Respirazione cellulare
L’energia necessaria alle cellule per i loro
processi anabolici (sintesi di molecole
complesse) viene estratta dall’organismo dalle
molecole organiche di cibo tratte o
direttamente dall’ambiente o prodotte con la
fotosintesi.
Questa energia viene convertita,tramite la
respirazione cellulare,in ATP
NUCLEOTIDE
NUCLEOTIDE
TRIFOSFATO
Adenosintrifosfato(ATP)
La base è legata all’atomo di carbonio in
posizione 1’ il gruppo fosfato a quello in
posizione 5’
Reazioni chimiche e metabolismo
Una reazione chimica è un processo in cui una o più
sostanze vengono trasformate in altre molecole.
Tali reazioni possono essere di unione di molecole per
formare macromolecole oppure di degradazione di
molecole in due o più componenti o ancora di
trasferimento di elettroni da un atomo ad un altro
Tutte le reazioni chimiche che avvengono
all’interno di un organismo ne costituiscono il
METABOLISMO
I fattori che guidano il destino di una data
reazione chimica sono la direzione e la velocità
Le cellule per le loro reazioni utilizzano
molecole intermedie come ad es l’ATP per
indirizzare le reazioni chimiche nella
direzione desiderata e catalizzatori biologici,
gli enzimi, per accelerarne la velocità
Forme di energia
Energia cinetica :energia associata ad un
movimento
Energia potenziale: energia posseduta da una
sostanza in base alla sua struttura e
localizzazione
Energia chimica è un tipo di energia potenziale
contenuta nei legami covalenti delle molecole
Capacità dell’energia di essere
convertita da una forma all’altra
Leggi della termodinamica
1°.l’energia non può essere creata o distrutta
2°.il trasferimento o la trasformazione dell’energia
determina l’aumento dell’entropia o grado di disordine
del sistema
L’incremento dell’entropia fa sì che una parte
dell’energia diventi inutilizzabile da parte degli
organismi viventi ossia l’entropia è una misura del
disordine che non può essere messa a frutto per
compiere un lavoro
Entropia : "grado di disordine" di un sistema.
Quindi un aumento del "disordine" di un
sistema è associato ad un aumento di entropia.
un esempio pratico in termodinamica in cui si assiste ad un
aumento di disordine (cioè un aumento di entropia). In questo
caso gli "oggetti" sono delle molecole di due gas (ogni gas è
contraddistinto da un colore diverso), ad esempio si supponga
che le sferette blu siano molecole di ossigeno e le sferette rosse
siano molecole di azoto.
Inizialmente
i gas sono situati in due compartimenti stagni, per cui in
ciascun compartimento sono presenti solo molecole dello stesso tipo di
gas. Se i due compartimenti sono messi in comunicazione (ad esempio
aprendo una valvola), i due gas si mescolano tra di loro e si ha un
aumento di disordine, ovvero un aumento di entropia (che in tal caso
viene detta "variazione di entropia di miscelamento").
Nell'esempio precedente si è assistito ad un aumento di
entropia "spontaneo" (è bastato infatti mettere in
comunicazione i due compartimenti). Tale aumento di
entropia spontaneo avviene sempre in natura, mentre
non avviene una diminuzione di entropia spontanea.
Tale constatazione empirica si traduce nel fatto che le
configurazioni "disordinate" sono le più probabili
e corrisponde al cosiddetto "Secondo principio
della termodinamica".
Energia totale=energia
utilizzabile+energia inutilizzabile
In biologia:
L’Entalpia(energ tot)=energia libera(energ
utiliz)+energia inutilizzabile
Una reazione è spontanea quando
avviene senza apporto di energia
La quantità di energia utilizzabile per compiere un lavoro è
detta energia libera G
La valutazione della variazione di energia libera ΔG che si
ha durante il procedere di una reazione permette di
distinguere le reazioni spontanee da quelle che non lo sono.
Infatti :se alla reazione è associato un valore negativo di ΔG ciò
indica che è rilasciata G. reazione esoergonica.
