2.

Fasi della respirazione cellulare

Il primo stadio della respirazione cellulare è rappresentato dalla glicolisi, che avviene a livello del citoplasma cellulare, in assenza di ossigeno. Nella glicolisi, una molecola di glucosio viene parzialmente demolita in due molecole di un composto a tre atomi di carbonio, il piruvato, con la produzione netta di due molecole di ATP.

Il piruvato entra poi nel ciclo di Krebs, che negli eucarioti ha luogo nei mitocondri; in questa via metabolica, tale composto viene completamente demolito in anidride carbonica e acqua, e avviene la riduzione di alcune molecole accettrici di idrogeno (le principali delle quali sono la nicotinamide adenin dinucleotide o NAD, che diventa NADH, e il flavin adenin dinucleotide, o FAD, che diventa FADH).

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Fosforilazione ossidativa

La terza fase della respirazione cellulare è denominata fosforilazione ossidativa, e avviene a livello delle creste mitocondriali, ossia dei ripiegamenti della membrana interna. Essa consiste nel trasferimento degli elettroni dell’idrogeno del NADH a una catena di trasporto (detta catena respiratoria), formata da citocromi (particolari pigmenti), fino all’ossigeno, che rappresenta l’accettore finale. Il passaggio degli elettroni comporta la liberazione di energia che viene immagazzinata nei legami di 36 molecole di adenosin difosfato, ADP, tramite il legame di gruppi fosfato e la sintesi di molecole di ATP. La sintesi di tali molecole viene operata dall’enzima ATP sintetasi; avviene attraverso un processo detto chemiosmosi, e sfrutta l’energia liberata da un flusso di ioni idrogeno H⁺ che si spostano attraverso la membrana del mitocondrio secondo il loro gradiente di concentrazione.

Dalla riduzione dell’ossigeno e dagli ioni H⁺ che si formano dopo il trasferimento degli elettroni dal NADH e dal FADH, derivano molecole di acqua che si aggiungono a quelle prodotte con il ciclo di Krebs.

Il trasferimento degli elettroni attraverso la catena respiratoria richiede l’intervento di enzimi detti deidrogenasi, che hanno la funzione di “strappare” l’idrogeno alle molecole donatrici (FADH e NADH), in modo che si producano ioni H⁺ ed elettroni per la catena respiratoria; inoltre, sono necessarie alcune vitamine (in particolare, la vitamina C, la E, la K e la vitamina B₂, o riboflavina, entrano nella struttura del FAD).