Salute e malattia

Respirazione cellulare e metabolismo: panoramica completa

Metabolismo e catabolismo

Il metabolismo comprende tutte le reazioni chimiche che producono energia (catabolismo) o la consumano per costruire strutture/funzioni (anabolismo). La digestione scompone nutrienti in glucosio, aminoacidi, acidi grassi, assorbiti nel sangue ma non ancora utilizzabili a livello cellulare: vanno convertiti in ATP.

ATP: la moneta energetica

L'adenosina trifosfato (ATP) è la forma chimica di energia usata da ogni cellula. Si idrolizza ad ADP + Pi rilasciando energia, poi viene rigenerato.

Respirazione cellulare: da glucosio ad ATP

Processo metabolico che converte l'energia biochimica del glucosio in ATP attraverso reazioni di ossido-riduzione (perdita/guadagno di elettroni e ioni H+). Tre fasi:

1. Glicolisi (citoplasma, anaerobica)

  • 1 glucosio → 2 piruvato + 2 ATP (netto) + 2 NADH.
  • Se O₂ presente: piruvato → acetil-CoA (mitocondrio) → Ciclo di Krebs.
  • Se O₂ assente: piruvato → lattato (fermentazione lattica).

2. Ciclo di Krebs / Ciclo dell'acido citrico (matrice mitocondriale)

  • Acetil-CoA + ossalacetato → citrato.
  • Serie di ossidazioni: CO₂ rilasciata, NAD⁺/FAD ridotti a NADH/FADH₂.
  • Per glucosio: 2 giri → 6 NADH, 2 FADH₂, 2 ATP (GTP).

3. Catena di trasporto degli elettroni (membrana mitocondriale interna)

  • NADH/FADH₂ cedono elettroni a complessi proteici (citocromi).
  • A ogni passaggio, energia libera pompa H+ nello spazio intermembrana → gradiente protonico.
  • ATP sintasi usa gradiente per fosforilare ADP → ATP (fosforilazione ossidativa).
  • Accettore finale: O₂ → H₂O.
  • Resa totale: ~30-32 ATP/glucosio.

Fatto interessante: esercizio e acido lattico

Durante sforzo intenso, se O₂ è insufficiente, il piruvato in eccesso diventa lattato. L'acido lattico moderato è tamponato; se eccessivo → dispnea (iperventilazione compensatoria) e affaticamento/dolore muscolare per accumulo di H+.