Le reazioni esoergoniche sono spontanee
Le reazioni con ΔG <0 favoriscono la formazione dei
prodotti
La degradazione dell’ATP in ADP e P (fosfato inorganico) ΔG è negativo
quindi la reazione favorisce la formazione dei prodotti e rilascia energia
se alla reazione è associato un valore positivo di
ΔG ciò indica che la reazione ha bisogno di
aggiunta di G dall’ambiente reazione
endoergonica.
Le reazioni con ΔG >0 favoriscono la
formazione dei reagenti
ADP e P→ATP (reagente)
Le reazioni endoergoniche richiedono energia
Le reazioni chimiche procedono fino a quando
raggiungono uno stadio di equilibrio chimico
dove la velocità di formazione dei prodotti è
uguale alla velocità di formazione dei reagenti
ATP
(Adenosin trifosfato)
È FONTE DI ENERGIA PER TUTTE LE
CELLULE
La reazione di degradazione dell’ATP richiede una
molecola d’acqua per la rimozione del gruppo fosfato
per cui è detta idrolisi
ATP→ADP + P(fosfato inorganico)
In questa reazione il valore di ΔG <0 quindi viene
rilasciata energia libera e la reazione favorirà la
formazione dei prodotti ESOERGONICA
L’idrolisi dell’ATP è utilizzata per una grande
varietà di processi cellulari
Molti processi vitali richiedono energia quindi
sono endoergonici e non avvengono
spontaneamente
Gli organismi hanno adottato la strategia di
associare una reazione endoergonica ad una
esoergonica(l’idrolisi dell’ATP è una di queste)
Catalizzatori :Gli enzimi
Affinchè le reazioni cellulari,avvengano in un tempo
opportuno,è necessario un catalizzatore che ne acceleri
la velocità
Le proteine che accelerano la velocità delle reazioni
chimiche sono gli enzimi
Il processo di formazione o di rottura di un legame
chimico inizialmente comporta uno stiramento o
torsione di uno o più legami delle molecole di
partenza(reagenti) e comporta anche un
posizionamento delle due molecole tale da permettere
la loro interazione.
Perché avvenga una reazione è necessaria un’energia iniziale di
attivazione L’energia di attivazione permette che le molecole
siano abbastanza vicine da permetterne un riarrangiamento dei
legami
Una volta somministrata l’energia di attivazione,la reazione
raggiunge lo stato di transizione e può procedere rapidamente
I catalizzatori abbassano l’energia di attivazione a un valore
per cui una piccola quantità di calore disponibile è
sufficiente affinchè avvenga la reazione oppure legano i
due reagenti in modo da avvicinarli in un’orientazione
favorevole
Il sito
attivo è il luogo di un enzima dove avviene la reazione chimica
I substrati sono le molecole dei reagenti o gli ioni che si legano al sito attivo dell’enzima e
partecipano alla reazione.
L’esochinasi è un esempio di enzima che lega due substrati:ATP e glucosio Gli enzimi hanno un
alto grado di specificità(chiave-serratura) Quando l’enzima lega il substrato avvengono delle
modificazioni conformazionali dell’enzima stesso ,fenomeno detto :forma indotta La tappa
successiva porta alla conversione dei reagenti in prodotti.
Reazioni cataboliche
Reazioni di degradazione di macromolecole o
piccole molecole organiche
Producono i precursori per la sintesi delle
macromolecole
Producono gli intermedi energetici come ATP e
NADH(nicotinaamide adenina dinucleotide
ridotto)
degradazione
di macromolecole o piccole molecole organiche avviene per :
1)costruire
i precursori per la
sintesi delle macromolecole
2)Produrre
gli intermedi energetici
Ad es la glicolisi coinvolge una serie di passaggi in cui
come ATP e NADH ossia conservare
legami covalenti vengono rotti e riformati,questo crea
l’energia che può essere utilizzata per
molecole intermedie che possono donare rapidamente
consentire i processi endoergonici.
