Concetti Chiave
- La degradazione del piruvato avviene in presenza di ossigeno, trasformandolo in acqua e anidride carbonica attraverso il ciclo di Krebs.
- L'acido piruvico viene convertito in acetil-CoA tramite decarbossilazione e ossidazione, grazie all'enzima piruvato deidrogenasi.
- Il ciclo di Krebs, che si svolge nella matrice mitocondriale, produce CO2, ATP e riduce coenzimi come NAD e FAD.
- I coenzimi NADH e FADH2 trasportano elettroni nella catena di trasporto, dove l'ossigeno finale forma acqua attraverso reazioni redox.
- I citocromi, contenenti ferro, sono componenti chiave della catena respiratoria, facilitando il trasferimento di elettroni nella membrana mitocondriale.
Degradazione del piruvato
In presenza di ossigeno le cellule sono in grado di degradare il piruvato, prodotto nella glicolisi, sino ad acqua ed anidride carbonica.
In una prima fase l’acido piruvico viene decarbossilato (un atomo di carbonio viene rimosso e liberato sotto forma di CO2 )ossidato,quindi legato al coenzima A (CoA) nel composto acetil-CoA. Queste reazioni vengono catalizzate da un complesso di enzimi che va sotto il nome di piruvato deidrogenasi.
piruvato + coenzima A + NAD += acetil-CoA + NADH + H+ + CO2
Le molecole di acetil-CoA,ADP,NAD+,FAD (flavinadenin, dinucleotide), rientrano in una serie ciclica di reazioni, definita ciclo di Krebs o ciclo dell’acido citrico, che si realizza nella matrice mitocondriale.
Appena immesso nel ciclo, l’acetile portato dal CoA viene trasferito un composto di 4 atomi di C, l' ossalacetato, con il quale forma il citrato (a sei atomi di C). Ossalacetato e citrato sono le forme ionizzate (— COO-) dell’acido ossalacetico e citrico.
Il ciclo comporta la produzione di 2 molecole di CO2, e una di ATP, con liberazione di elettroni e protoni che riducono i coenzimi NAD e FAD .
Trasporto di elettroni
I coenzimi ridotti NADH e FADH2 fungono da trasportatori dell’energia; essi infatti restituiscono l’energia trasferendo e- e H ad una catena di trasporto, costituita dai citocromi e da altre sostanze. Gli elettroni mediante reazioni redox vengono via via ceduti a sostanze con potenziale di ossidoriduzione più positivo. In questo processo l’ultimo elemento della catena di trasporto è costituito dall’ossigeno e con esso protoni ed elettroni vanno a costituire l’acqua.
Il sistema di trasporto degli e è inserito in maniera particolare e sequenziale nella membrana interna mitocondriale. In particolare la catena respiratoria è costituita da complessi proteici, secondo la successione qui di seguito indicata (FIG. 6.8).
I citocromi sono proteine composte contenenti Fe; il ferro è presente nel gruppo prostetico (ferroporfirina).
Domande da interrogazione
- Qual è il processo di degradazione del piruvato in presenza di ossigeno?
- Qual è il ruolo dell'acetil-CoA nel ciclo di Krebs?
- Come avviene il trasporto degli elettroni nella respirazione cellulare?
In presenza di ossigeno, il piruvato viene decarbossilato e ossidato per formare acetil-CoA, liberando CO2. Questo processo è catalizzato dal complesso enzimatico chiamato piruvato deidrogenasi.
L'acetil-CoA entra nel ciclo di Krebs, dove si combina con l'ossalacetato per formare citrato. Durante il ciclo, vengono prodotte molecole di CO2 e ATP, insieme alla riduzione dei coenzimi NAD e FAD.
I coenzimi NADH e FADH2 trasferiscono elettroni e protoni a una catena di trasporto di elettroni nella membrana mitocondriale, culminando nella formazione di acqua attraverso la reazione con l'ossigeno.
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