Concetti Chiave
- I mitocondri sono essenziali per la respirazione cellulare aerobica e contengono il loro DNA, di origine materna.
- Il processo inizia con la decarbossilazione ossidativa del piruvato e prosegue con il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa.
- L'acetil-CoA, formato dal piruvato, è fondamentale per il ciclo di Krebs, che produce CO2 e altri intermedi metabolici.
- NAD+ e FAD, derivanti da vitamine, vengono ridotti durante vari passaggi per poi ossidarsi nella fosforilazione ossidativa, generando ATP.
- Durante la respirazione cellulare, una molecola di glucosio si trasforma in due piruvati, avviando l'intero processo metabolico.
La respirazione cellulare aerobica chiama in causa i mitocondri, strutture molto antiche da cui dipendiamo, con un loro DNA. I mitocondri svolgono la respirazione aerobica. Il primo passo è la decarbossilazione ossidativa del piruvato. Il DNA mitocondriale è completamente materno.
Processi nei mitocondri
La respirazione aerobica consiste anche nel ciclo di Krebs (nella matrice dei mitocondri, come la decarbossilazione ossidativa) e la fosforilazione ossidativa (nello spazio tra le due membrane dei mitocondri).
Non c’è solo un enzima che lavora.Il coenzima A, che deriva dalla vitamina B5 si deve legare al gruppo SH (gruppo funzionale tiolico); la cisteina si unisce ad un’altra cisteina. L’ossigeno del gruppo carbossilico del piruvato si lega al coenzima A, formando Acetil-CoA. In questo passaggio si riduce un NAD+ che diventa NADH, permettendo il ciclo di Krebs.
Ciclo di Krebs e produzione di ATP
Nella prima tappa del ciclo di Krebs l’acetil-CoA si lega all’ossalacetato. Il primo ha 2 atomi di C (nel gruppo acetile); l’acetile agisce con l’ossalacetato formando l’acido citrico, o citrato (molecola a 6 atomi di C). A questo punto il citrato perde le 2 molecole di CO2 (nella tappa 3 e 4); si ritorna ad una molecola con 4 atomi di C, che poi subisce altre reazioni. Una molecola di CO2 era già uscita nella carbossilazione ossidativa del piruvato. La decarbossilazione ossidativa avviene per 2 molecole di piruvato, e il ciclo di Krebs avviene con 2 acetil-CoA; questo perché da una molecola di glucosio, con la glicolisi, si sono formate 2 molecole di piruvato. La CO2, nella formula generale della respirazione cellulare, è un prodotto (da un glucosio 6 CO2). Per formarsi l’acetil-CoA ha fatto ridurre un NAD+ (in realtà sono 2 perché 2 piruvati). Gli NADH andranno insieme agli altri nella fase finale per produrre ATP. L’NAD+, che deriva da una vitamina, viene trasformata in una forma diversa ed entra in un ciclo di reazioni redox. La vitamina B3 deriva da qualcosa che abbiamo mangiato; l’organismo poi li utilizza molto perché si riducono e si ossidano, nella fosforilazione ossidativa: l’ultima fase della respirazione cellulare in cui si formerà poi ATP. Gli NAD+ e FAD si riducono nelle tappe 3, 4, 5, 6 e 8; si riossideranno e la loro forma ossidata tornerà nel ciclo di Krebs.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo dei mitocondri nella respirazione cellulare aerobica?
- Come si forma l'Acetil-CoA durante la respirazione cellulare?
- Qual è la funzione degli NAD+ e FAD nella respirazione cellulare?
I mitocondri sono essenziali per la respirazione cellulare aerobica, poiché ospitano processi come la decarbossilazione ossidativa del piruvato, il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa.
L'Acetil-CoA si forma quando l'ossigeno del gruppo carbossilico del piruvato si lega al coenzima A, riducendo un NAD+ a NADH, permettendo così l'inizio del ciclo di Krebs.
Gli NAD+ e FAD si riducono durante varie tappe del ciclo di Krebs e si riossidano nella fosforilazione ossidativa, contribuendo alla produzione di ATP.
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