Che cos'è la respirazione cellulare aerobica?
La respirazione cellulare è il processo in cui le molecole alimentari vengono utilizzate per produrre energia cellulare. Può essere aerobico, dove è presente ossigeno, o anaerobico, in cui l'ossigeno è assente e uno zucchero come il glucosio è necessario per alimentare il processo. La respirazione cellulare aerobica si verifica in genere nelle cellule eucariotiche, le cellule che si trovano nelle piante e negli animali. I processi metabolici coinvolti avvengono in minuscole strutture all'interno della cellula note come mitocondri. A partire dal glucosio e proseguendo attraverso una serie di reazioni chimiche, la respirazione cellulare aerobica consente la produzione di una forma di energia biochimica chiamata adenosina trifosfato (ATP).
I mitocondri, i minuscoli organi cellulari o organelli, in cui avviene la respirazione cellulare aerobica, si trovano all'interno di quasi tutte le cellule eucariotiche. Le cellule che hanno un fabbisogno energetico più elevato, come le cellule cerebrali, contengono un numero maggiore di mitocondri. Prima che possa verificarsi la respirazione cellulare aerobica, nel citoplasma cellulare avviene una fase iniziale, nota come glicolisi, al di fuori del mitocondrio. Il citoplasma è una sostanza gelatinosa che riempie la cellula e in cui si trovano organelli come i mitocondri.
La glicolisi è una reazione metabolica in cui il glucosio viene scomposto, formando due molecole di acido piruvico e due di nicotinamide adenina dinucleotide ridotta (NADH). Questo processo è la fase iniziale che si verifica nelle cellule prima della respirazione cellulare anaerobica o aerobica. La glicolisi non richiede ossigeno e, sebbene il processo utilizzi due molecole di ATP, ne crea quattro, ottenendo un guadagno netto di due molecole di ATP. L'acido piruvico e il NADH entrano quindi nel mitocondrio, dove l'acido piruvico viene convertito in una sostanza chiamata acetil CoA. L'energia è necessaria per trasportare NADH nel mitocondrio, e ciò comporta la perdita di due ATP.
Si verificano quindi due fasi della respirazione cellulare aerobica, note come ciclo di Krebs o ciclo dell'acido citrico e catena di trasporto degli elettroni. L'acetil CoA entra nel ciclo di Krebs, che produce una ridotta dinina di adenina-dinucleotide (FADH2) e NADH, insieme all'ATP. FADH2 e NADH trasportano quindi elettroni nella catena di trasporto degli elettroni, dove vengono ossidati e viene creato più ATP. Complessivamente, tenendo conto della perdita iniziale di due ATP, le reazioni che si verificano all'interno dei mitocondri producono 36 molecole di ATP.
Acqua e anidride carbonica sono i prodotti di scarto della respirazione cellulare aerobica. L'anidride carbonica si combina con l'acqua per creare acido carbonico, rendendo il sangue più acido. Questo svolge un ruolo importante nel mantenimento del pH del sangue. La respirazione rimuove continuamente l'anidride carbonica dal corpo, impedendo al sangue di diventare troppo acido.