Salute e malattia
L'energia immagazzinata nei legami chimici di carboidrati, grassi e proteine contenuti negli alimenti. Il processo di digestione scompone le molecole di carboidrati in molecole di glucosio. Il glucosio funge da principale fonte di energia del corpo perché può essere convertito in energia utilizzabile più efficacemente di grassi o proteine. L'unico tipo di energia che le cellule del corpo possono utilizzare è la molecola di adenosina trifosfato (ATP). L'ATP è composta da una molecola di adenosina e tre fosfati inorganici. L'adenosina difosfato (ADP) è un estere dell'adenosina che contiene due fosfati ed è usato per produrre ATP. Il processo di metabolizzazione del glucosio per produrre ATP si chiama respirazione cellulare. Ci sono tre fasi principali in questo processo.
L'energia immagazzinata nei legami chimici di carboidrati, grassi e proteine contenuti negli alimenti. La digestione scompone i carboidrati in glucosio. Il glucosio è la principale fonte di energia del corpo perché si converte in energia utilizzabile più efficacemente di grassi o proteine. L'unico tipo di energia utilizzabile dalle cellule è l'adenosina trifosfato (ATP). L'ATP è composta da una molecola di adenosina e tre fosfati inorganici. L'adenosina difosfato (ADP) contiene due fosfati ed è usata per produrre ATP. Il processo di metabolizzazione del glucosio per produrre ATP si chiama respirazione cellulare. Ci sono tre fasi principali.
Questa prima fase della respirazione cellulare avviene nel citoplasma della cellula. In questa fase, gli enzimi deidrogenasi interagiscono con la molecola di glucosio. Questa interazione ossida la molecola, privandola di alcuni elettroni e di uno ione idrogeno. Due elettroni e un protone vengono passati a un coenzima chiamato NAD⁺. La combinazione di NAD⁺ con questi elettroni e protone aggiunti forma la molecola NADH. I prodotti finali della glicolisi sono NADH, due molecole di piruvato e due molecole di ATP per ogni singola molecola di glucosio scomposta.
Gli unici prodotti della fase di glicolisi che passano alla fase del ciclo dell'acido citrico sono le molecole di piruvato. Il ciclo dell'acido citrico avviene nei mitocondri della cellula e ha luogo solo se è presente ossigeno. Quando le molecole di piruvato penetrano nei mitocondri, viene rilasciata anidride carbonica, alterando le molecole di piruvato. Gli enzimi interagiscono con questi piruvati alterati, ossidandoli. Di nuovo, questi elettroni e protone vengono trasferiti ai coenzimi, formando molecole NADH e FADH₂. Il ciclo dell'acido citrico completato produce anidride carbonica, molecole NADH, molecole FADH₂ e due molecole di ATP.
Le molecole NADH e FADH₂ ricche di energia create nelle fasi di glicolisi e ciclo dell'acido citrico passano alla fase di fosforilazione ossidativa. Questa fase avviene anche nei mitocondri. In essa, gli elettroni nelle molecole NADH e FADH₂ diventano parte di quella che è nota come "catena di trasporto degli elettroni". Mentre gli elettroni rilasciati da queste molecole si muovono dalla cima alla base della catena, passando da molecola a molecola, la serie di trasferimenti di elettroni genera un tipo di energia usata per sintetizzare ATP. Il risultato finale della fosforilazione ossidativa, la catena di trasporto degli elettroni, produce 34 molecole di ATP per ogni molecola di glucosio consumata.
L'ATP formato durante la glicolisi e il ciclo dell'acido citrico deriva da un enzima che passa un gruppo fosfato all'ADP. La combinazione di questo gruppo fosfato con l'ADP crea ATP.
Durante la fase di fosforilazione ossidativa, le molecole di ATP vengono sintetizzate dall'energia rilasciata durante il trasferimento di elettroni. La catena di trasporto degli elettroni non genera ATP direttamente. Piuttosto, genera un'energia che attiva tre siti catalitici nei mitocondri cellulari che permettono all'ADP di combinarsi con un gruppo fosfato per produrre ATP. Il glucosio è il carburante che guida tutte queste reazioni.
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