un gruppo fosfato all’ADP e quindi produrre ATP ossia
Quando vengono rotti i legami
intermedio energetico
covalenti di molecole organiche come i
carboidrati o le proteine,la cellula non
utilizza direttamente l’energia rilasciata
dalla rottura dei legami ma l’energia
viene temporaneamente immagazzinata In definitiva la degradazione di una molecola
in molecole dette intermedi energetici organica(fosfoenolpiruvato) provoca la
sintesi di un intermedio energetico(ATP) che
coma ATP e NADH che verranno
può essere utilizzato in una reazione
utilizzate per consentire i processi
endoergonica.
endoergonici
Questo modo di sintetizzare ATP è detto fosforilazione
a livello del substrato ed avviene quando un enzima
trasferisce direttamente un fosfato da una molecola ad
un’altra .
Un altro modo per produrre ATP è la chemiosmosi
dove l’energia immagazzinata in un gradiente
elettrochimico ionico è utilizzata per produrre ATP a
partire da ADP e gruppo fosfato
REAZIONI DI OSSIDO - RIDUZIONE
Durante la degradazione di molecole organiche avviene il processo di
OSSIDAZIONE ossia la rimozione di elettroni dalle molecole ,rimozione in
cui viene spesso coinvolto l’ossigeno.
La RIDUZIONE è l’aggiunta di elettroni ad un atomo o ad una molecola
Gli elettroni non esistono liberi in
soluzione per cui quando un atomo o
una molecola vengono ossidati gli
elettroni rimossi devono essere
si ossida si riduce
necessariamente trasferiti ad un altro
atomo o molecola che si riduce.
Una sostanza ossidata possiede minore energia
mentre quella ridotta possiede più energia
↑
↑
Durante l’ossidazione di molecole organiche ,come ad es il glucosio ,gli
elettroni sono utilizzati per formare intermedi energetici.
L’ossidazione di molecole organiche(come il
glucosio) rilascia elettroni che in associazione
ad uno ione di H+, possono legarsi al NAD+
formando il NADH(ossia NAD+ ridotto)
Le cellule utilizzano il NADH in due
modi:
1) Ossidazione del NADH processo
esoergonico che può essere utilizzato per
produrre ATP
2) Il NADH dona elettroni a molecole
organiche aumentando la loro energia che
consente a queste ultime di formare
facilmente legami covalenti. Ossia può essere
utilizzato per la sintesi di grandi molecole
attraverso la formazione di legami covalenti
tra molecole di più piccole dimensioni
←
1) Ossidazione del NADH processo esoergonico può essere utilizzato
per produrre ATP
2) Il NADH dona elettroni a molecole organiche aumentando la
loro energia che consente a queste ultime di formare facilmente
legami covalenti.
formazione di legami covalenti
tra molecole di più piccole
dimensioni grazie al contributo
energetico del NADH
Metabolismo
Catabolismo: reazioni esoergoniche con
rilascio di energia(scissione delle molecole di
cibo)utilizzabile per compiere un lavoro.sono
reazioni spontanee e favoriscono la
formazione dei prodotti
Anabolismo: reazioni endoergoniche che
richiedono energia(sintesi di molecole
complesse)dall’ambiente .non sono spontanee
e favoriscono la formazione dei reagenti
Le vie metaboliche sono controllate da :
1)Regolazione genica : gli enzimi sono codificati da geni.
Se la cellula non trova un determinato zucchero,nell’ambiente che la
circonda,allora non attiverà i geni che codificano per gli enzimi necessari alla
sua degradazione; Al contrario se lo zucchero è disponibile avverrà
l’attivazione.
