La Glicolisi e le Fasi dell’Ossidazione del Glucosio
La reazione di glicolisi comporta l’ossidazione del glucosio, che è una reazione spontanea a causa della variazione dell’energia libera di Gibbs, che è minore di zero. Il glucosio è la principale fonte energetica degli organismi viventi e, quando viene ossidato nel processo metabolico, i prodotti di reazione sono biossido di carbonio e acqua, oltre all’energia utilizzata dalle cellule.
Il Sole emette luce che le piante utilizzano per convertire il biossido di carbonio e l’acqua in glucosio attraverso il processo fotosintetico, secondo la reazione: 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2. La variazione di energia libera ΔG correlata a tale reazione è di + 2870 kJ/mol, quindi è necessaria una fonte energetica come la luce affinché la reazione possa avvenire.
Gli organismi eterotrofi non possono sintetizzare autonomamente le molecole organiche da molecole inorganiche e dipendono da composti organici precedentemente sintetizzati dagli organismi autotrofi, come le piante, e traggono energia dalle reazioni chimiche che degradano il glucosio in biossido di carbonio e acqua.
La reazione di ossidazione del glucosio è spontanea, con una variazione di energia libera di – 2870 kJ/mol, e l’energia ottenuta è molto alta e deve essere frazionata in unità più piccole.
La glicolisi avviene in una serie di reazioni in cui sono presenti il ATP (adenosintrifosfato, principale trasportatore di energia chimica negli organismi viventi), ADP (adenosindifosfato), NAD+ (nicotinamide adenina dinucleotide) e NADH (forma ridotta di NAD+) che partecipano a diverse fasi della reazione.
La prima reazione della glicolisi è: C6H12O6 + 2ATP + 2ADP + 2NAD+ → 2NADH + 4ATP + 2 acido lattico. Pertanto, dalla glicolisi di una molecola di glucosio si ottengono 2 molecole di ATP e 2 molecole di acido lattico.
Il NADH prodotto nella reazione reagisce a sua volta con l’ATP nella reazione: 2[3ADP + NADH → NAD+ + 3ATP], che porta alla formazione di molecole di ATP.
Il terzo stadio, il ciclo di Krebs, procede secondo la reazione: 2[CH3CH(OH)COOH + 6O2 + 15ADP → 3CO2 + 3H2O + 15ATP]. In questo stadio, le molecole di acido lattico vengono trasformate in biossido di carbonio e acqua, e le molecole di ADP vengono trasformate in molecole di ATP.
La reazione complessiva di ossidazione del glucosio è: 6O2 + C6H12O6 + 38ADP → 38ATP + 6CO2 + 6H2O. L’energia complessiva della reazione è -2870 kJ/mol, mentre l’energia necessaria per la reazione 38ADP → 38ATP è di +1160.5 kJ/mol. Il rendimento della reazione oscilla tra il 44 e il 66% in condizioni biologiche.
Conclusione
La glicolisi è un processo fondamentale per l’ottenimento di energia da parte degli organismi viventi e il ciclo completo di ossidazione del glucosio attraverso la glicolisi e il ciclo di Krebs rappresenta un’importante fonte di energia per tutti gli organismi viventi.