Sia le cellule vegetali che quella animale usano lo stesso processo fondamentale, la respirazione cellulare, per convertire lo zucchero in ATP (adenosina trifosfato), la valuta energetica primaria delle cellule. Questo processo può essere suddiviso in quattro fasi principali:
1. Glicolisi:
* Posizione: Citoplasma
* Input: Glucosio (zucchero a 6 carbonio)
* Output: 2 piruvato (molecole a 3 carbonio), 2 ATP e 2 NADH (molecola portatore elettronica)
Questa fase rompe il glucosio in piruvato e genera una piccola quantità di ATP. Non richiede ossigeno e può verificarsi in condizioni aerobiche e anaerobiche.
2. Ossidazione del piruvato:
* Posizione: Matrice mitocondriale (in eucarioti)
* Input: Piruvato
* Output: Acetil-CoA (molecola a 2 carbonio), NADH e CO2
Questa fase prepara il piruvato per il ciclo di Krebs convertendolo in acetil-CoA e rilasciando l'anidride carbonica come prodotto di scarto.
3. Ciclo di Krebs (ciclo di acido citrico):
* Posizione: Matrice mitocondriale (in eucarioti)
* Input: Acetil-coa
* Output: ATP, NADH, FADH2 (molecola portante elettronica) e CO2
Questo ciclo completa la rottura del glucosio, generando più ATP, NADH e FADH2. Produce anche anidride carbonica come prodotto di scarto.
4. Catena di trasporto di elettroni (ecc.):
* Posizione: Membrana mitocondriale interiore (negli eucarioti)
* Input: NADH, FADH2, ossigeno
* Output: H2O, ATP (maggioranza)
Questa fase utilizza gli elettroni trasportati da NADH e FADH2 per generare un gradiente di protoni attraverso la membrana mitocondriale. Questo gradiente guida la produzione della maggior parte dell'ATP attraverso la fosforilazione ossidativa. L'ossigeno è l'accettore di elettroni finali, che forma acqua come sottoprodotto.
Nota:
* Le piante hanno anche cloroplasti, in cui si verifica la fotosintesi, producendo glucosio come input per la respirazione cellulare.
* Mentre le piante possono utilizzare il glucosio dalla fotosintesi, possono anche ottenere glucosio da altre fonti come i carboidrati.
* Gli animali mancano di cloroplasti e dipendono dal consumo di glucosio da fonti alimentari.
Nel complesso, la respirazione cellulare è un processo complesso che converte in modo efficiente il glucosio in energia utilizzabile sotto forma di ATP, alimentando funzioni cellulari vitali sia nelle piante che negli animali.
