Di Liz Veloz – Aggiornato il 30 agosto 2022
La respirazione cellulare è la pietra angolare della produzione di energia cellulare. Ossidando il glucosio in anidride carbonica e acqua, le cellule generano adenosina trifosfato (ATP), la valuta energetica universale. L'ossigeno è l'accettore finale di elettroni, rendendo la respirazione una reazione di "combustione" controllata che rilascia energia utilizzabile.
Ogni cellula fa affidamento sull'ATP per svolgere funzioni di sostegno vitale. Se le cellule non rifornissero continuamente l'ATP attraverso la respirazione, esauriremmo quasi tutto il nostro peso corporeo in ATP in un solo giorno.
La respirazione cellulare si svolge in tre fasi strettamente regolate:glicolisi, ciclo dell'acido citrico (Krebs) e fosforilazione ossidativa.
Gli enzimi sono proteine specializzate che accelerano le reazioni chimiche senza essere consumate. Ogni fase della respirazione è orchestrata da un insieme distinto di enzimi che facilitano il trasferimento di elettroni, le reazioni redox, in cui una molecola viene ossidata e un'altra ridotta.
La prima fase avviene nel citoplasma e comprende nove reazioni catalizzate da enzimi. I principali attori includono la famiglia delle deidrogenasi e il coenzima NAD⁺. Le deidrogenasi ossidano il glucosio, strappando due elettroni e trasferendoli al NAD⁺, che diventa NADH. Questo processo scinde il glucosio in due molecole di piruvato che procedono alla fase successiva.
Nei mitocondri, spesso chiamati le centrali energetiche della cellula, il piruvato viene convertito in acetil‑CoA, un substrato ad alta energia. Gli enzimi mitocondriali guidano quindi una serie di reazioni che riorganizzano i legami ed eseguono ulteriori trasferimenti redox. Ogni giro del ciclo produce NADH, FADH₂ e una piccola quantità di ATP, oltre a rilasciare CO₂ come prodotto di scarto.
Il passaggio finale avviene attraverso la membrana mitocondriale interna. L'ossigeno agisce come accettore terminale di elettroni, guidando una catena di trasportatori di elettroni. Il gradiente protonico risultante alimenta l'ATP sintasi, producendo fino a 38 molecole di ATP per molecola di glucosio:un'efficienza notevole per un sistema biologico.
