Respirazione aerobica

Negli eucarioti, i macchinari di respirazione cellulare si trova nei mitocondri. Nhgri, Wikimedia Commons

Cos'è la respirazione aerobica?

IL Respirazione aerobica O Aerobico è un processo biologico che implica ottenere energia dalle molecole organiche - principalmente glucosio - mediante una serie di reazioni di ossidazione, in cui l'accettore finale degli elettroni è ossigeno.

Questo processo è presente nella stragrande maggioranza degli esseri organici, in particolare eucarioti. Tutti gli animali, le piante e i funghi respirano aerobica. Inoltre, alcuni batteri presentano anche un metabolismo aerobico.

In generale, il processo di ottenere energia dalla molecola di glucosio è diviso in glicolisi (questa fase è comune sia nel percorso aerobico che anaerobico), ciclo di Krebs e catena di trasporto di elettroni.

Il concetto di respirazione aerobica si oppone alla respirazione anaerobica. In quest'ultimo caso, l'accettore finale degli elettroni è un'altra sostanza inorganica, diversa dall'ossigeno. È tipico di alcuni procarioti.

Fase di respirazione aerobica

Le fasi della respirazione aerobica coinvolgono le fasi necessarie per estrarre energia dalle molecole organiche - in questo caso descriveremo il caso della molecola di glucosio come combustibile respiratorio - fino a raggiungere l'accettore di ossigeno.

Questa complessa via metabolica è divisa in glicolisi, ciclo di krebs e catena di trasportatori di elettroni:

Glicolisi

Il primo passo per la degradazione del monomero del glucosio è la glicolisi, chiamata anche glicolisi. Questo passaggio non richiede direttamente l'ossigeno ed è praticamente presente, tutti gli esseri viventi.

L'obiettivo di questa via metabolica è la divisione del glucosio in due molecole di acido piruvico, ottenendo due molecole di energia netta (ATP) e la riduzione di due molecole NAD⁺.

Può servirti: petunie: caratteristiche, habitat, coltivazione, cura

In presenza di ossigeno, il percorso può continuare al ciclo di Krebs e alla catena del trasportatore di elettroni. Nel caso in cui l'ossigeno sia assente, le molecole seguiranno la via di fermentazione. In altre parole, la glicolisi è una via metabolica comune di respirazione aerobica e anaerobica.

Prima del ciclo di Krebs, dovrebbe verificarsi la decarbossilazione ossidativa dell'acido piruvico. Questo passaggio è mediato da un complesso enzimatico molto importante, chiamato deidrogenasi piruvato, che esegue la reazione sopra menzionata.

Pertanto, il piruvato diventa un acetil radicale che viene successivamente catturato dal coenzima A, incaricato di trasportarlo nel ciclo di Krebs.

ciclo di Krebs

Il ciclo di Krebs, noto anche come ciclo di acido citrico o ciclo di acido tricarbossilico, è costituito da una serie di reazioni biochimiche catalizzate da enzimi specifici che rilasciano gradualmente l'energia chimica immagazzinata in acetil coenzima in acetilico.

È un percorso che ossida completamente la molecola di piruvato e si verifica nella matrice dei mitocondri.

Questo ciclo si basa su una serie di reazioni di ossidazione e riduzione che trasferiscono l'energia potenziale sotto forma di elettroni agli elementi che li accettano, in particolare per la molecola NAD⁺.

Riepilogo del ciclo di Krebs

Ogni molecola di acido piruvico viene suddivisa in anidride carbonica e una molecola a due carbonio, nota come gruppo acetilico. Con l'Unione per il coenzima A (menzionato nella sezione precedente) il complesso coenzima acetilico è formato.

I due carboni dell'acido piruvico entrano nel ciclo, condensano con ossalacetato e si forma una molecola di citrato a sei carbonio. Pertanto, si verificano reazioni sfalsate ossidative. Il citrato ritorna all'ossalacetato con una produzione teorica di 2 moli di anidride carbonica, 3 moli di NADH, 1 di FADH₂ e 1 mol di GTP.