2)Regolazione cellulare :vie di segnalazione cellulare che portano a
reazioni chimiche in risposta al segnale.
es. adrenalina in stato di pericolo .L’adrenalina viene secreta nella circolazione
sanguigna. Questo ormone(segnale)si lega alla sup delle cellule muscolari che
in risposta mettono in atto la fosforilazione di enzimi che così attivati
promuovono la degradazione dei carboidrati quindi produzione di energia
3)Regolazione biochimica:
3)Regolazione biochimica : il legame di una molecola ad un
enzima regola direttamente la sua funzione
Inibitori competitivi :sono molecole che si legano al sito attivo
dell’enzima inibendone la capacità di legarsi al substrato
Inibitori non competitivi: si legano all’enzima al di fuori del sito
attivo. Si legano al sito detto allosterico inibendo la funzione
dell’enzima.
Es.inibizione a feedbeek ossia il prodotto di una data via metabolica
si lega al sito allosterico inibendo lo stesso enzima che ne ha
regolato la sua produzione(prevenendo così l’accumulo del
prodotto)
Respirazione cellulare
Processo mediante il quale le cellule ottengono
energia dalle molecole organiche
Scopo del processo→ produrre ATP e NADH
ATP (Adenosin trifosfato)
Le molecole organiche vengono ossidate (da 6C a 1C) mediante una serie di
reazioni catalitiche accoppiate alla formazione di ATP.
Catabolismo(scissione di molecole):rilascio di energia,reazioni esoergoniche
A
Deossi
riboso
P-P-P
La molecola organica viene degradata a
dell'ossigeno porta alla formazione di acqua.
CO2,
e
la
riduzione
IDROLISI E FOSFORILAZIONE DELL'ATP
I legami ad alta energia dell'ATP sono quelli che legano fra
loro i tre gruppi fosfato. Tali legami possono venire scissi per
mezzo di una reazione di idrolisi; dopo la loro rottura, essi
liberano una grande quantità di energia( pari a circa 34 kJ per
mole ;circa 7,5 Kcal). L'idrolisi dell'ATP avviene a opera
dell'enzima denominato ATPasi. Oltre alla liberazione
dell'energia, l'idrolisi parziale dell'ATP porta alla formazione
di una molecola di adenosina difosfato (ADP) e di un gruppo
fosfato; l'idrolisi totale forma invece una molecola di
adenosina monofosfato e due gruppi fosfato.
Una volta scissa, l'ATP viene sintetizzata nuovamente
mediante reazioni di fosforilazione dell'ADP, attraverso le
quali vengono aggiunti alle molecole i gruppi fosfato
Quasi tutte le reazioni cellulari e i processi
dell'organismo che richiedono energia
vengono alimentati dalla conversione di
ATP in ADP ad esempio, la trasmissione
degli impulsi nervosi, la contrazione
muscolare, i trasporti attivi attraverso le
membrane plasmatiche, la sintesi delle
proteine e la divisione cellulare
RESPIRAZIONE CELLULARE
Processo che avviene nelle cellule in presenza di ossigeno
(aerobiosi), attraverso il quale le sostanze nutritive derivanti
dalla digestione (negli animali) o dalla fotosintesi vengono
ossidate allo scopo di produrre l'energia necessaria al
metabolismo. In particolare, la principale molecola che agisce
da substrato per la respirazione cellulare è il glucosio; l'energia
che si ottiene viene immagazzinata nei legami ad alta energia
contenuti nella molecola adenosina trifosfato, ATP.
La respirazione cellulare porta complessivamente alla
formazione netta di 38 molecole di ATP per ogni molecola di
glucosio coinvolta nella reazione.
Reazioni Redox
L’energia può essere trasferita da una
molecola ad un’altra mediante cessione di
elettroni ,(ossidazione).Nelle cellule viventi gli
elettroni non possono trovarsi liberi per cui
ad ogni reazione di ossidazione deve essere
associata una reazione di riduzione nella quale
gli elettroni vengono accettati da uno ione da
una molecola o da un atomo.
Nel corso di una reazione non è facile rimuovere
uno o più elettroni da un composto covalente,per
cui nelle reazioni biologiche redox vi è il
trasferimento di un atomo di idrogeno piuttosto
che di un elettrone.
