Concetti Chiave
- Il metabolismo cellulare comprende tutte le reazioni chimiche nelle cellule, incluse le reazioni redox di ossidazione e riduzione, catalizzate da enzimi e coenzimi come NAD e FAD.
- La glicolisi è un processo chiave che scompone il glucosio in 10 fasi, producendo 2 NADH, 4 ATP, 2 piruvato e 2 H2O, con un investimento iniziale di 2 ATP.
- In presenza di ossigeno, il piruvato entra nella respirazione cellulare, subendo ossidazione completa a CO2 e riduzione di ossigeno a H2O nella matrice mitocondriale.
- In condizioni di scarso ossigeno, il piruvato subisce fermentazione, che può essere lattica o alcolica, riossidando NADH in NAD+.
- Il ciclo di Krebs processa l'Acetil-CoA, producendo 6 NADH, 4 CO2, 2 ATP e 2 FADH2, fondamentali per la catena di trasporto degli elettroni nella membrana mitocondriale interna.
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 glicolisi e quali sono i suoi prodotti finali?
- Cosa succede al piruvato in condizioni di alti e bassi livelli di ossigeno?
Le reazioni redox sono fondamentali nel metabolismo cellulare poiché coinvolgono lo scambio di elettroni, con l'ossidazione e la riduzione che lavorano insieme. Queste reazioni sono catalizzate da enzimi e coenzimi come NAD e FAD, che trasportano gli elettroni.
La glicolisi è un processo composto da 10 reazioni che convertono il glucosio in piruvato, producendo 2 NADH, 4 ATP, 2 molecole di piruvato e 2 H₂O. Le prime 5 reazioni consumano 2 ATP, mentre le successive 5 producono 4 ATP e 2 NADH.
In presenza di alti livelli di ossigeno, il piruvato entra nella respirazione cellulare, subendo ossidazione completa a CO₂ e riduzione dell'ossigeno a H₂O. In condizioni di bassi livelli di ossigeno, il piruvato subisce fermentazione, che può essere lattica o alcolica, riossidando NADH in NAD⁺.
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