Di Kevin Beck — Aggiornato il 24 marzo 2022
La respirazione cellulare è la cascata biochimica che alimenta le cellule eucariotiche convertendo il glucosio in adenosina trifosfato (ATP). Il processo comprende quattro fasi distinte:glicolisi , la reazione di collegamento (ponte) , il ciclo di Krebs e la catena di trasporto degli elettroni (ETC). Mentre la glicolisi può procedere senza ossigeno, le restanti tre fasi sono strettamente aerobiche e si svolgono all'interno dei mitocondri.
Le cellule procariotiche sono prive di organelli legati alla membrana, quindi tutto il loro metabolismo del glucosio avviene nel citoplasma. Al contrario, le cellule eucariotiche compartimentalizzano le tre fasi finali all'interno dei mitocondri, consentendo un'efficiente produzione di ATP.
Solo la reazione di collegamento, il ciclo di Krebs e l'ETC sono eventi mitocondriali. La glicolisi, ovvero la scissione del glucosio in due molecole di piruvato, avviene interamente nel citoplasma.
I mitocondri sono organelli a doppia membrana. La loro membrana interna si ripiega in creste, creando il sito dell'ETC. La matrice, lo spazio all'interno della membrana interna, ospita il ciclo di Krebs e il DNA mitocondriale, che viene ereditato per via materna.
Glicolisi:citoplasma – Dieci reazioni catalizzate da enzimi convertono una molecola di glucosio in due molecole di piruvato, producendo un guadagno netto di due ATP e due NADH. Questo passaggio è anaerobico.
Reazione di collegamento (ponte):matrice mitocondriale – Ogni piruvato viene decarbossilato per formare acetil‑CoA, rilasciando CO₂ e producendo un NADH per piruvato.
Ciclo di Krebs:matrice mitocondriale – L’acetil‑CoA si condensa con l’ossalacetato per formare citrato. Nel corso di una serie di reazioni, il citrato viene ossidato nuovamente in ossalacetato, generando due ATP (uno per acetil‑CoA), tre NADH e un FADH₂.
Catena di trasporto degli elettroni:membrana mitocondriale interna – NADH e FADH₂ donano elettroni all’ETC, guidando la sintesi di 32–34 ATP tramite fosforilazione ossidativa. La forza motrice protonica creata attraverso la membrana interna aziona l'ATP sintasi.
Complessivamente, la respirazione cellulare produce 36-38 ATP per molecola di glucosio, circa due dalla glicolisi e 34-36 dagli stadi mitocondriali.