Atomo di idrogeno: un protone + un elettrone.
Nel corso di una reazione non è facile rimuovere
uno o più elettroni da un composto covalente,per
cui nelle reazioni biologiche redox vi è il
trasferimento di un atomo di idrogeno piuttosto
che di un elettrone.
Atomo di idrogeno: un protone + un elettrone.
RESPIRAZIONE CELLULARE
Le razioni redox permettono il trasferimento di
energia accumulata nei legami chimici delle
molecole di cibo per sintetizzare ATP
reazioni biologiche redox trasferimento di atomi
di H (e-)(coinvolti nei suddetti legami ) e quindi
di energia a molecole
accettrici(NAD,FAD,CITOCROMI)
Molecole accettrici
NAD+(nicotinammide adenina di nucleotide) si
riduce NADH (INTERMEDIO
ENERGETICO)
FAD(Flavina adenina dinucleotide)FADH2.
Citocromi :proteine con una componente
ferrosa
Reazioni
implicate nella reazione
cellulare:
REDOX:ossido-riduzione
DEIODROGENAZIONI : H trasfriti dal substrato
a molecole accettrici
DECARBOSSILAZIONI: parte del gruppo
carbossilico(-COOH) rimosso dal substrato per
formare anidride carbonica
Respirazione cellulare
Se la molecola di partenza per il processo
della respirazione è il glucosio, avviene una
prima I serie di reazioni in cui non
interviene l'ossigeno (glicolisi), che ha un
modesto rendimento in ATP (2 molecole).
Questa prima parte costituisce la
respirazione anaerobia (= senza ossigeno).
Il resto della respirazione avviene nei
mitocondri con l'intervento dell'ossigeno, e
può avvenire anche a partire da
amminoacidi od acidi grassi(respirazione
aerobia).
La seconda II serie di reazioni viene detta
"ciclo
di
Krebs"
o
"degli
acidi
tricarbossilici" o "dell'acido citrico". Infine
la terza III tappa è rappresentata dalla
"catena di trasporto degli elettroni" che ha
il maggior rendimento in molecole di ATP
(36).
2 gruppi
acetile +CoA
LA GLICOLISI avviene nel CITOSOL(anaerobica) ,il resto
delle tappe si svolge nei mitocondri(aerobica)
Nella Glicolisi si possono riconoscere tre fasi:
La fase di investimento prevede
la rottura della molecola di
glucosio con l’utilizzi di 2 ATP e
formazione di 2 molecole di
G3P.
Fase di liberazione di energia:
Le due molecole di G3P
vengono ossidate con rilascio di
due atomi di H,catturati da due
molecole di NAD+(formazione
di 2 NADH)
E ancora degradate in 2
molecole di piruvato (cedono il
loro gruppo fosfato) a due
molecole di ADP con
produzione di 4 ATP
Resa finale energetica
della Glicolisi 2 ATP
perché due sono state utilizzate
nella fase di investimento
energetico e 2 NADH
Prodotti 2 molecole piruvato
Il piruvato, prodotto con la glicolisi,entra nel mitocondrio (matrice mitocondriale) e viene
degradato in un gruppo acetile e in anidride carbonica:
Il Piruvato viene degradato dal complesso enzimatico piruvato-deidrogenasi :una molecola di CO2
è rimossa da ogni molecola di piruvato e il rimanente gruppo acetile si lega al coenzima-A
formando l’acetil-coenzima A attraverso un legame poco stabile.
Durante questo processo due elettroni sono rimossi dal piruvato e trasferiti al NAD+ così insieme
allo ione H+ formano 2 NADH
ALLA FINE DEL PROCESSO PER DUE MOLECOLE DI PIRUVATO SI
OTTERRANNO DUE MOLECOLE DI ACETILCOENZIMA- A e DUE MOLECOLE
DI NADH
FORMAZIONE DELL’ACETILCOENZIMA-A
L’ACETILCOENZIMA-A
ENTRA NEL CICLO DI
KREBS
CICLO METABOLICO
il ciclo metabolico coinvolge una serie di
molecole organiche che vengono(ad ogni
ciclo)rigenerate e altre che invece lasciano il ciclo
stesso.
