LA RESPIRAZIONE CELLULARE

• Il processo metabolico necessario alla produzione di energia (ATP) in tutte le cellule aerobiche

mitocondri• I mitocondri sono

organelli citoplasmatici delle cellule eucariote

• Nei mitocondri avviene la produzione di energia (ATP)

• Sono a forma di fagiolo con due membrane sovrapposte

• Quella interna forma delle creste che si ripiegano dentro ad una matrice

La respirazione cellulare

• La maggior parte degli organismi utilizza l’ossigeno per produrre energia

• La respirazione avviene in 3 fasi delle quali la prima non richiede ossigeno le altre due si

• La prima fase è la GLICOLISI che è un processo anarobico

La glicolisi

• È una via metabolica formata da un’insieme di reazioni chimiche mediante le quali TUTTI gli organismi rompono gli zuccheri per ottenere energia

• Gli enzimi che servono a fare queste reazioni si trovano nel citoplasma delle cellule

• La glicolisi perciò avviene nel citoplasma

La glicolisi

• Importante via metabolica cellulare, responsabile della conversione del glucosio in molecole più semplici e della produzione di energia sotto forma di adenosina trifosfato ( ATP ). 

• La glicolisi è un processo chimico in base al quale una molecola di glucosio che ha 6 atomi di C, viene scissa in due molecole di acido piruvico che ha 3 atomi di C; tale reazione porta alla produzione di energia, immagazzinata in 2 molecole di ATP.  

• La glicolisi ha la particolarità di potere avvenire sia in presenza che in assenza di ossigeno, anche se, nel secondo caso, viene prodotta una minore quantità di energia

trasformazione in fruttosio 1,6-difosfato:

• il glucosio 1,6-difosfato viene trasformato in fruttosio 1,6-difosfato, un composto intermedio a sei atomi di carbonio

• questo viene a sua volta scisso in due composti più semplici, contenenti ciascuno tre atomi di carbonio: il diidrossiacetone fosfato e la gliceraldeide 3-fosfato. (PGAL e DHAP)

• Il diidrossiacetone fosfato viene convertito in un'altra molecola di gliceraldeide 3-fosfato;

Formazione dell’acido piruvico

• i due composti a tre atomi di carbonio vengono entrambi trasformati in acido 1,3-difosfoglicerato; quindi in fosfoglicerato; poi in fosfoenolpiruvato(PEP); infine, in due molecole di acido piruvico(CH3-CO-COOH)

• Nel corso di queste reazioni vengono sintetizzate 4 molecole di ATP e 2 di NADH.

Bilancio energetico della situazione

La glicolisi partendo da una molecola di glucosio permette di ottenere:

• la produzione netta di 2 molecole di ATP 

• la formazione di 2 molecole di un composto, il NADH (nicotinamide adenin dinucleotide), che funge da trasportatore di energia.

Ciclo di Krebs

• Gruppo di reazioni chimiche che avvengono all'interno della cellula durante il processo di respirazione cellulare. Tali reazioni sono responsabili della trasformazione delle molecole provenienti dalla glicolisi in anidride carbonica, acqua ed energia .

• Il ciclo di Krebs è attivo in tutti gli animali, nelle piante superiori e nella maggior parte dei batteri. La scoperta di questo ciclo è attribuita al biochimico britannico Hans Adolf Krebs, che nel 1937 ne descrisse i passaggi principali.   

Il ciclo di KREBS o degli acidi carbossilici

• La seconda fase della respirazione cellulare avviene nella matrice dei mitocondri

• Avviene qui perché qui ci sono gli enzimi che servono a fare queste reazioni

• L’insieme di tutte queste reazioni si chiama ciclo di Krebs

• E’ un ciclo perché c’è una sostanza che entra in un sistema di reazioni (ciclo) che si ripete sempre uguale

Un ciclo di reazioni

• Un ciclo è una via metabolica nella quale una sostanza A reagisce con una B per formare una C

• che poi, con altre reazioni ,riforma B ,che può reagire con un’altra A

• e ricominciare da capo

• Al termine della glicolisi si formano due molecole di piruvato, che entrano nei mitocondri e vengono trasformate in gruppi acetilici. Ciascun gruppo acetilico, contenente due atomi di carbonio, si lega a un coenzima, formando un composto denominato acetilcoenzima A.

• Questo, a sua volta, si combina con una molecola a quattro atomi di carbonio, l'ossalacetato, per formare un composto a sei atomi di carbonio, l'acido citrico.

• Nei successivi passaggi del ciclo, la molecola di acido citrico viene gradualmente rielaborata, perdendo così due atomi di carbonio che vengono eliminati sotto forma di anidride carbonica.

• In questi passaggi vengono, inoltre, liberati quattro elettroni che verranno utilizzati per l'ultimo passaggio della respirazione cellulare, la fosforilazione ossidativa.

Il ciclo di Krebs

• Nel ciclo di Krebs: l’acido piruvico (3C) che si è formato nella glicolisi perde CO2 e si unisce al CoA (coenzimaA) diventando AcetilCoA (acetilcoenzima A)

• L’AcetilCo A entra nel ciclo che comincia con l’acido ossalacetico che diventa acido citrico che diventa………….fino a tornare a acido ossalacetico che si unisce a un nuovo acetilCoA

Rendimento del ciclo di Krebs• Con il ciclo di Krebs per ogni molecola di

piruvato che entra nel ciclo si formano:• 3 molecole di CO2

• Vengono inoltre ceduti elettroni a molecole specifiche che sono in grado di accettare e trasportare gli elettroni:NAD e FAD

• Queste diventano NADH e FADH e portano gli elettroni nella fase successiva

Trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa

• Il NADH e il FADH trasportano gli elettroni su molecole proteiche dette citocromi che si trovano sulle creste interne dei mitocondri

• Lungo la catena dei citocromi vi sono tre momenti in cui l’energia liberata serve a trasformare ADP in ATP:questo è il processo della fosforilazione ossidativa

• Alla fine della catena c’è l’OSSIGENO O2

che riceve gli elettroni (sottoforma di H idrogeni) e così si forma H2O

• La reazione complessiva della respirazione cellulare è perciò la seguente:

Reazione generale

• C6H12O6+602----->6C02+6H20+38ATP

• Questo vale per ogni molecola di glucosio che entra nel mitocondrio della cellula

• 38 ATP corrispondono a 680 Kcal

• La respirazione è il processo cellulare più importante per la produzione di energia