La rottura del glucosio per rilasciare energia è un processo complesso chiamato respirazione cellulare . Si verifica nel citoplasma e nei mitocondri delle cellule e può essere riassunto in quattro fasi principali:
1. Glicolisi (citoplasma)
* Input: Glucosio (zucchero a 6 carbonio)
* Output: 2 molecole di piruvato (zucchero a 3 carbonio), 2 ATP (energia) e 2 NADH (vettore elettronico)
* processo: Il glucosio viene suddiviso in due molecole di piruvato attraverso una serie di reazioni enzimatiche. Questo processo genera una piccola quantità di ATP e NADH, che verranno utilizzati nelle fasi successive.
2. Ossidazione del piruvato (matrice mitocondriale)
* Input: 2 molecole di piruvato
* Output: 2 acetil-CoA (unità a 2 carbonio), 2 CO2 e 2 NADH
* processo: Il piruvato entra nei mitocondri e viene convertito in acetil-CoA. Questo processo rilascia l'anidride carbonica e genera NADH.
3. Ciclo di acido citrico (ciclo Krebs) (matrice mitocondriale)
* Input: 2 acetil-CoA
* Output: 4 CO2, 6 NADH, 2 FADH2 (vettore di elettroni) e 2 ATP
* processo: L'acetil-CoA entra nel ciclo dell'acido citrico, una serie di reazioni che generano portatori di elettroni (NADH e FADH2) e una piccola quantità di ATP. L'anidride carbonica viene rilasciata come sottoprodotto.
4. Fosforilazione ossidativa (membrana interna mitocondriale)
* Input: NADH e FADH2
* Output: ~ 32 ATP e acqua
* processo: I vettori di elettroni (NADH e FADH2) donano elettroni alla catena di trasporto di elettroni. Mentre gli elettroni si muovono attraverso la catena, l'energia viene rilasciata, che viene utilizzata per pompare i protoni attraverso la membrana mitocondriale, creando un gradiente di concentrazione. Questo gradiente guida la produzione di ATP da ATP sintasi, una proteina incorporata nella membrana.
Resta energetica complessiva:
La rottura completa di una molecola di glucosio produce circa 38 molecole ATP .
Note importanti:
* Respirazione anaerobica: In assenza di ossigeno, le cellule possono ancora generare energia attraverso un processo chiamato respirazione anaerobica. Questo processo produce acido lattico o etanolo come sottoprodotto e la sua resa ATP è significativamente inferiore alla respirazione aerobica.
* Regolamento: La respirazione cellulare è strettamente regolata da vari meccanismi per garantire una produzione di energia efficiente e mantenere l'omeostasi cellulare.
* Altre fonti energetiche: Mentre il glucosio è la fonte di carburante primaria per la respirazione cellulare, anche altre molecole come grassi e proteine possono essere scomposte per generare energia.
Riepilogo:
La respirazione cellulare è un processo vitale che consente agli organismi di estrarre energia dal glucosio e utilizzarla per varie attività cellulari. La rottura del glucosio si verifica in quattro fasi, che coinvolgono una serie di reazioni enzimatiche che generano ATP, la valuta energetica primaria della cellula.
