Fase 1
I nutrienti energetici vengono degradati a amino acidi, monosaccaridi, glicerolo e acidi grassi.
Fase 2
Queste più piccole biomolecole sono ulteriormente degradate fino a generare piruvato, o acetil-CoA o, in certi casi, per dare metaboliti del ciclo di Krebs. In condizioni aerobie, il piruvato viene trasformato in acetil-CoA. Perciò la degradazione dei nutrienti energetici converge verso la produzione di un comune metabolita finale, l’acetil-CoA.
Fase 3
L’ossidazione (combustione) del gruppo acetile dell’acetil-CoA nel Ciclo di Krebs e la Fosforilazione Ossidativa producono e CO2H2O.
Con quali meccanismi viene formato l’ATP nelle cellule?
Con 2 meccanismi differenti:
- Fosforilazione a livello del substrato
- Fosforilazione ossidativa
Meccanismo della fosforilazione a livello del substrato
Nella glicolisi (citoplasma) e nel ciclo di Krebs (matrice mitocondriale), l’ATP viene generato con un meccanismo di fosforilazione a livello del substrato, mentre la membrana mitocondriale interna è coinvolta nella produzione di ATP con il meccanismo chemo-osmotico della fosforilazione ossidativa.
Teoria Chemio-Osmotica di Mitchell (premio Nobel)
La catena respiratoria è parte essenziale del processo della fosforilazione ossidativa. La catena respiratoria determina:
- Riossidazione del NADH a NAD e del FADH2 a FAD
- Riduzione dell’ossigeno (O2) generando H2O
- Generazione di un gradiente elettrochimico [△G = 2,3RT△pH + F△ψ]
Questo gradiente è necessario per rendere termodinamicamente spontanea la fosforilazione dell’ADP da parte del fosfato inorganico (Pi) generando l’ATP.
I complessi I, III e IV generano un “potenziale elettrochimico” trasportando ioni H+ dalla matrice allo spazio intermembrana. Il complesso F1Fo (o sintasi) utilizza il potenziale elettrochimico come fonte di energia per costruire ATP da ADP e Pi.
I trasportatori di elettroni che partecipano alla catena respiratoria
Le reazioni redox possono produrre lavoro biologico:
- ΔEo = Eossidante - Eriducente
- ΔG = -nFΔEo
- ΔG’ = -nFΔE’
I trasportatori di elettroni svolgono un ruolo cruciale in questo processo.
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