Il metabolismo cellulare è un insieme complesso di processi chimici che avvengono all'interno delle cellule viventi per fornire energia e sintetizzare nuove molecole. Questi processi sono fondamentali per la vita e comprendono sia reazioni cataboliche (degradazione di molecole complesse) che anaboliche (sintesi di molecole complesse).
La Fosforilazione
Il processo di fosforilazione di una molecola sposta energia mediante il trasferimento di un gruppo fosfato. La sintesi di ATP nei mitocondri richiede la formazione di un gradiente di concentrazione di ioni H+ ai due lati di una membrana, con gli ioni H+ che passano secondo gradiente attraverso il complesso ATP sintetasi.
Ossidazione del Glucosio
L'ossidazione del glucosio è un processo chiave nel metabolismo cellulare. Dall'ossidazione completa di una molecola di glucosio si ottengono molecole di ATP. Nel ciclo di Krebs demolisce il gruppo acetile liberando CO2.
Respirazione Cellulare
La respirazione cellulare è un processo che permette alle cellule di ottenere energia dal glucosio in presenza di ossigeno. Nella reazione della respirazione cellulare, per ogni molecola di glucosio sono coinvolte 6 molecole di O2 e 6 di H2O. La respirazione cellulare ha come accettore finale l'ossigeno. La respirazione cellulare ha una molecola di glucosio come composto di partenza.
Fasi della Respirazione Cellulare
- Glicolisi:Trasforma l'acido piruvico in etanolo.
- Fermentazione: Avviene nei muscoli in assenza di O2.
ATP: La Moneta Energetica della Cellula
La molecola di ATP si «ricarica» grazie alla demolizione di molecole organiche. La molecola di ATP si forma dall'ADP mediante una reazione esoergonica.
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Glucosio e ATP
Il processo con cui una cellula ottiene più ATP per ogni molecola di glucosio è la fosforilazione ossidativa.
Fermentazione Alcolica
Al termine della fermentazione alcolica si ottiene NAD in forma ossidata che può essere utilizzato di nuovo nella glicolisi.
Glucosio e Fotosintesi Clorofilliana
Il glucosio prodotto con la fotosintesi clorofilliana deriva in definitiva da atomi di carbonio del diossido di carbonio che si uniscono tra loro.
Catena di Trasporto degli Elettroni
A mano a mano che gli elettroni scendono lungo la catena di trasporto, passano da un trasportatore proteico a un altro, determinando l'ossidazione del trasportatore successivo. Gli elettroni, passando lungo la catena di trasporto da un livello energetico più alto a uno più basso, liberano energia che viene utilizzata per formare ATP; da questa serie di reazioni si formano molecole di acqua.
NADH
Il NAD+ è coenzima che viene utilizzato per trasportare degli elettroni. Il NAD+ ha, infatti, la capacità di rimuovere atomi di idrogeno, insieme ai loro elettroni, da molecole organiche che, di conseguenza, ossidano; il NAD+ viene convertito così in NADH, una molecola ricca di energia che la cellula utilizza per la formazione di molecole di ATP, pronte a liberare, a loro volta, l'energia necessaria alle attività cellulari.
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Glicolisi, Ciclo di Krebs e Trasporto degli Elettroni
Di seguito sono elencati i processi e le loro caratteristiche:
- Catena di trasporto di elettroni finale: partecipa alla formazione di ATP per chemiosmosi e crea un gradiente di concentrazione.
- Ciclo di Krebs: si riducono molecole di FAD e si libera diossido di carbonio.
- Glicolisi: si verifica in tutti gli organismi viventi.
Processi Aerobici e Anaerobici
La differenza tra un processo aerobico e uno anaerobico è che per ogni molecola di glucosio, il processo aerobico ha una resa energetica superiore e il processo aerobico utilizza O2, per quello anaerobico non occorre O2.
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