La Catena respiratoria detta anche catena di trasporto degli elettroni e la Fosforilazione ossidativa sono i due processi principali del metabolismo energetico di tutti gli organismi aerobi.
Avvengono all’interno del mitocondrio.
Cosa intendiamo per aerobiosi? E’ il processo mediante il quale si utilizza l’ossigeno e il glucosio per creare energia liberando anidride carbonica. Processo inverso alla fotosintesi clorofilliana nella quale l’anidride carbonica e il sole producono glucosio e ossigeno.
Il processo di fotosintesi clorofilliana è a carico dei cloroplasti
Il processo di fosforilazione ossidativa è a carico dei mitocondri.
Il mitocondrio
Ricordiamo che il mitocondrio è un organello sito all’interno delle cellule a forma di fagiolo costituito da una membrana esterna che ne delimita il suo spazio e da una membrana interna che divide due spazzi interni detti:
- Spazio intermembrana, ovvero lo spazio compreso fra la sua membrana interna e la sua membrana esterna
- Matrice mitocondriale che è lo spazio racchiuso internamente dalla membrana interna.
La catena respiratoria
La Catena respiratoria o catena di trasporto degli elettroni è una serie di processi il cui unico scopo è far passare protoni (H+) dalla zona interna del mitocondrio che si chiama matrice allo zona esterna del mitocondrio detto spazio intermembrana.
Per Fosforilazione intendiamo una reazione chimica nella quale viene aggiunto un gruppo fosfato R-OPO(OH)2 ad un altra molecola. (Il suo opposto ovvero la perdita di un gruppo fosfato prende invece il nome di chinasi o fosfatasi.)
Ossidativa in quanto per ossidazione ricordiamo si ha quando un elemento chimico cede i suoi elettroni all’Ossigeno.
Questo processo, come ogni processo, prevede dati di Input (ovvero qualcosa che entra), il processo stesso ovvero l’elaborazione o trasformazione di quanto entrato e un output (uscita).
Utilizzeremo il metodo top down per rendere fruibile un processo discretamente complesso. Tale metodo prevede di suddividere un unico processo in diversi sotto processi via via più dettagliati raggruppati per interesse.
“La natura, meravigliosa e perfetta, ha da sola realizzato i propri processi mediante questa suddivisione.” Cit. Mia
Cosa entra
NADH
FADH2
Processo (Mitocondrio)
Il processo avviene all’interno del mitocondrio. I mitocondri sono organelli siti all’interno delle cellule, sono di fatto cellule procariote (con un loro DNA che per altro si eredita direttamente solo da quello della madre) che si pensa siano state inglobate dalla cellula in tempi molto remoti.
Come funziona il mitocondrio in pochissime semplici parole
In pochissime parole il mitocondrio sposta protoni (H+) dal suo spazio interno (matrice) al suo spazio compreso fra la sua membrana esterna e quella interna (Detto spazio inter membrana). Questa Fase 1 che è una fase attiva con consumo di energia crea fra i due spazzi sopra citati una differenza di potenziale detta gradiente elettronico fra due spazi interni. Segue una fase 2 dove i protoni (volendosi ricollegare ai propri elettroni rimasti nella matrice). Sfruttano questa differenza di potenziale elettrochimico potendo passare per una unica strada che risulta essere una proteina che si chiama ATP sintasi (il mulino che risintetizza ATP)
E’ come se vi fosse una pompa dell’acqua e due vasche una in basso e una in alto. La pompa dell’acqua pompa acqua verso l’alto (Fase I) e la caduta dell’acqua verso il basso fa girare la pala di un mulino (Fase II). Questo processo finale si chiama per l’appunto “Fosforilazione ossidativa”
Processi mitocondriali:
All’interno del mitocondrio si verificano diversi processi (propedeutici) il cui scopo è quello di alimentare un processo finale che come abbiamo detto si chiama “catena respiratoria”
Processi propedeutici:
- Piruvato deidrogenasi
- Ciclo di Krebs (Carboidrati – glucosio)
- β-ossidazione degli acidi grassi (grassi)
- Degradazione degli amminoacidi (proteine)
Finali
La Catena respiratoria o Catena di trasporto degli elettroni.
Come abbiamo già detto, la fosforilazione ossidativa è un processo mediante il quale il mitocondrio sposta protoni dallo spazio interno (matrice) allo spazio esterno (spazio intermembrana) rispetto alla propria Membrana interna per poterne poi sfruttare il rientro per produrre ATP. Possiamo pertanto distinguere due fasi Spostamento dei protoni dalla matrice allo spazio intermembrana
- Primo processo (Fase I): spostamento dei protoni dalla matrice allo spazio intermembrana
- Secondo processo (Fase II): rientro dei protoni dallo spazio intermembrana alla matrice
Primo Processo:
Il primo processo avviene grazie a quattro proteine chiamate Complessi I, II, III, IV. I Primi due processi lavorano in similitudine con 2 substrati differenti compiono un lavoro analogo sfruttando entrambi il Coenzima Q (Ubichitone).
NADH deidrogenasi ( Complesso I)
Entra: NADH
ESCE: Coenzima Q e 2 H+
Compresso II – Succinato deidrogenasi
Complesso III – Ubichitone citocromo C reduttasi
Complesso IV – Citocromo C Ossidasi
Continua…
