La respirazione cellulare PDF | Capitolo 3

La cellula Capitolo 3 La respirazione cellulare e la fermentazione 1 Ossidazione e riduzione viene trasferita all’ATP. L’ossidazione completa carb...

La cellula Capitolo 3 La respirazione cellulare e la fermentazione 1 Ossidazione e riduzione viene trasferita all’ATP. L’ossidazione completa carbonio), liberando energia che viene utiliz- L’ossidazione e la riduzione sono processi di una molecola di glucosio porta alla forma- zata per produrre due molecole di ATP. Nella complementari che si verificano contempo- zione di un massimo di 36 molecole di ATP; glicolisi si forma anche NADH, una com- raneamente: una sostanza, infatti, si ossida l’energia rimanente si trasforma in calore (Q): plessa molecola che verrà ossidata in seguito se cede elettroni a un’altra sostanza che si glucosio+ossigeno → per produrre altro ATP. riduce. → anidride carbonica+acqua+36ATP+Q – La demolizione del glucosio si completa nel L’ossidazione viene così chiamata perché mitocondrio dove, in presenza di ossigeno, C6H12O6+6O2 → spesso la sostanza che riceve gli elettroni si attua la respirazione cellulare, processo è l’ossigeno. L’ossidazione dei composti or- → 6CO2+6H2O+36ATP+Q che avviene in due tappe distinte: il ciclo di ganici (come il glucosio) avviene con con- Se questa reazione avvenisse in una sola Krebs e il trasporto finale degli elettroni. temporaneo spostamento, insieme agli tappa, l’energia prodotta verrebbe dissipata – Il ciclo di Krebs avviene all’interno dei mi- elettroni, di protoni H+ e poiché un protone (persa) quasi totalmente sotto forma di ca- tocondri: l’acido piruvico prodotto nella gli- e un elettrone formano insieme un atomo di lore, il che porterebbe a un aumento della colisi entra nel mitocondrio e viene ossidato idrogeno, l’ossidazione del glucosio avviene temperatura incompatibile con la vita della ad acetil-coenzima A, che può entrare nel mediante spostamento degli atomi di H dal cellula. Per questo motivo la respirazione ciclo di Krebs. Nel ciclo di Krebs, attraverso glucosio alla sostanza che lo ossida, che, in cellulare è un processo metabolico com- una serie di sette reazioni, vengono prodotte ultima analisi, è l’ossigeno: plesso, che si attua in numerose tappe, che due molecole di ATP e altre molecole tra- consentono di trasferire l’energia chimica sportatrici di energia (NADH e FADH2), e C6H12O6+6O2 → 6CO2+6H2O contenuta nel glucosio, attraverso una serie viene liberata anidride carbonica. In questa reazione i 12 atomi di idrogeno di prodotti intermedi, al prodotto finale a ele- – L’ultima fase della respirazione cellulare è del glucosio si sono trasferiti all’ossigeno, for- vato contenuto energetico: l’ATP. rappresentata dal trasporto finale degli mando così 6 molecole di acqua, e dal glu- elettroni, che avviene sempre all’interno cosio si sono formate 6 molecole di anidride dei mitocondri. È questa la fase in cui si ha carbonica. La demolizione del glucosio la maggior produzione di ATP. Le sostanze e la respirazione cellulare (NADH e FADH2) che hanno ricevuto gli elet- La demolizione del glucosio ad anidride car- troni e i protoni nelle tappe precedenti, de- La respirazione cellulare bonica e acqua avviene con due successivi vono essere nuovamente ossidate a NAD+ e La respirazione cellulare è il processo più processi: glicolisi e respirazione cellulare FAD (cedendo elettroni e protoni, ossia atomi efficiente da cui la cellula è in grado di otte- (quest’ultima divisa in due fasi: il ciclo di di idrogeno); gli elettroni vengono perciò tra- nere energia sotto forma di ATP, attraverso Krebs e il trasporto finale degli elettroni). sferiti (attraverso una serie di trasportatori di la demolizione delle sostanze organiche a – La prima tappa della demolizione (ossida- elettroni) al loro destinatario finale: l’ossigeno. funzione energetica (in particolare il gluco- zione) del glucosio è la glicolisi, che si verifica – Il trasferimento degli elettroni lungo la ca- sio e gli acidi grassi) per mezzo dell’ossigeno. nel citosol. Attraverso una serie di reazioni tena di trasporto degli elettroni porta alla L’ossidazione (demolizione) delle molecole concatenate, una molecola di glucosio (a liberazione di energia, che viene utilizzata organiche porta alla liberazione dell’energia sei atomi di carbonio) viene scissa in due dal mitocondrio per produrre ATP (fosfori- chimica contenuta in queste sostanze, che molecole di acido piruvico (a tre atomi di lazione ossidativa). 2 NADH elettroni trasportati dal NADH O2 CICLO 6 NADH TRASPORTO GLUCOSIO GLICOLISI acido piruvico DI KREBS DEGLI ELETTRONI CO2 H2O 2 ATP 2 ATP 34 ATP La respirazione cellulare è composta da una serie di trasformazioni che, partendo da una molecola di glucosio, ottengono 36 molecole di ATP. La prima parte del processo (glicolisi) avviene nel citoplasma, mentre la fase finale (ciclo di Krebs e trasporto finale degli elettroni) ha luogo all’interno dei mitocondri. © 2020 Franco Lucisano Editore Il corpo umano  La cellula Capitolo 3 La respirazione cellulare e la fermentazione 2 La fermentazione L’acido piruvico prodotto dalla glicolisi viene ossidato e trasformato completamente in anidride carbonica nei mitocondri in presenza di ossigeno. Gli organismi anaerobi, cioè quelli che vivono in as- senza di ossigeno, sono in grado di ricavare energia attraverso la glicolisi, ma l’acido piruvico prodotto da questa reazione non può essere smaltito attraverso la respirazione cellulare (perché manca l’ossigeno) e viene perciò trasformato in altre sostanze attraverso il processo di fermentazione. La fermentazione è un processo molto meno efficiente della re- spirazione cellulare, perché la produzione di ATP è decisamente inferiore. Si distinguono diversi tipi di fermentazione in base al “prodotto finale” del processo: – nella fermentazione alcolica (attuata da alcuni lieviti) l’acido piruvico viene trasformato in alcol (utilizzato per la produzione del vino e della birra) e anidride carbonica, un gas che serve a far lievitare il pane; – nella fermentazione lattica si ottiene l’acido lattico, come av- viene nella produzione dello yogurt grazie a uno specifico batterio, il Lactobacillus bulgaricus. Anche le cellule muscolari del corpo La birra (come il vino e gli impasti lievitati) viene prodotta umano, in carenza di ossigeno, sono in grado di produrre energia sfruttando il processo di fermentazione: aggiungendo alla materia attraverso la fermentazione lattica, ma l’acido lattico accumulato prima opportuni lieviti (e tenendo il prodotto in particolari condizioni deve poi essere smaltito, perché causa l’affaticamento muscolare; di temperatura, pressione e umidità in appositi macchinari, come i – nella fermentazione acetica, indotta da alcuni batteri, si forma fermentatori visibili nell’immagine), si riesce a “controllare” il processo acido acetico, come nella produzione dell’aceto dal vino. e ottenere il prodotto desiderato. © 2020 Franco Lucisano Editore Il corpo umano