Descrizione dettagliata della glicolisi e della respirazione cellulare

È un insieme di reazioni, avviene in tre tappe: glicolisi, ciclo di Krebs e catena di trasporto degli elettroni.

Si parte da una molecola di glucosio e si lega quante più molecole di ATP. A che cosa serve la respirazione cellulare? Serve a produrre energia.

Fasi della respirazione cellulare

È divisa in due fasi: una fase anaerobica (cioè in assenza di ossigeno) e una fase aerobica (cioè in presenza di ossigeno). Le due fasi avvengono in due compartimenti separati: la fase anaerobica avviene nel citoplasma, mentre la fase aerobica avviene nel mitocondrio.

Dettagli della glicolisi

La fase anaerobica viene chiamata glicolisi. Si parte dal glucosio, che è una molecola con 6 atomi di carbonio, per arrivare a due molecole di acido piruvico dove ogni molecola contiene 3 atomi di carbonio. Quindi si scindono le molecole di 6 atomi di carbonio e se ne formano 2 di 3. In questo processo viene liberata l’energia e successivamente immagazzinata sotto forma di ATP, ma non solo. In queste reazioni si liberano anche i protoni e gli elettroni che vengono acquisiti dalla NDA+ (trasportatori di energia), e si formano altre molecole ridotte di NDH.

Quindi si parte dal glucosio. La glicolisi è divisa in due fasi: la prima va dal glucosio al fruttosio in cui si consuma energia, si consumano molecole di ATP; nella seconda si ha la produzione di ATP e di NDH ridotto.

Processo di isomerizzazione

Analizziamo tutto il processo: si parte dal glucosio; grazie all’esochinasi (un particolare enzima) l’ATP, che cede il gruppo fosfato al glucosio e lo va a legare all’atomo di carbonio numero 6, per questo si chiamerà glucosio 6-fosfato ( il gruppo fosfato ceduto dall’ATP si lega al carbonio numero 6). L’ATP si trasforma in ADP; a questo punto assistiamo già ad un consumo di energia. Il glucosio 6-fosfato subisce una reazione di isomerizzazione cioè forma un suo isomero grazie ad un’isomerasi trasformandosi in fruttosio 6-fosfato (da glucosio si trasforma in fruttosio). Poi, grazie al fruttosio fosfochinasi, si trasforma in fruttosio 1,6-difosfato: in questa tappa l’ATP cede un altro gruppo fosfato, si trasforma in ADP, e si va a legare al livello dell’atomo di carbonio numero 1 (per questo fruttosio 1,6-difosfato). Qui termina la prima fase della glicolisi dove avviene il consumo di energia da parte dell’ATP. Sono state consumate due molecole di ATP (ATP -> ADP ), da tener conto poiché alla fine bisogna fare un bilancio energetico cioè quanto ATP si è prodotto.

Produzione di ATP e NADH

Il fruttosio 1,6-difosfato, grazie all’enzima aldolasi, da origina a due molecole con 3 atomi di carbonio, alla gliceraldeide fosfato e al didrossiacetone fosfato (monosaccaridi), e sono due isomeri in equilibrio tra di loro. Siccome la gliceraldeide deve uscire fuori da questo equilibrio, è sempre il didrossiacetone fosfato a trasformarsi in gliceraldeide. Quindi, il didrossiacetone fosfato si trasforma in gliceraldeide grazie all’isomerasi. Nelle prossime tappe, considerando la gliceraldeide fosfato, dobbiamo moltiplicare per 2 perché dal fruttosio 1,6-difosfato è come se si fossero formate 2 molecole di gliceraldeide difosfato. La gliceraldeide difosfato grazie alla deidrogenasi (gli enzimi rispecchiano sempre la funzione che svolgono cioè si chiama in base a quello che avviene nella reazione), avviene la reazione di deidrogenazione cioè vengono ceduti atomi di idrogeno, insieme agli elettroni, all’NADH; si riduce a NADH+ H*+ (REAZIONE DI RIDUZIONE, inserire sempre H+). In questa tappa, quindi, la gliceraldeide difosfato viene trasformata in 1,3- bifosfoglicerato perché cede due ioni a NADH+, inoltre acquista un fosfato inorganico (che si lega all’atomo di carbonio numero 1 della gliceraldeide). In questa tappa cosa è successo? Considerando due molecole di gliceraldeide, e quindi moltiplicare per due, si sono formate 2 molecole di NADH+. L’1,3-bifosfoglicerato cede un suo gruppo fosfato all’ADP per cui si riforma l’ATP. La reazione viene catalizzata dall’enzima fosfoglicerochinasi, per cui alla fine avremo un altro fosfoglicerato. Il fosfoglicerato subisce una modifica in quanto il gruppo fosfato dalla posizione 3 si sposta alla posizione 2 (si lega al carbonio numero 2) e si forma il 2-fosfoglicerato. Il fosfogliceromutasi è l’enzima che catalizza la reazione. Il fosfoglicerato, a sua volta, subisce una reazione in cui va via una molecola di acqua e si trasforma in fosfoenolpiruvato, grazie all’enolasi. Il fosfoenolpiruvato cede un gruppo fosfato che si lega all’ADP per ottenere l’ATP, per cui alla fine avremo il piruvato. La reazione è catalizzata dal piruvato chinasi.

Alla fine abbiamo ottenuto due molecole di piruato, partendo da una molecola di glucosio. Due molecole di ATP si sono consumate nella prima tappa, quattro se ne sono formate nella seconda tappa (su 4 prodotte, 2 se ne sono consumate), e in più 2 molecole di NADH+. Questa è la resa finale della glicolisi.