Concetti Chiave
- La respirazione cellulare è composta dalla glicolisi e da due fasi principali: il Ciclo di Krebs e il trasporto finale degli elettroni, avviene nel mitocondrio e libera energia dall'ossidazione del glucosio.
- La glicolisi trasforma il glucosio in piruvato attraverso una serie di reazioni biochimiche nel citoplasma, suddivise in due fasi: preparatoria ed esoergonica.
- La fase preparatoria della glicolisi è endoergonica e coinvolge quattro reazioni che convertono il glucosio in gliceraldeide 3-fosfato, consumando due molecole di ATP.
- La fase esoergonica della glicolisi genera quattro molecole di ATP e due di NADH, convertendo la gliceraldeide 3-fosfato in piruvato attraverso cinque reazioni.
- Il risultato finale della glicolisi è la produzione di due molecole di ATP e due di NADH per ogni molecola di glucosio metabolizzata.
La respirazione cellulare è divisa in 2 tappe precedute però da un processo, la glicolisi , che significa rottura di glucosio. La glicolisi avviene nel citoplasma, mentre la respirazione avviene nel mitocondrio (il mitocondrio è composto da una membrana interna, una membrana esterna, uno spazio inter membrana e una matrice mitocondriale; la membrana interna è molto selettiva ed estesa, li si trovano le creste mitocondriali; membrana estera molto permeabile)
Bisogna premettere che le cellule, al fine di soddisfare il proprio fabbisogno energetico, utilizzano l’ossidazione del glucosio, che avviene attraverso la reazione:
C6H12O6 + 6CO2 → 6CO2 + 6H2O + 2870 kjoule/mo
Questo è un esempio di meccanismo di reazione, un processo che porta all’ossidazione del glucosio in fasi diverse, in modo tale da liberare energia in modo efficacie.
Le fasi che compongono l’ossidazione del glucosio, sono essenzialmente due.
• La Glicolisi
• Respirazione cellulare (Ciclo di Krebs e trasporto finale degli elettroni)
Dettagli sulla glicolisi
La glicolisi è la sequenza di reazioni biochimiche che trasformano il glucosio in piruvato, una molecola a tre atomi di carbonio importantissima per il metabolismo.
Glicolisi significa scissione del glucosio, attraverso delle reazioni, 9 in totale, ciascuna catalizzata da un enzima specifico. Le fasi in cui si svolge la glicolisi sono due:
•Fase preparatoria (endoergonica): Quattro reazioni che trasformano il Glucosio in Gliceraldeide 3-fosfato
•Fase di recupero (esoergonica): Cinque reazioni che trasformano la gliceraldeide 3-forfato in piruvato, formazione di ATP e NADPH
Fasi della glicolisi
La prima fase richiede due molecole di ATP e produce due molecole di gliceraldeide 3-fosfato per ogni molecola di glucosio.
1.Fosforilazione del glucosio: l’ultimo gruppo fosfato di una molecola di ATP si dispone al carbonio in posizione 6 della molecola di glucosio, formando il glucosio 6-fosfato.
2.Isomerizzazione dl glucosio 6-fosfato a fruttosio 6-fosfato: in questa tappa la struttura del glucosio 6 -fosfato viene riorganizzata. L’anello esagonale che caratterizza tale struttura viene convertito nell’anello pentagonale del fruttosio, per cui si ottiene una molecola di fruttosio 6-fosfato.
3. Fosforilazione del fruttosio 6-fosfato a fruttosio 1,6-bifosfato: grazie ad una molecola di ATP il fruttosio 6-fosfato guadagna un secondo fosfato che si lega al carbonio in posizione 1, ottenendo cosi il fruttosio 1,6-bifosfato. Enzima che catalizza la reazione: 4. Scissione del fruttosio 1,6 bifosfato: la molecola di fruttosio 1,6-bifosfato è scissa in due molecole a tre atomi: Con la quinta tappa si conclude la prima fase. D’ora in avanti tutti i prodotti delle reazioni successive devono essere raddoppiati perché due sono le molecole di gliceraldeide 3-fosfato.
Reazioni della fase esoergonica
Nella fase esoergonica le due molecole di gliceraldeide 3-fosfato che si sono formate per ogni molecola di glucosio, vengono convertite in altrettante molecole di piruvato, e avviene la formazione di quattro molecole di ATP e due di NADH.
1. Ossidazione e fosforilazione della gliceraldeide 3-fosfato: le molecole di gliceraldeide 3-fosfato si ossidano a 1,3- disfosfoglicerato. Gli atomi di idrogeno provenienti da questa ossidazione sono trasferiti al NAD. Si formano cosi due molecole di NADH. Si passa da un aldeide ad un sale
2. Sintesi ATP: l’1,3-disfosfoglicerato cede il gruppo fosfato a una molecola di ADO, formando cosi l’ATP. In questa tappa le due molecole di ATP che si formano, compensano le due molecole di ATP consumate nella prima parte della glicolisi.
3. Conversione del 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato: il gruppo fosfato rimanente del carbonio in posizione 3 viene trasferito in posizione 2. Enzima che catalizza la reazione: 4. Deidratazione del 2-fosfoglicerato: viene eliminata una molecola d’acqua dal 2-fosfoglicerato, producendo cosi fosfoenolpivurato.
5. Formazione di piruvato e ATP: il gruppo fosfato del fosfoenolpivurato è trasferito a una molecola di ADP per formare ATP. Si ottiene così piruvato e due molecole di ATP per ogni molecola di glucosio.
Da una molecola da di glucosio otteniamo cosi: 2 Molecole di ATP e 2 di NAD
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo della glicolisi nella respirazione cellulare?
- Dove avviene la respirazione cellulare e quali sono le sue fasi principali?
- Quali sono le due fasi della glicolisi e cosa producono?
- Come viene utilizzato l'ATP nella prima fase della glicolisi?
- Qual è il risultato netto della glicolisi per ogni molecola di glucosio?
La glicolisi è il processo iniziale che trasforma il glucosio in piruvato, producendo ATP e NADH, e avviene nel citoplasma prima della respirazione cellulare nel mitocondrio.
La respirazione cellulare avviene nel mitocondrio e comprende il Ciclo di Krebs e il trasporto finale degli elettroni.
La glicolisi ha una fase preparatoria (endoergonica) che produce gliceraldeide 3-fosfato e una fase di recupero (esoergonica) che produce piruvato, ATP e NADH.
Nella prima fase, due molecole di ATP sono utilizzate per fosforilare il glucosio e il fruttosio, facilitando la loro conversione in gliceraldeide 3-fosfato.
Per ogni molecola di glucosio, la glicolisi produce un risultato netto di 2 molecole di ATP e 2 molecole di NADH.
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