La respirazione (dal latino respiratio ) è un processo fisiologico che consiste nello scambio di gas con l'ambiente . La respirazione comporta l'assorbimento d'aria, la partecipazione delle sue sostanze e l'espulsione dopo averle modificate. La cellula, d'altra parte, è l' unità fondamentale degli organismi viventi che ha la capacità di una riproduzione indipendente.
Queste definizioni ci permettono di avvicinarci alla respirazione cellulare, un insieme di reazioni biochimiche che avvengono nella maggior parte delle cellule . Il processo prevede la scissione dell'acido piruvico (prodotto dalla glicolisi) in anidride carbonica e acqua, insieme alla produzione di molecole di trifosfato di adenosina (ATP).
In altre parole, la respirazione cellulare comporta un processo metabolico mediante il quale le cellule riducono l' ossigeno e producono energia e acqua. Queste reazioni sono indispensabili per la nutrizione cellulare .
Il rilascio di energia si sviluppa in modo controllato. Una parte di questa energia è incorporata nelle molecole di ATP che, grazie a questo processo, possono essere utilizzate in processi endotermici come l'anabolismo (il mantenimento e lo sviluppo dell'organismo).
È possibile dividere la respirazione cellulare in due tipi: respirazione aerobica e respirazione anaerobica . Nella respirazione aerobica l'ossigeno interviene come accettante degli elettroni che rilasciano le sostanze organiche. La respirazione anaerobica, d'altra parte, non ha la partecipazione dell'ossigeno, ma gli elettroni ricadono in altri accettori che di solito sono sottoprodotti del metabolismo di altri organismi.
È importante distinguere tra respirazione anaerobica e fermentazione, che è un processo di riduzione interna della molecola processata.
glicolisi
Conosciuto anche come lisi o scissione del glucosio, la glicolisi viene effettuata attraverso nove reazioni ben definite, che catalizzano nove diversi enzimi. Alla fine del processo, due molecole di ATP (adenosina trifosfato) e due di NADH (la forma ridotta di NAD +, nicotinammide adenina dinucleotide) sono ottenute da ciascuna molecola di glucosio.
Le nove fasi della glicolisi sono dettagliate di seguito:
1) Tutto inizia con l'attivazione del glucosio (glucosio + ATP -> glucosio 6-fosfato + ADP). Una percentuale dell'energia che viene rilasciata durante la produzione di glucosio 6-fosfato e ADP rimane nel legame che lega la molecola di glucosio al fosfato;
2) Un'isomerasi catalizza una reazione che riorganizza il glucosio 6-fosfato, che si traduce nella formazione di fruttosio 6-fosfato;
3) L' ATP dà al fruttosio 6-fosfato un nuovo fosfato, per produrre 1, 6-difosfato di fruttosio (fruttosio con fosfati nella prima e sesta proscrizione). Questa reazione è regolata dall'enzima fosfofuctokinasi. Fino a questo punto, due molecole di ATP sono state invertite e non c'è stato alcun recupero di energia;
4) La divisione del fruttosio 1, 6-difosfato in due zuccheri di 3 atomi di carbonio: diidrossiacetone fosfato e gliceraldeide 3-fosfato;
5) Si verifica l' ossidazione delle molecole di 3-fosfato gliceraldeide, cioè avviene l'eliminazione degli atomi di idrogeno e la nicotinammide adenina dinucleotide (NAD +) viene ridotta a NADH. È la prima reazione che porta un certo recupero di energia. Il composto che viene prodotto in questa fase è il fosfoglicerato, che quando reagito con un fosfato inorganico dà origine a 1, 3 difosfoglicerato;
6) La reazione del fosfato con ADP forma l'ATP, due per molecola di glucosio, attraverso un processo di trasferimento di energia noto come fosforilazione;
7) Un trasferimento enzimatico del gruppo fosfato rimanente si verifica dalla posizione tre a due;
8) Una molecola di acqua viene rimossa dal composto 3 di carbonio, che concentra l'energia vicino al gruppo fosfato e produce acido fosfoenolpiruvico (PEP);
9 L' acido fosfoenolpiruvico trasferisce il suo gruppo fosfato ad una molecola di ADP e quindi forma acido piruvico e ATP.