Dall’acetilcoenzima-A viene rimosso il gruppo acetile che si lega ad una molecola a 4C che è
l’ossalacetato formando il citrato6C.Durante i passaggi successivi vengono liberate due
molecole di CO2 con la produzione di 3 NADH,1 FADH,1 GTP.
→
→
→
→
FAD(Flavina adenina
dinucleotide)FADH2.
DOPO OTTO PASSAGGI SUCCESSIVI L’OSSALACETATO DI PARTENZA è
RIGENERATO E SE è DISPONIBILE L’ACETILCOENZIMA-A Può RIPRENDERE
UN NUOVO CICLO.
Il guanosintrifosfato o GTP è un ribonucleotide trifosfato formato dalla
guanina (una base azotata), dal ribosio (uno zucchero pentoso) e da tre gruppi
fosfato.
Il GTP è un nucleotide incorporato nella catena di RNA durante la sua
sintesi, ed utilizzato come fonte di energia per la sintesi proteica. È coinvolto
anche nella formazione dei cappucci dell'mRNA, nella formazione dei
microtubuli e nel meccanismo di transduzione del segnale, dove viene
convertito in GDP attraverso l'azione delle GTPasi
Il GTP può trasferire il suo gruppo fosfato a all’ADP e formare
ATP
.
FAD(Flavina adenina dinucleotide)FADH2 intermedio
energetico
Al termine della glicolisi ,della formazione
dell’acetil coA,e del ciclo di krebs, il glucosio
risulta completamente catabolizzato (ha perso
tutti gli atomi di carbonio),si ha una resa di 4
ATP, 10 NADH, 2 FADH
Catena di trasporto degli elettroni
E’ costituita da un gruppo di complessi proteici e
da piccole molecole organiche inserite nella
membrana mitocondriale interna.
Ciascuno di questi componenti può donare o
accettare elettroni
Il trasferimento di elettroni equivale al trasferimento di
energia infatti la sostanza che si ossida(perde e-)
trasferisce energia alla sostanza che si riduce.
I
III
II
IV
All’inizio gli elettroni provenienti dall’ossidazione del NADH e quelli provenienti
dall’ossidazione del FADH2,(L’enzima deidrogenasi stacca un H+ e un elettrone da
ogni molecola di NADH )entrano nella catena e vengono trasferiti dal complesso I
fino al IV
Gli elettroni durante il loro cammino(possedendo un’elevata energia
potenziale) rilasciano energia libera,parte di questa viene catturata dai
complessi proteici ed utilizzata per pompare ioni H+ dalla matrice allo
spazio intermembrana. Si viene a formare un gradiente elettrochimico
(maggiore H+ all’esterno della matrice) creato dai complessi I
,III,citocromo C, che prendono il nome di pompe protoniche.
I
III
II
IV
A questo punto la concentrazione di ioni H+ nello spazio
intermembrana diventa tale che secondo gradiente di concentrazione gli
H+ passando attraverso l’ATPsintasi tornano verso la matrice.questo
processo essendo esoergonico libera energia che viene utilizzata per
produrre ATP a partire da ADP e P con l’intervento dell’enzima
ATPsintasi.
I
III
II
IV
Il IV complesso proteico rende reattivo l’ossigeno molecolare, derivante
dalla respirazione,scaricandogli gli elettroni così l’Oˉˉ lega 2 H+ e forma
una molecola di acqua.
