Risultati di Apprendimento
- Descrivere il processo di glicolisi e individuare i reagenti e i prodotti
- Descrivere il processo del ciclo dell’acido citrico (ciclo di Krebs) e individuare i reagenti e i prodotti
- Descrivere il risultato complessivo del ciclo dell’acido citrico e la fosforilazione ossidativa in termini di prodotti di ogni
- Descrivere la posizione del ciclo dell’acido citrico e la fosforilazione ossidativa nella cella
la respirazione Cellulare è un processo che tutti gli esseri viventi usano per convertire il glucosio in energia. Gli autotrofi (come le piante) producono glucosio durante la fotosintesi. Gli eterotrofi (come gli esseri umani) ingeriscono altri esseri viventi per ottenere glucosio. Mentre il processo può sembrare complesso, questa pagina vi porta attraverso gli elementi chiave di ogni parte della respirazione cellulare.
Rivediamo
La respirazione cellulare è una raccolta di tre vie metaboliche uniche: la glicolisi, il ciclo dell’acido citrico e la catena di trasporto degli elettroni. La glicolisi è un processo anaerobico, mentre gli altri due percorsi sono aerobici. Per passare dalla glicolisi al ciclo dell’acido citrico, le molecole di piruvato (l’uscita della glicolisi) devono essere ossidate in un processo chiamato ossidazione del piruvato.
Glicolisi
La glicolisi è la prima via nella respirazione cellulare. Questa via è anaerobica e si svolge nel citoplasma della cellula. Questa via rompe 1 molecola di glucosio e produce 2 molecole di piruvato. Ci sono due metà della glicolisi, con cinque passaggi in ogni metà. La prima metà è conosciuta come la “energia che richiede” passi. Questa metà divide il glucosio e consuma 2 ATP. Se la concentrazione di piruvato chinasi è abbastanza alta, la seconda metà della glicolisi può procedere. Nella seconda metà, il ” rilascio di energia: passi, 4 molecole di ATP e 2 NADH vengono rilasciati. La glicolisi ha un guadagno netto di 2 molecole di ATP e 2 NADH.
Alcune cellule (ad esempio, i globuli rossi dei mammiferi maturi) non possono subire la respirazione aerobica, quindi la glicolisi è la loro unica fonte di ATP. Tuttavia, la maggior parte delle cellule subisce l’ossidazione del piruvato e continua verso le altre vie della respirazione cellulare.
Ossidazione del piruvato
Negli eucarioti, l’ossidazione del piruvato avviene nei mitocondri. L’ossidazione del piruvato può avvenire solo se l’ossigeno è disponibile. In questo processo, il piruvato creato dalla glicolisi viene ossidato. In questo processo di ossidazione, un gruppo carbossilico viene rimosso dal piruvato, creando gruppi acetilici, che si compongono con il coenzima A (CoA) per formare acetil CoA. Questo processo rilascia anche CO2.
Ciclo dell’acido citrico
Il ciclo dell’acido citrico (noto anche come ciclo di Krebs) è la seconda via nella respirazione cellulare e si svolge anche nei mitocondri. La velocità del ciclo è controllata dalla concentrazione di ATP. Quando c’è più ATP disponibile, la velocità rallenta; quando c’è meno ATP il tasso aumenta. Questo percorso è un anello chiuso: il passo finale produce il composto necessario per il primo passo.
Il ciclo dell’acido citrico è considerato una via aerobica perché il NADH e il FADH2 che produce agiscono come composti temporanei di stoccaggio di elettroni, trasferendo i loro elettroni alla via successiva (catena di trasporto di elettroni), che utilizza l’ossigeno atmosferico. Ogni giro del ciclo dell’acido citrico fornisce un guadagno netto di CO2, 1 GTP o ATP e 3 NADH e 1 FADH2.
Catena di trasporto di elettroni
La maggior parte dell’ATP dal glucosio viene generata nella catena di trasporto di elettroni. È l’unica parte della respirazione cellulare che consuma direttamente ossigeno; tuttavia, in alcuni procarioti, questa è una via anaerobica. Negli eucarioti, questa via avviene nella membrana mitocondriale interna. Nei procarioti si verifica nella membrana plasmatica.
La catena di trasporto degli elettroni è costituita da 4 proteine lungo la membrana e da una pompa protonica. Un cofattore sposta gli elettroni tra le proteine I-III. Se NAD è esaurito, skip I: FADH2 inizia su II. Nella chemiosmosi, una pompa protonica porta gli idrogeni dall’interno dei mitocondri verso l’esterno; questo fa girare il “motore” e i gruppi fosfatici si attaccano a quello. Il movimento cambia da ADP a ATP, creando il 90% di ATP ottenuto dal catabolismo del glucosio aerobico.
Facciamo pratica
Ora che hai esaminato la respirazione cellulare, questa attività pratica ti aiuterà a vedere quanto bene conosci la respirazione cellulare:
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