, è l’unico substrato energetico utilizzabile). Esso viene dapprima degradato in piruvato attraverso la glicolisi; in seguito il piruvato viene decarbossilato ed internalizzato nella matrice mitocondriale,dove entra nel ciclo di Krebs e approda alla decarbossilazione ossidativa. |
La glicolisi La glicolisi è una via metabolica citoplasmatica che vede la produzione di piruvato, NADH (da NAD+, nicotinammide adenina dinucleotide, coenzima che funge da trasportatore di elettroni) e (in minima parte) ATP partendo da una molecola di glucosio, secondo l’equazione: glucosio → 2 piruvato + 2 ATP + 2 H 2O + 2 H + + 2 NADH Negli organismi anaerobi, quali i lieviti della fermentazione, la glicolisi è la sola via che porta alla produzione di ATP. Il rendimento osservato è quindi assai basso, ed il piruvato ottenuto è trasformato in altri composti senza ulteriori guadagni energetici. Negli organismi superiori , quali i mammiferi ad esempio, i prodotti della glicolisi vengono poi riutilizzati in altre reazioni per un rendimento maggiore, che può arrivare a 36/38 molecole di ATP per una di glucosio. |
Decarbossilazione ossidativa del piruvato È un passaggio intermedio nel quale la molecola di piruvato viene introdotta nella matrice mitocondriale è trasformata in lt acetil- |
Ciclo di Krebs Nel ciclo di Krebs (detto anche “ciclo dell’acido citrico“) l’acetil- |
Fosforilazione ossidativa La fosforilazione ossidativa è l’ultimo passaggio del catabolismo. Avviene sempre grazie a complessi enzimatici intramembrana: talvolta su quella plasmatica (nel caso dei procarioti), talvolta sulle creste mitocondriali (introflessi della membrana mitocondriale interna). La fosforilazione ossidativa è composta da due parti:
|