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Metabolismo degli zuccheri: respirazione cellulare -> La glicolisi

La respirazione cellulare è composta da tre fasi (glicolisi, ciclo di Krebs e catena dei citocromi) che avvengo in sequenza e in luoghi diversi della cellula. In questa parte verrà trattata la glicolisi.
Lo scopo è quello di produrre energia sotto forma di ATP attraverso una serie di reazioni che portano alla demolizione degli zuccheri (in questo caso del glucosio, tuttavia può avvenire anche attraverso altri composti, come grassi e aminoacidi).
La formula che spiega il processo è la seguente: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 H2O + 6 CO2 + energia (36/38 ATP).
Gli organelli che effettuano la respirazione sono i mitocondri, e al loro interno le reazioni si svolgono nelle creste mitocondriali e nella matrice mitocondriale, ricca di DNA ed enzimi.
1^ fase: glicolisi
È importante specificare che la glicolisi avviene ancora nel citoplasma della cellula. Le reazioni consistono nella demolizione del glucosio in due molecole da tre atomi di carbonio di acido piruvico (piruvato), con produzione di 2 molecole di ATP e 2 molecole di NADH+H+.

La glicolisi, per essere meglio compresa può essere suddivisa in 10 tappe.
Tappe 1-3:Investimento energetico.
1. Il glucosio viene attivato per poter subire l’azione degli enzimi, quindi viene fosforilato diventando glucosio-6-fosfato (-1 ATP).
2. Il glucosio-6-fosfato viene isomerizzato in fruttosio-6-fosfato (non si consuma ATP).
3. La molecola viene ulteriormente modificata, e diventa fruttosio-1,6-difosfato (-1 ATP).
Alla fine di questi primi tre step della glicolisi il bilancio è negativo, cioè di -2 ATP.
Tappe 4-5:Lisi e isomerizzazione
4. Il fruttosio-1,6-difosfato si scinde in due molecole a 3 atomi di carbonio: la gliceraldeide-3-fosfato e il diidrossiacetone-fosfato.
5. Quest’ultima molecola non è però utilizzabile, quindi viene isomerizzata in la gliceraldeide-3-fosfato.
Alla fine di questi due step il bilancio rimane invariato, sempre di -2 ATP.
Tappe 6-10:Recupero di energia
6. Le due gliceraldeidi vengono ossidate (+2 NADH + H+) e fosforilate, e originano l’1,3-bisfosfoglicerato.
7. Queste molecole vengono defosforilate (+2 ATP) in 3-fosfoglicerato.
8. Isomerizzazione del 3-fosfoglicerato in 2-fosfoglicerato.
9. Il 2-fosfoglicerato perde una molecola di acqua (+2 H2O) e si trasforma in fosfoenolpiruvato.
10. Il fosfoenolpiruvato perde il gruppo fosfato (+2 ATP) e si genera l’acido piruvico finale.
Alla fine di questi step il bilancio lordo è di +4 ATP, più un potenziale di 2 NADH + H+ e +2 Piruvato.
Si parla di “potenziale” perché se la reazione si svolge in ambiente anaerobio il processo si ferma qui, con la produzione di 4 ATP (lordi).
Il bilancio netto è invece di +2 ATP, più un potenziale di 2 NADH + H+ e +2 Piruvato.
Attraverso il ciclo di Krebs e la catena dei citocromi si arriva al bilancio finale di 36/38 ATP.

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