L’Ossigeno è
quindi
l’accettore finale
di elettroni della
catena di
trasporto
Resa finale della respirazione
cellulare
36-38 molecole di ATP
Prodotti di scarto acqua ed anidride
carbonica(proveniente dalla formazione
dell’acetilcoenzima A)
Le cellule utilizzano anche altre molecole
organiche come fonte di energia
I nutrienti infatti non contengono solo carboidrati
ma anche proteine e lipidi
Le proteine vengono prima aggredite da enzimi
dei succhi gastrici e del citoplasma scindendo i
legami peptidici
I lipidi allo stesso modo vengono degradati in
glicerolo e acidi grassi
Sostanze nutritive diverse dal
glucosio:acidi grassi e proteine
Ossidazione degli acidi
grassi e delle
proteine.Tali sostanze
sono trasformate in
uno dei metaboliti
intermedi o della
glicolisi o del ciclo di
krebs entrando
anch’essi nella
respirazione cellulare
Respirazione anaerobia
degradazione del glucosio in assenza di ossigeno
Batteri e funghi in ambienti dove l’ossigeno è assente : utilizzano
sostanze diverse dall’ossigeno come accettore finale della catena di trasporto
degli elettroni che vengono riconosciute da enzimi simili al citocromo
ossidasi.
Altri come mammiferi e lieviti (funghi)potendo usare solo l’ossigeno come
accettore di elettroni nella catena di trasporto. Compiono regolarmente la
glicolisi producendo quantità sempre crescenti di NADH. .Quest’ultimo non
potendo entrare nelle tappe successive(aerobiche) dona i suoi elettroni
casualmente ad altre molecole provocando la formazione di radicali liberi .
Le cellule per rimuovere l’eccesso di NADH e rigenerare NAD+, per
consentire alla glicolisi di proseguire.mettono in atto la fermentazione
I lieviti sono un gruppo di funghi formati da un unico tipo di cellula
eucariote, che può avere una forma ellittica o sferica.
Alcune specie sono comunemente usate per lievitare il pane e far
fermentare le bevande alcoliche.
Fermentazione alcolica
La fermentazione alcolica è una forma di metabolismo
energetico che avviene in alcuni lieviti in assenza di
ossigeno. Essa è responsabile della lievitazione del pane o
della trasformazione del mosto in vino. Essa è operata da
una particolare classe di microrganismi, presenti sulla
buccia dell'uva come nel lievito di birra.
La fermentazione si svolge in due fasi: nella prima
il lievito scinde gli zuccheri complessi (come il saccarosio) in
zuccheri semplici come glucosio o fruttosio.
Nella seconda fase :avviene la glicolisi(anaerobica,come nella
respirazione cellulare) con formazione di due molecole di
piruvato.
L'assenza di ossigeno impedisce poi il verificarsi del normale
ciclo di Krebs e della respirazione cellulare aerobica implicante il
trasferimento di protoni attraverso la membrana mitocondriale
interna; è per tale ragione che la cellula passa ai processi
caratteristici della fermentazione. Il piruvato viene privato di un
atomo di carbonio in forma di una molecola di anidride carbonica
(liberata nell'ambiente extra cellulare) con un prodotto finale :
l’alcol etilico.
La resa energetica è di sole due molecole di ATP.
fermentazione
Degradazione di molecole organiche per
produrre energia senza ossidazione netta ossia
senza una rimozione di elettroni
Gli elettroni vengono rimossi dal glucosio per
formare NADH e piruvato,ma questi stessi
elettroni vengono ridonati alla molecola organica
per formare acido lattico o etanolo;quindi non
c’è una effettiva rimozione di elettroni
I due esempi successivi sono fermentazioni
Durante la produzione del vino
Una cellula di lievito metabolizza lo zucchero in
condizioni anaerobie.
Il piruvato è degradato prima in acetaldeide e CO2
e poi l’acetaldeide è ridotta dal NADH in
etanolo
Un esempio possono essere le cellule muscolari
in condizioni anaerobie.
Quando un individuo compie un esercizio fisico
faticoso e prolungato la velocità di consumo
dell’ossigeno a livello muscolare aumenta
rispetto alla sua reale disponibilità.
In tal caso il piruvato è ridotto dal NADH ad
acido lattico
Fermentazione
Degradazione anaerobia del glucosio
Produzione di sole due molecole di ATP
