Le cellule sono contenitori microscopici e multiuso che rappresentano le più piccole unità indivisibili della vita in quanto manifestano la riproduzione, il metabolismo e altre qualità "realistiche". Infatti, poiché gli organismi procarioti (membri dei domini di classificazione dei batteri e degli Archaea) consistono quasi sempre di una singola cellula, molte cellule autonome sono letteralmente vive.
Le cellule utilizzano una molecola chiamata adenosina trifosfato, o ATP, come fonte di carburante. procarioti fare affidamento esclusivamente su glicolisi – la scomposizione del glucosio in piruvato – come via per sintetizzare l'ATP; questo processo produce un totale di 2 ATP per molecola di glucosio.
In contrasto, eucarioti – animali, piante e funghi – sono entrambi molto più grandi e in possesso di cellule individuali molto più complesse rispetto ai procarioti, rendendo la glicolisi da sola inadeguata per i loro bisogni energetici. ecco dove respirazione cellulare, la completa scomposizione del glucosio in presenza di ossigeno molecolare (O
2) in anidride carbonica (CO2) e acqua (H2O) per formare ATP, entra.Leggi di più su cos'è la respirazione cellulare.
Terminologia del metabolismo cellulare
Il processo di respirazione cellulare avviene negli eucarioti e tecnicamente abbraccia la glicolisi, la ciclo di Krebs e il catena di trasporto degli elettroni (ETC). Questo è perché tutti le cellule inizialmente trattano il glucosio allo stesso modo, facendolo passare attraverso la glicolisi. Quindi, nei procarioti, il piruvato può entrare solo in fermentazione, che consente alla glicolisi di continuare "a monte" attraverso la rigenerazione di un intermedio chiamato NAD+.
Poiché gli eucarioti possono utilizzare l'ossigeno, tuttavia, le molecole di carbonio del piruvato entrano nel ciclo di Krebs come acetil CoA e alla fine lasciano l'ETC come anidride carbonica (CO2). I prodotti della respirazione cellulare di interesse sono l'ATP da 34 a 36 che vengono generati nel ciclo di Krebs e l'ETC insieme - le due porzioni della respirazione cellulare che contano come aerobico ("con ossigeno") respirazione.
Le reazioni della respirazione cellulare
La reazione completa ed equilibrata dell'intero processo di respirazione cellulare può essere rappresentata da:
C6H12oh6 + 6O2 → 6 CO2 + 6 H2O + ~38 ATP
La sola glicolisi, una forma di respirazione anaerobica che avviene nel citoplasma, consiste nella reazione:
C6H12oh6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pio → 2 CH3(C=O)COOH + 2 ATP + 2 NADH + 4 H+ + 2 H2oh
Negli eucarioti, a reazione di transizione nei mitocondri genera acetil coenzima A (acetil CoA) per il ciclo di Krebs:
2 CH3(C=O)COOH + 2 NAD+ + 2 coenzima A → 2 acetil CoA + 2 NADH + 2 H+ + 2 CO2
il CO2 quindi entra nel ciclo di Krebs unendosi all'ossalacetato.
Fasi della respirazione cellulare
La respirazione cellulare inizia con la glicolisi, una serie di 10 reazioni in cui una molecola di glucosio è fosforilato due volte (cioè ha due gruppi fosfato attaccati a atomi di carbonio diversi) usando 2 ATP, e poi si divide in due composti a tre atomi di carbonio che ogni producono 2 ATP in rotta verso la formazione di piruvato. Così la glicolisi fornisce direttamente 2 ATP per molecola di glucosio e due molecole del trasportatore di elettroni NADH, che ha un ruolo importante a valle nell'ETC.
Nel ciclo di Krebs, CO2 e il composto a quattro atomi di carbonio ossalacetato si uniscono per formare la molecola a sei atomi di carbonio citrato. Il citrato viene gradualmente ridotto di nuovo ad ossalacetato, liberando un paio di CO2 molecole e generando anche 2 ATP per CO2 molecola che entra nel ciclo, o 4 ATP per glucosio molecola molto a monte. Ancora più importante, un totale di 6 NADH e 2 FADH2 (un altro vettore di elettroni) vengono sintetizzati.
Infine, gli elettroni di NADH e FADH2 (cioè i loro atomi di idrogeno) vengono strappati via dagli enzimi della catena di trasporto degli elettroni e usati per alimentare l'attacco dei fosfati all'ADP, producendo molto ATP - circa 32 in tutto. Anche l'acqua viene rilasciata in questo passaggio. Quindi la resa massima di ATP della respirazione cellulare dalla glicolisi, dal ciclo di Krebs e dall'ETC è 2 + 4 + 32 = 38 ATP per molecola di glucosio.
Maggiori informazioni sulle quattro fasi della respirazione cellulare.
