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+.