Concetti Chiave
- La glicolisi, una serie di reazioni anaerobiche nel citoplasma, scompone il glucosio in due molecole di acido piruvico, producendo due ATP senza bisogno di ossigeno.
- In presenza di ossigeno, la respirazione cellulare nei mitocondri demolisce l'acido piruvico in CO₂ e H₂O, con un'elevata resa energetica.
- In assenza di ossigeno, la fermentazione trasforma l'acido piruvico in etanolo, acido lattico o altri acidi organici con una minore produzione energetica.
- Il ciclo di Krebs ossida l'acido piruvico a CO₂ nella matrice mitocondriale, caricando coenzimi di elettroni e contribuendo alla produzione di ATP.
- La catena respiratoria e fosforilazione ossidativa generano ATP attraverso un gradiente di protoni, con l'ossigeno come accettore finale degli elettroni, formando acqua.
LA DEMOLIZIONE DEL GLUCOSIO
La demolizione del glucosio prevede due fasi
1) GLICOLISI: Un processo metabolico costituito da un insieme di reazioni anaerobiche nel citoplasma che demolisce il glucosio in due molecole di acido piruvico (acido organico contenente tre atomi di C), producendo due ATP. Questo processo non richiede ossigeno, ma può svolgersi in sua presenza.
2) In presenza di ossigeno in assenza di ossigeno
RESPIRAZIONE CELLULARE: FERMENTAZIONE: - si svolge nei mitocondri - porta alla demolizione dell’ acido piruvico - porta alla demolizione dell’ acido piruvico con produzione di etanolo, acido lattico o . con produzione di CO₂ e H₂O. altri acidi organici
-ha una resa energetica
LA RESPIRAZIONE CELLULARE
si svolge in TRE fasi:
1) LA GLICOLISI
Indice
Glicolisi: il primo passo
E' un processo metabolico costituito da un insieme di reazioni anaerobiche nel citoplasma, che demolisce il glucosio in due molecole di acido piruvico (acido organico contenente tre atomi di C), producendo due ATP. Questo processo non richiede ossigeno, ma può svolgersi in sua presenza. Esso:
- Inizia con l’utilizzo di due molecole di ATP che trasferiscono ciascuna un gruppo fosfato alla molecola di glucosio;
- Si forma un composto attivo: il fruttosio -1,6- difosfato, che si scinde in due molecole di PGAL (fosfogliceraldeide)
- Alcuni enzimi rimuovono atomi di H e e⁻ d ciascuna molecola di PGAL e li trasferiscono al NAD⁺, con la formazione di NADH;
- Ogni molecola di PGAL assume un gruppo fosfato: per ogni molecola di PGAL si formanodue2 . molecole di ATP;
Fosforilazione a livello di substrato:
trasferimento diretto di un gr fosfato da una molecola per trasferimento di un gruppo fosfato di un reagente (substrato) a un’altra molecola a ciascuna delle due molecole di ADP.
C₆H₁₂O₆ due molecole di NADH . due molecole di ATP (rendimento netto, + altre due come spesa iniziale)
2) IL CICLO DI KREBS
Ciclo di Krebs: ossidazione del piruvato
Il piruvato viene ossidato a CO₂. L’acido piruvico prodotto nella glicolisi entra nella matrice mitocondriale:
- Gli atomi di C vengono staccati dall’acido piruvico sotto forma di CO₂→ viene poi espulsa attraverso
ossidazione dell’acido piruvico: perde un atomo di C, i polmoni durante l’espirazione trasformandosi in un gr. acetilico . . . a 2 atomi di C
si lega provvisoriamente a un composto detto . coenzima A, si ottiene l’ acetil-CoA
- si scinde liberando il coenzima A quando . il gr acetilico, entrando nel ciclo di Krebs, si . combina con un composto a quattro atomi di C
acido ossalacetico . per produrre un composto a sei atomi di C, l’ acido citrico
Il secondo stadio della respirazione cellulare aggiunge due molecole di ATP (una per ogni molecola di acido piruvico) alle due accantonate nella glicolisi. Il ciclo di Krebs carica molti coenzimi (NAD⁺ e FAD) di atomi di H e e⁻ che verranno utilizzati nel terzo stadio della respirazione cellulare.
3) CATENA RESPIRATORIA E FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA
Catena respiratoria e fosforilazione ossidativa
E’ la fase più energetica, all’interno della quale viene ridotto l’O che prende H⁺ e diventa H₂O.
Gli e⁻ passano da una molecola all’altra della catena respiratoria e, a ogni passaggio, cedono una parte della loro E per trasferire ioni H⁺ dalla matrice del mitocondrio, allo spazio delle membrane;
aumento concentrazione ioni H⁺ nello spazio tra le membrane rispetto alla matrice→ gradiente di . (+ ioni membrane, - matrice) concentrazione . ioni H⁺
l’ E fornita dal gradiente porta gli e⁻ a fluire verso la matrice mitocondriale, . passando attraverso il canale dell’ATP sintetasi
durante questo passaggio i protoni cedono all’enzima l’energia necessaria per legare l’ ADP a un gr . fosfato (fosforilazione), generando la formazione di ATP. . ↓ . la sua produzione si svolge in modo continuo grazie all’apporto ininterrotto di O, che funge da . accettore finale degli e⁻
L’ O poi si combina con gli ioni H⁺ formando H₂O→ FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA
Domande da interrogazione
- Quali sono le due fasi principali della demolizione del glucosio?
- Cosa avviene durante la glicolisi?
- Qual è il ruolo del ciclo di Krebs nella respirazione cellulare?
- Come si genera ATP nella catena respiratoria e fosforilazione ossidativa?
- Qual è la differenza tra respirazione cellulare e fermentazione?
La demolizione del glucosio prevede due fasi principali: la glicolisi e, in presenza di ossigeno, la respirazione cellulare, mentre in assenza di ossigeno avviene la fermentazione.
Durante la glicolisi, il glucosio viene demolito in due molecole di acido piruvico nel citoplasma, producendo due ATP, senza necessità di ossigeno.
Nel ciclo di Krebs, l'acido piruvico viene ossidato a CO₂, e si formano coenzimi carichi di atomi di H e e⁻, che verranno utilizzati nella fase successiva della respirazione cellulare.
Nella catena respiratoria, gli e⁻ passano da una molecola all'altra, cedendo energia per trasferire ioni H⁺, che generano un gradiente di concentrazione. Questo gradiente fornisce energia per la fosforilazione dell'ADP in ATP.
La respirazione cellulare avviene in presenza di ossigeno nei mitocondri, producendo CO₂ e H₂O, mentre la fermentazione avviene in assenza di ossigeno, producendo etanolo, acido lattico o altri acidi organici.
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