Concetti Chiave
- La glicolisi è un processo degradativo che avviene in assenza di ossigeno, noto come respirazione anaerobica, e produce energia in forma di ATP.
- Durante la glicolisi, il glucosio viene convertito in due molecole di acido piruvico attraverso undici tappe, ognuna mediata da un enzima specifico.
- Il processo è considerato il più antico meccanismo ossidativo e fondamentale per molti microrganismi anaerobi, costituendo la prima fase dell'utilizzazione dei carboidrati.
- In assenza di ossigeno, l'acido piruvico può essere convertito in acido lattico, contribuendo alla fermentazione lattica, che rigenera il NAD+ necessario per la glicolisi.
- Il lattato prodotto si accumula nelle cellule muscolari durante l'attività fisica intensa quando l'apporto di ossigeno è insufficiente.
La glicosi
La cellula degrada sostanze complesse in molecole più semplici mediante reazioni ossidative (comportano perdita di elettroni), che producono ATP. Le reazioni possono verificarsi in presenza o assenza di ossigeno.
Il processo degradativo che si realizza in assenza di ossigeno viene definito glicolisi o “respirazione anaerobica” e libera solo una parte déll’energia chimica dei substrati. Molto più efficienti sono invece i processi ossidativi che comportano l’utilizzazione dell’ossigeno (respirazione aerobica), poiché ossidano in maniera più spinta, sino ad H20 e CO2, con una elevata resa energetica, le molecole a tre atomi di carbonio prodotte nell’anaerobiosi.
Le sostanze utilizzate dalla cellula vengono scisse nelle subunità costituenti; i polisaccaridi come l’amido, ad esempio,vengono scissi in monosaccaridi ; i grassi in glicerolo ed acidi grassi, le proteine in amminoacidi . Nella glicolisi le molecole vengono poi degradate in frammenti a tre atomi di carbonio; il processo si verifica nel citoplasma e avviene nella maggior parte dei procarioti e in tutti gli eucarioti.
In questo processo noto anche come Ciclo di Embden-MeyerhofParnas il glucosio viene convertito in due molecole acido piruvico (piruvato) attraverso undici tappe, ciascuna catalizzata da un enzima specifico ; in assenza di ossigeno, l'acido piruvico viene ridotto in acido lattico dal coenzima NADH (NAD ridotto), che si riossida e ritorna nel ciclo.
L’energia che si libera durante queste trasformazioni viene conservata in due moli di ATP. La reazione complessiva è:
Si ritiene che la glicolisi anaerobica sia il processo più antico, adottato dalle prime forme di vita; esso costituisce l’unico meccanismo ossidativo di molti microrganismi (Batteri e Protozoi), detti anaerobi obbligati, e la prima fase dell’utilizzazione dei carboidrati nelle cellule degli organismi superiori.
Per gli organismi anaerobi il processo può portare anche alla formazione dell’acido lattico, dell'alcool etilico,dell’acido acetico; in questi casi si parla di fermentazione e più specificamente di fermentazione lattica, alcoolica o acetica in relazione alle molecole prodotte.
Nella fermentazione lattica si ha:
Piruvato + NADH = lattato + NAD+
In questo modo il NAD viene rigenerato e può di nuovo essere impegnato nella glicolisi. Il lattato si accumula anche nelle cellule muscolari degli animali,degli atleti sottoposti ad una intensa attività fisica, quando il tessuto muscolare non dispone delle necessarie quantità di ossigeno.
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza principale tra glicolisi anaerobica e respirazione aerobica?
- Qual è il ruolo del NADH nella glicolisi e nella fermentazione?
- Perché si considera la glicolisi anaerobica il processo più antico di produzione di energia?
La glicolisi anaerobica avviene in assenza di ossigeno e libera solo una parte dell'energia chimica dei substrati, mentre la respirazione aerobica utilizza ossigeno per ossidare completamente le molecole, producendo una maggiore resa energetica (H2O e CO2).
Il NADH è un coenzima che, durante la glicolisi, si riduce e poi viene ossidato nella fermentazione, permettendo la rigenerazione del NAD+ per continuare il ciclo glicolitico, come evidenziato nella reazione della fermentazione lattica.
Si ritiene che la glicolisi anaerobica sia il processo più antico adottato dalle prime forme di vita, essendo l'unico meccanismo ossidativo per molti microrganismi anaerobi obbligati e la prima fase nell'utilizzazione dei carboidrati negli organismi superiori.
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