Gli animali, compresi gli esseri umani, ottengono energia dal cibo che consumano attraverso un processo complesso chiamato respirazione cellulare. Questo percorso biochimico vitale si svolge all'interno delle cellule del corpo e converte l'energia chimica immagazzinata nel cibo in energia utilizzabile sotto forma di molecole ATP (adenosina trifosfato). Ecco una spiegazione semplificata del processo di respirazione cellulare:
glicolisi (passaggio 1):
1. Digestione :Animali ingeriscono alimenti contenenti vari composti organici, come carboidrati, grassi e proteine.
- I carboidrati sono suddivisi in zuccheri semplici (glucosio) in bocca e intestino tenue.
- Le proteine vengono suddivise in aminoacidi e i grassi vengono scomposti in acidi grassi e glicerolo.
2. Entrata cellulare :Glucosio, aminoacidi e acidi grassi vengono trasportati nelle cellule.
3. Breakdown della glicolisi :
- Nel citoplasma, il glucosio subisce una serie di reazioni enzimatiche chiamate glicolisi.
- La glicolisi divide ogni molecola di glucosio in due molecole di piruvato insieme a una piccola quantità di ATP (2 molecole ATP nette) e NADH (nicotinamide adenina dinucleotide), una molecola di vettore di energia.
elaborazione del piruvato (passaggio 2):
4. Pyruvato in acetil coa :Le molecole di piruvato prodotte nella glicolisi entrano nei mitocondri, i centri energetici della cellula.
- Ogni molecola di piruvato subisce ulteriore elaborazione per formare l'acetil COA (acetil coenzima A), che trasporta il gruppo acetilico.
Ciclo di Krebs (ciclo di acido citrico) (Passaggio 3):
5. Extrazione energetica :Acetil COA entra nel ciclo di Krebs, una serie di reazioni chimiche che si verificano all'interno dei mitocondri.
- In più cicli, i gruppi di acetil di COA acetil sono ossidati, rilasciando anidride carbonica (CO2) e generando portatori di elettroni ad alta energia:NADH e FADH2 (flavina adenina dinucleotide).
catena di trasporto elettronico (passaggio 4):
6. Trasferimento elettronico :Molecole NADH e FADH2 generate nella glicolisi e il ciclo Krebs trasportano elettroni ad alta energia nella catena di trasporto degli elettroni, una serie di complessi proteici legati alla membrana.
- Mentre gli elettroni si muovono attraverso la catena, la loro energia viene utilizzata per pompare gli ioni idrogeno (H+) attraverso la membrana mitocondriale, creando un gradiente.
7. Produzione ATP :Gli ioni idrogeno (H+) sono stati pompati attraverso il flusso di membrana attraverso un complesso proteico specifico chiamato ATP sintasi, guidando la sintesi delle molecole ATP.
- L'ATP sintasi si comporta come una piccola turbina, convertendo l'energia del gradiente di protoni in energia chimica immagazzinata in ATP.
8. Fosforilazione ossidativa :L'ossigeno funge da accettore di elettroni finali nella catena di trasporto degli elettroni, combinando con elettroni e ioni idrogeno per formare acqua (H2O).
- Questo processo è noto come fosforilazione ossidativa, in cui l'ossigeno viene utilizzato per generare la maggior parte dell'ATP nella respirazione cellulare.
Utilizzo ATP:
9. Energia per i processi cellulari :Le molecole ATP prodotte attraverso la respirazione cellulare sono la fonte primaria di energia per vari processi cellulari, come la contrazione muscolare, la trasmissione degli impulsi nervosi e la sintesi chimica.
- L'energia immagazzinata in ATP viene rilasciata quando il suo legame fosfato terminale viene rotto, rilasciando energia chimica per attività cellulari.
In sintesi, la respirazione cellulare è un processo attraverso il quale gli animali convertono l'energia chimica immagazzinata negli alimenti in molecole ATP, la valuta energetica della cellula. Questo intricato processo prevede la glicolisi, l'elaborazione dei piruvato, il ciclo di Krebs e la catena di trasporto di elettroni. La respirazione cellulare consente agli animali di estrarre energia dal cibo che consumano e utilizzarla per alimentare le loro funzioni cellulari e mantenere la vita.