Può servirti: ribulosa: caratteristiche, struttura e funzioni

Poiché due molecole di piruvato si formano nella glicolisi, una molecola di glucosio suppone due rivoluzioni del ciclo di Krebs.

Catena del trasportatore elettronico

Una catena di trasportatore di elettroni è costituita da una sequenza proteica che ha la capacità di eseguire le reazioni di ossidazione e riduzione.

Il passaggio degli elettroni attraverso questi complessi proteici si traduce in un graduale rilascio di energia che viene successivamente utilizzato nella generazione di mangiato. È importante notare che l'ultima reazione della catena è del tipo irreversibile.

Negli organismi eucariotici, che hanno compartimenti subcellulari, gli elementi della catena del trasportatore sono ancorati alla membrana dei mitocondri. Nei procarioti, che mancano di questi compartimenti, gli elementi della catena si trovano nella membrana plasmatica della cellula.

Le reazioni di questa catena portano alla formazione di ATP, attraverso l'energia ottenuta dallo spostamento dell'idrogeno dai trasportatori, fino a raggiungere l'accettore finale: ossigeno, reazione che produce acqua.

Classi di molecole di trasporto

La catena è composta da tre varianti di trasportatori. La prima classe sono le flavoproteine, caratterizzate dalla presenza di Flavina. Questo tipo di trasportatore può fare due tipi di reazioni di reazioni, sia di riduzione che di ossidazione, in alternativa.

Il secondo tipo è formato dai citocromi. Queste proteine ​​hanno un gruppo Hemo (come l'emoglobina), che può presentare diversi stati di ossidazione.

L'ultima classe di trasportatori è l'Ubiquinona, noto anche come Coenzyme Q. Queste molecole non sono natura proteica.

Organismi di respirazione aerobica

La maggior parte degli organismi viventi ha una respirazione del tipo aerobico. È tipico degli organismi eucariotici (esseri con un vero nucleo nelle loro cellule, delimitato da una membrana). Tutti gli animali, le piante e i funghi respirano aerobicamente.

Può servirti: tempo di trombina: fondazione, procedura, patologie

Animali e funghi sono organismi eterotrofici, il che significa che il "carburante" che verrà utilizzato nel percorso metabolico della respirazione deve essere consumato attivamente nella dieta. Contrariamente alle piante, che hanno la capacità di produrre il proprio cibo da fotosintetico via.

Alcuni generi procariotici hanno anche bisogno di ossigeno per la respirazione. In particolare, ci sono rigidi batteri aerobici, cioè crescono solo in ambienti di ossigeno, come Pseudomonas.

Altri generi di batteri hanno la capacità di cambiare il loro metabolismo anaerobico in base alle condizioni ambientali, come Salmonlas. In Prokaryotes, essere aerobici o anaerobici è una caratteristica importante per la classificazione.

Differenze con la respirazione anaerobica

Il processo opposto alla respirazione aerobica è la modalità anaerobica. La differenza più ovvia tra i due è l'uso dell'ossigeno come accettore di elettroni finali. La respirazione anaerobica utilizza altre molecole inorganiche come gli accettori.

Inoltre, nella respirazione anaerobica il prodotto finale delle reazioni è una molecola che ha ancora il potenziale per continuare ad ossidare. Ad esempio, l'acido lattico si è formato nei muscoli durante la fermentazione. Al contrario, i prodotti finali della respirazione aerobica sono anidride carbonica e acqua.

Ci sono anche differenze dal punto di vista energetico. Nel percorso anaerobico, vengono prodotte solo due molecole ATP (corrispondenti alla via glicolitica), mentre nella respirazione aerobica il prodotto finale è generalmente circa 38 molecole ATP - che è una differenza significativa.

Riferimenti

1. Campbell, m. K., & Farrell, s. O. (2011). Biochimica. Sesta edizione. Thomson. Brooks/Cole.
2. Curtis, h. (2006). Invito alla biologia. Sesta edizione. Buenos Aires: medico panamericano.