Respirazione cellulare: riassunto e formula

respiraizione cellulare cos'è

La respirazione cellulare rappresenta l’insieme dei processi molecolari attraverso i quali le cellule, per ottenere energia, ossidano molecole organiche, consumando O2 e rilasciando CO2; queste reazioni avvengono nel citoplasma e nei mitocondri.

La respirazione cellulare consta di tre fasi, durante le quali, una molecola di glucosio viene ossidata secondo la formula stechiometrica C6H12O6 + O2 🡪 CO2 + 6H2O + energia. Questa energia viene conservata sottoforma di ATP, la molecola fondamentale per lo scambio energetico, che permette alle cellule di poter svolgere le più svariate attività metaboliche utili alla loro sopravvivenza.

Cos’è la respirazione cellulare? Dove avviene?

La respirazione cellulare indica quei processi molecolari attraverso cui le cellule, per effettuare le loro reazioni metaboliche, consumano ossigeno e producono anidride carbonica.

La glicolisi è solo la prima fase della completa ossidazione del glucosio; il prodotto finale di questa via metabolica, il piruvato, viene successivamente ossidato ad H2O e CO2 nel ciclo di Krebs e nella fosforilazione ossidativa.

La respirazione cellulare, quindi, è rappresentata da quei processi biochimici che permettono alle cellule di estrarre energia chimica dai substrati metabolici per potere svolgere le proprie attività metaboliche.

Questi processi hanno luogo all’interno della cellula, in particolare la glicolisi avviene nel citoplasma, invece il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa nei mitocondri. Questi sono fondamentali per la produzione di energia, in quanto permettono di produrne molta di più (in termini di ATP) rispetto alla sola glicolisi.

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Fasi della respirazione cellulare

La respirazione cellulare si svolge in tre fasi principali:

  1. le molecole organiche (glucosio, alcuni amminoacidi, acidi grassi) vengono ossidate per produrre frammenti a due atomi di carbonio, sotto forma del gruppo acetilico dell’acetil-coenzima A. Ad esempio, la glicolisi ossida il glucosio (6 atomi di carbonio) a piruvato (3 atomi di carbonio), il quale, una volta entrato nel mitocondrio, tramite l’azione del complesso enzimatico della piruvato deidrogenasi, diventa acetil-coenzima A (2 atomi di carbonio). Quest’ultimo può entrare nel ciclo di Krebs per continuare la respirazione cellulare.
  2. i gruppi acetilici vengono ossidati a CO2 nel ciclo di Krebs (ciclo dall’acido citrico) durante il quale vengono prodotte 3 molecole di anidride carbonica per ogni molecola di piruvato. La maggior parte dell’energia liberata da queste reazioni viene immagazzinata sotto forma di equivalenti riducenti (NADH e FADH2), che hanno il compito di trasportare gli elettroni lungo la catena respiratoria. Viene anche prodotta una molecola di GTP la quale, tramite l’enzima nucleoside difosfato chinasi, cede un gruppo fosfato all’ADP trasformandolo in ATP.
  3. i coenzimi ridotti (NADH e FADH2) sono riossidati (NAD+ e FAD+) liberando elettroni e protoni; i primi viaggiano attraverso la catena respiratoria fino ad arrivare all’ossigeno (accettore finale) il quale li ossida formando H2O (acqua metabolica). I protoni, accumulati nello spazio intermembrana, creano un gradiente elettro-chimico che viene utilizzato per produrre ATP. Questo insieme di reazioni va sotto il nome di fosforilazione ossidativa.

Formula respirazione cellulare: quanta ATP viene prodotta?

La formula della respirazione cellulare è la seguente: C6H12O6 + O2 🡪 CO2 + H2O + energia. Ciò significa che una mole di glucosio (C6H12O6), in presenza di ossigeno (O2), viene ossidata ad anidride carbonica (CO2) con produzione di acqua (H2O) ed energia, che viene utilizzata per le varie attività metaboliche cellulari, o eventualmente dispersa in calore.

Nello specifico, dall’ossidazione di una molecola di glucosio vengono prodotte 30-38 molecole di ATP. Questo numero dipende da due condizioni: 

  • coefficiente moltiplicativo attribuito agli equivalenti riducenti (3 o 2,5 per il NADH, 2 o 1,5 per il FADH2) ,
  • utilizzo del sistema navetta (shuttle) del glicerolo 3-fosfato; in questo caso il NADH prodotto dalla glicolisi “diventa” FADH2, con una conseguente minore produzione di ATP.

 

Bibliografia

I principi di biochimica di Lehninger – Nelson, Cox

Autore: Andrea Barone

Laurea Magistrale in “Scienze dell’Alimentazione e Nutrizione Umana” (prossimo all’esame di stato per l’abilitazione all’esercizio della professione di biologo nutrizionista) e Laurea Triennale in “Scienza della Nutrizione”.

Invictus Trainer che esercita da circa 4 anni l’attività di personal trainer, con l’obiettivo di migliorare la composizione corporea dei suoi clienti e correggere le loro abitudini alimentari. Aspira a crescere professionalmente nel settore sportivo agonistico in qualità di preparatore atletico e/o personal trainer curando parallelamente l’aspetto nutrizionale degli atleti.

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