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 1,3difosfoglicerato; quindi in fosfoglicerato;
poi in fosfoenolpiruvato(PEP); infine, in
due molecole di acido piruvico(CH3-COCOOH)
• 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