Qual è il ruolo del glucosio nella respirazione aerobica?

urante la respirazione aerobica le cellule ottengono energia in presenza di ossigeno attraverso una serie di reazioni note come ciclo dell'acido citrico. Il glucosio fornisce un intermedio di reazione chiave necessario per queste reazioni. Il glucosio è una molecola di zucchero a sei atomi di carbonio che viene scomposta in due molecole di piruvato a tre atomi di carbonio. Queste molecole piruvate in presenza di ossigeno possono entrare nel ciclo dell'acido citrico producendo una quantità significativa di energia per la cellula.

Glicolisi

Il glucosio può essere ottenuto direttamente dalla dieta o dalla decomposizione di glicogeno un polimero di molecole di glucosio. Durante la glicolisi il glucosio viene metabolizzato dalla cellula per produrre energia. La glicolisi non è molto efficiente in termini di produzione di energia ma il processo stesso genera una serie di intermedi che possono essere utilizzati per altri processi. Uno di questi è il piruvato. In assenza di ossigeno il piruvato può essere convertito in acido lattico o alcol attraverso un processo noto come fermentazione. Tuttavia in presenza di ossigeno durante la respirazione aerobica il piruvato può entrare nel ciclo dell'acido citrico.

Il ciclo dell'acido citrico

Il ciclo dell'acido citrico è una serie di reazioni che alla fine producono una quantità significativa di energia per la cella. Questo ciclo può avvenire solo in condizioni aerobiche cioè in condizioni di ossigeno sufficiente.

In presenza di ossigeno le molecole piruvate formate alla fine della glicolisi possono entrare nel ciclo dell'acido citrico reagendo con un composto chiamato acetil-CoA. Durante questa reazione il biossido di carbonio viene rilasciato. Infatti l'anidride carbonica viene rilasciata in una serie di passaggi durante il ciclo dell'acido citrico. Questa è in parte una spiegazione del motivo per cui la respirazione aerobica comporta la respirazione di ossigeno e l'espulsione dell'anidride carbonica.

Catena di trasporto degli elettroni

Per definizione la respirazione aerobica richiede ossigeno. L'ossigeno è necessario perché è necessario nella catena di trasporto degli elettroni.

La catena di trasporto degli elettroni di una cellula è una serie di reazioni che accoppiano le reazioni chimiche tra donatori di elettroni e accettori di elettroni al trasferimento di protoni attraverso una membrana cellulare . Nella respirazione aerobica l'ossigeno è l'ultimo accettore di elettroni.

Il trasferimento di elettroni crea un gradiente protonico. Quando i protoni viaggiano indietro attraverso la membrana scorrendo lungo il gradiente viene creata energia sotto forma di molecole chiamata ATP o trifosfato di adenosina.

Se non è presente ossigeno non è possibile impostare la sfumatura up e queste reazioni non possono accadere.

Glucose

Mentre il glucosio può fornire energia alla cellula attraverso la glicolisi questo processo non è molto efficiente. Un input di due molecole di energia ATP ha inizio la reazione ma alla fine vengono create solo quattro molecole di energia ATP.

Il glucosio fornisce un ruolo maggiore per una produzione di energia più efficiente fornendo le molecole di piruvato per l'ingresso nel ciclo dell'acido citrico. Alla fine del ciclo dell'acido citrico vengono create 36 molecole di energia ATP per ogni molecola di glucosio completamente metabolizzata.

Fonti di glucosio

Il glucosio può essere ottenuto direttamente dalla dieta. Il glucosio è una molecola di zucchero monosaccaride a sei carbonio noto anche come destrosio o semplice zucchero da tavola. Fa anche parte di una lunga catena di molecole di accumulo di energia chiamate glicogeno. Quando le cellule hanno bisogno di più glucosio per produrre più energia il glicogeno può essere scomposto per rilasciare singoli monomeri di glucosio che possono quindi entrare nella via della glicolisi. Alla fine le molecole di piruvato risultanti possono entrare nel ciclo dell'acido citrico a condizione che sia presente ossigeno.