Processi Metabolici e Ciclo Cellulare: Fondamenti di Biologia

La Respirazione Cellulare

La respirazione è solitamente associata all'utilizzo di gas. Lo scambio e lo smaltimento dei gas avvengono nella privacy di ciascuna cellula di un organismo animale o vegetale, o nella stessa cellula (nel caso di organismi unicellulari). Per questo motivo è chiamata respirazione cellulare.

Durante la respirazione cellulare avviene una sequenza di passaggi catalizzati da diversi enzimi, che permettono la rottura dei legami chimici e il rilascio di energia. Questa energia non si trasforma in luce, ma viene in parte immagazzinata in molecole di ATP, mentre la parte restante viene dissipata sotto forma di calore.

Le Fasi della Respirazione

• Glicolisi: si verifica nella matrice del citoplasma, dove gli enzimi catalizzano le singole operazioni.
• Ciclo di Krebs e Catena Respiratoria: si sviluppano all'interno dei mitocondri.

Glicolisi

Il glucosio, dopo una serie di fasi, viene scisso in due molecole a tre atomi di carbonio (acido piruvico). Tale ripartizione libera energia che permette la formazione di due molecole di ATP e l'emissione di atomi di idrogeno.

Ciclo di Krebs

Le due molecole a 3 atomi di carbonio contengono ancora molta energia. In presenza di ossigeno, l'acido piruvico attraversa le membrane dei mitocondri dove continua la sua degradazione:

• Questa sostanza a 3 atomi di carbonio diventa una molecola a 1 atomo di carbonio attraverso la perdita di molecole di anidride carbonica, che viene rimossa all'esterno della cellula.
• Vengono rilasciati atomi di idrogeno.
• La molecola a due atomi di carbonio si lega a una sostanza a quattro atomi di carbonio, formando acido citrico (6 atomi di carbonio).
• Inizia un processo ciclico che porta alla formazione di anidride carbonica, produzione di ATP e liberazione di atomi di idrogeno.

Catena Respiratoria

Come risultato delle fasi precedenti, la molecola di glucosio è scissa e gli atomi di idrogeno (prodotti dall'ossidazione) si combinano con l'ossigeno per formare acqua. Gli elettroni vengono trasportati attraverso una serie di sostanze organizzate come una scala: scendendo di gradino in gradino, gli elettroni passano da un livello energetico superiore a uno inferiore, fino a unirsi con l'ossigeno.

Il Ciclo Cellulare

Il ciclo cellulare è il periodo che intercorre tra la formazione di una cellula e la sua successiva divisione. Si divide in due fasi principali: interfase e divisione cellulare.

L'Interfase

L'interfase comprende tre fasi:

• G1: La cellula aumenta di dimensioni, raddoppia gli organuli citoplasmatici e presenta un'intensa attività metabolica.
• S: Il materiale genetico viene duplicato (il DNA si replica).
• G2: La cellula raggiunge le dimensioni finali e possiede tutte le condizioni necessarie per iniziare la divisione.

Divisione Cellulare

È il processo mediante il quale una cellula genera altre cellule. Esistono tre tipi di divisione: amitosi, mitosi e meiosi.

Amitosi

Al termine dell'interfase, il citoplasma inizia a restringersi al centro; questa costrizione diventa sempre più evidente fino a quando la cellula si divide. Questo processo si verifica solo nelle cellule procariote (batteri).