Concetti Chiave
- La respirazione cellulare è composta da due fasi principali: glicolisi e respirazione mitocondriale, che include il Ciclo di Krebs e il trasporto finale degli elettroni.
- La glicolisi, che avviene nel citoplasma, trasforma il glucosio in piruvato attraverso una serie di 9 reazioni catalizzate da enzimi specifici.
- La glicolisi è divisa in due fasi: la fase preparatoria, che consuma ATP, e la fase di recupero, che produce ATP e NADH.
- Dal processo della glicolisi si ottiene un risultato netto di 2 molecole di ATP e 2 molecole di NADH per ogni molecola di glucosio.
- La respirazione cellulare utilizza l'ossidazione del glucosio per soddisfare il fabbisogno energetico delle cellule, liberando energia in modo efficiente.
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 glicolisi e quali sono le sue fasi?
- Qual è la reazione chimica principale della respirazione cellulare?
- Quali sono i prodotti finali della glicolisi?
- Come avviene la formazione di ATP durante la glicolisi?
La glicolisi è il processo iniziale che trasforma il glucosio in piruvato, fondamentale per il metabolismo e per la produzione di energia, avvenendo nel citoplasma prima della respirazione cellulare nei mitocondri.
La glicolisi avviene nel citoplasma ed è divisa in due fasi: la fase preparatoria, che consuma ATP, e la fase di recupero, che produce ATP e NADH.
La reazione principale è l'ossidazione del glucosio, descritta come C6H12O6 + 6CO2 → 6CO2 + 6H2O + 2870 kjoule/mo, che libera energia in modo efficiente.
Dalla glicolisi si ottengono 2 molecole di piruvato, 2 molecole di ATP e 2 molecole di NADH per ogni molecola di glucosio.
Durante la glicolisi, ATP viene formato nella fase esoergonica attraverso la sintesi da 1,3-disfosfoglicerato e fosfoenolpivurato, compensando l'ATP consumato nella fase preparatoria.
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