Respirazione aerobia e naerobia

Respirazione aerobia e anaerobia

La liberazione di energia che si accompagna al trasporto degli elettroni lungo la catena respiratoria viene utilizzata per la sintesi di 3 moli di ATP per mole di NADH e 2 moli di ATP per mole di FADH (fosforilazione ossidativa). Al termine della catena respiratoria, se l’accettore finale di idrogeno è l’ossigeno libero (O₂) avremo produzione di acqua (respirazione aerobia), se invece l’accettore è, per esempio, solfato avremo produzione di acido solfidrico, se è carbonato si avrà liberazione di metano e se è nitrato produzione di nitriti o azoto (respirazione anaerobia).

La respirazione anaerobia è prerogativa di batteri saprofiti del genere Desulfovibrio, di metanobatteri e di batteri denitrificanti anaerobi facoltativi, mentre quella aerobia è prevalente nei batteri eterotrofi (saprofiti, parassiti e patogeni).

Le reazioni di respirazione determinano una maggior liberazione di energia rispetto alle fermentazioni; dei due tipi di respirazione quella aerobia porta a una maggiore produzione di energia, in quanto è in grado di utilizzare tutta l’energia presente nei legami chimici delle sostanze nutritive. Quindi, gli organismi aerobi risultano più efficienti degli anaerobi, nei quali mancano il trasporto degli elettroni e il ciclo degli acidi tricarbossilici.

Produzione di energia nella respirazione aerobia

La produzione di energia nella respirazione aerobia passa infatti per la completa ossidazione del glucosio prima mediante glicolisi, poi con ciclo di Krebs (TCA) e la catena respiratoria, tappe riassumibili nella reazione:

In questa reazione si produce complessivamente circa 19 volte più energia della fermentazione: 38 molecole di ATP per ogni molecola di glucosio, delle quali 34 dall’ossidazione dei coenzimi ridotti (FADH₂, NADH₂) nelle diverse fasi della reazione, 2 dalla glicolisi e 2 dal ciclo di Krebs.

Via del pentoso-fosfato

La via del pentoso-fosfato (o shunt dell’e-soso monofosfato) rappresenta la via finale del metabolismo del glucosio; essa ha la funzione di fornire precursori e potere riducente in forma di NADPH (nicotinamide adenina dinucleotide fosfato, forma ridotta), che risulta utile nei processi di biosintesi. Nella prima parte del ciclo, il glucosio viene convertito a ribulosio-5-fosfato (con consumo di 1 mole di ATP e produzione di 2 moli di NADPH per mole di glucosio), che viene poi convertito a ribosio-5-fosfato (precursore della biosintesi dei nucleotidi) oppure a xilulosio-5-fosfato.