Concetti Chiave
- Il metabolismo cellulare comprende tutte le reazioni chimiche che avvengono nelle cellule per produrre energia.
- Le reazioni redox comportano uno scambio di elettroni; l'ossidazione si verifica quando un elettrone viene ceduto, mentre la riduzione avviene quando viene ricevuto.
- La glicolisi, composta da 10 reazioni, trasforma il glucosio in piruvato, producendo 2 NADH, 4 ATP e 2 molecole di H₂O.
- Il piruvato può essere convertito in energia tramite respirazione cellulare o fermentazione, a seconda dei livelli di ossigeno disponibili.
- Nel ciclo di Krebs, l'acetil-Coenzima A viene ossidato, producendo NADH, ATP e FADH₂, e liberando CO₂ come sottoprodotto.
Indice
Reazioni redox e ossidazione
Metabolismo cellulare: insieme di tutte le reazioni chimiche che avvengono nelle cellule del corpo
Reazioni redox: reazioni attraverso le quali avviene uno scambio di elettroni.
Se l’elettrone viene ceduto, la sostanza si ossida; se lo riceve, si riduce.
Sono definite reazioni accoppiate perché ossidazione e riduzione “lavorano” assieme. Le reazioni sono catalizzate da enzimi che lavorano con i coenzimi (NAD E FAD) che trasportano gli elettroni.
Glicolisi e produzione di energia
NAD ridotto:
Le cellule ricavano energia dalla demolizione del glucosio ovvero, dalla GLICOLISI.
Glicolisi: composta da 10 reazioni (5 reazioni consumano 2ATP, le altre 5 4ATP+2NADH)
-1 reazione: glucosio trasformato grazie all’esochinasi in Glucosio 6 Fosfato (G6P)
-2 reazione: G6P si trasforma grazie all’enzima fosfoesoso isomerasi in Fruttosio 6 Fosfato (F6P)
-3 reazione: F6P trasformato in
-4 reazione: FBP trasformato in una molecola di Diidrossiacetone Fosfato (DAP) grazie all’enzima aldolasi.
-5 reazione: il DAP si trasforma in una molecola di Gliceraldeide 3 Fosfato (G3P) grazie all’enzima isomerasi.
-6 reazione: G3P si converte in 1,3-Difosfoglicerato (BPG) grazie a trioso fosfato deidrogenasi.
-7 reazione: BPG diventa 3-Fosfoglicerato (3PG) grazie al fosfoglicerato chinasi.
-8 reazione: 3PG trasformato dall’enzima fosfoglicerato mutasi in 2-Fosfoglicerato (2PG).
-9 reazione: 2PG trasformato dall’enzima enolasi in Fosfoenolpiruvato (PEP).
-10 reazione: PEP trasformato dall’enzima piruvato chinasi in 2 molecole di Piruvato.
Alla fine si avrà: 2NADH+H_++4ATP+2 PIRUVATO+2H_2 O
Fermentazione e respirazione cellulare
Il piruvato può passare alla respirazione cellulare grazie ai livelli di ossigeno alti; se invece sono bassi si da inizio alla fermentazione.
La fermentazione può essere o lattica( produce acido lattico) o alcolica (produce alcol etilico). La fermentazione riossida le molecole di NADH in NAD+.
La respirazione cellulare porta il piruvato a: ossidazione completa del piruvato a CO2/riduzione di ossigeno a molecole d’acqua.
Ciclo di Krebs e produzione di ATP
L’ossidazione del piruvato avviene nella MATRICE MITOCONDRIALE presente nel MITOCONDRIO. Produce l’Acetil-Coenzima A che può entrare nel ciclo di Krebs perché possiede il coenzima A. Una volta “entrato” lo perde e si lega all’ossalacetato dando origine all’acido citrico. Nel ciclo si produce ADP che si converte in ATP.
Dal ciclo si ottiene: 6NADH+4〖CO〗_2+2ATP+2FADH_2
Il NAD e il FAD ridotto devono cedere elettroni e protoni ad un “complesso” presente nella membrana mitocondriale interna. Dopo che sono passati nel complesso gli elettroni si legano ad una molecola di 0_2 formando una molecola di H_2 O.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo delle reazioni redox nel metabolismo cellulare?
- Come avviene la produzione di energia durante la glicolisi?
- Qual è la differenza tra fermentazione e respirazione cellulare?
Le reazioni redox sono fondamentali nel metabolismo cellulare poiché permettono lo scambio di elettroni, dove una sostanza si ossida cedendo elettroni e un'altra si riduce ricevendoli. Queste reazioni sono accoppiate e catalizzate da enzimi e coenzimi come NAD e FAD.
Durante la glicolisi, il glucosio viene demolito attraverso 10 reazioni, producendo 2 NADH, 4 ATP e 2 molecole di piruvato. Le prime cinque reazioni consumano ATP, mentre le ultime cinque generano energia.
La fermentazione avviene in condizioni di basso ossigeno e produce acido lattico o alcol etilico, riossidando NADH in NAD+. La respirazione cellulare, invece, avviene in presenza di ossigeno e porta all'ossidazione completa del piruvato a CO2 e alla produzione di acqua.
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