A cosa serve la respirazione cellulare

Respirazione cellulare semplice

Respirazione cellulareLa respirazione cellulare è l'insieme delle reazioni e dei processi metabolici che avvengono nelle cellule degli organismi per convertire l'energia biochimica dei nutrienti in adenosina trifosfato (ATP) e quindi rilasciare i prodotti di scarto. Le reazioni coinvolte nella respirazione sono reazioni cataboliche, che rompono grandi molecole in molecole più piccole, liberando energia nel processo, poiché i legami deboli cosiddetti "ad alta energia" vengono sostituiti da legami più forti nei prodotti. La respirazione è uno dei modi principali con cui una cellula ottiene energia utile per alimentare l'attività cellulare. Quando si verifica nel corpo, la reazione complessiva viene scomposta in molte altre più piccole, la maggior parte delle quali sono reazioni di ossidoriduzione.

L'Università di Harvard e XVIVO hanno sviluppato insieme questo viaggio di animazione 3D per gli studenti di Biologia Molecolare e Cellulare di Harvard sul mondo microscopico dei mitocondri. L'animazione mette in evidenza la creazione dell'Adenosina Trifosfato (ATP), molecole mobili che immagazzinano l'energia chimica derivata dalla scomposizione degli alimenti a base di carbonio.

Quale molecola ricca di energia alimenta direttamente il lavoro delle cellule?

Figura 1: Caratteristiche strutturali dei mitocondri e panoramica della respirazione aerobica (Credit: "File:CellRespiration.svg" by RegisFrey is licensed under CC BY-SA 3.0.). Per visualizzare una copia di questa licenza, visitare https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

La respirazione aerobica avviene nella maggior parte delle cellule e degli organismi. Comprende quattro vie: glicolisi, decarbossilazione del piruvato, ciclo di Krebs e fosforilazione ossidativa (Figura 1). Nella glicolisi, le molecole di glucosio vengono scisse nel citosol della cellula, generando piruvato, molecole di ATP e la forma ridotta del nicotinammide adenina dinucleotide (NADH). Il piruvato viene successivamente trasportato alla matrice mitocondriale per essere decarbossilato, dove viene generato l'acetil coenzima A (acetil-CoA) che entra nel ciclo di Krebs. Come risultato del ciclo di Krebs, il flavin adenina dinucleotide (FAD) e il NAD+ vengono ridotti e trasportati dalla matrice mitocondriale alla membrana interna mitocondriale. Qui, NADH e FADH2 partecipano alla fosforilazione ossidativa, dove avviene una serie di trasferimenti di elettroni, con l'ossigeno come accettore finale di elettroni. Infine, il gradiente protonico attraverso la membrana interna mitocondriale guida la sintesi di ATP nella matrice. In generale, la respirazione aerobica è considerata la respirazione cellulare "completa", poiché le reazioni biochimiche complessive possono essere riassunte come l'inverso della fotosintesi.

Respirazione cellulare suomeksi

Questo invitante fuoco da campo può essere utilizzato sia per il calore che per la luce. Il calore e la luce sono due forme di energia che si liberano quando si brucia un combustibile come il legno. Anche le cellule degli esseri viventi ottengono energia "bruciando". Esse "bruciano" il glucosio in un processo chiamato respirazione cellulare.

La respirazione cellulare è il processo attraverso il quale le cellule viventi scompongono le molecole di glucosio e rilasciano energia. Il processo è simile alla combustione, anche se non produce luce o calore intenso come un falò. Questo perché la respirazione cellulare rilascia l'energia contenuta nel glucosio lentamente e in tanti piccoli passaggi. L'energia rilasciata viene utilizzata per formare molecole di ATP, le molecole che trasportano energia e che le cellule utilizzano per alimentare i processi biochimici. In questo modo, la respirazione cellulare è un esempio di accoppiamento energetico: il glucosio viene scomposto in una reazione esotermica e l'energia ricavata da questa reazione alimenta la reazione endotermica di formazione dell'ATP. La respirazione cellulare comporta molte reazioni chimiche, ma tutte possono essere riassunte con questa equazione chimica:

Glicolisi

Nel processo di fotosintesi, le piante e gli altri produttori fotosintetici creano glucosio, che immagazzina energia nei suoi legami chimici. In seguito, sia le piante che i consumatori, come gli animali, sono sottoposti a una serie di percorsi metabolici, chiamati complessivamente respirazione cellulare. La respirazione cellulare estrae l'energia dai legami del glucosio e la converte in una forma utilizzabile da tutti gli esseri viventi.

La respirazione cellulare è un processo che tutti gli esseri viventi utilizzano 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 il glucosio. Sebbene il processo possa sembrare complesso, questa pagina illustra gli elementi chiave di ciascuna parte della respirazione cellulare.

La glicolisi è la prima fase della scomposizione del glucosio per ricavare energia per il metabolismo cellulare. Quasi tutti gli organismi viventi effettuano la glicolisi come parte del loro metabolismo. Questo processo non utilizza l'ossigeno ed è quindi anaerobico (i processi che utilizzano l'ossigeno sono chiamati aerobici). La glicolisi avviene nel citoplasma delle cellule procariotiche ed eucariotiche. Il glucosio entra nelle cellule eterotrofe in due modi.