Il ciclo dell'acido citrico fa parte del processo metabolico chiamato respirazione aerobica. La respirazione aerobica si verifica nelle cellule di tutti gli organismi viventi, dalle piante agli esseri umani. Nella respirazione aerobica, le molecole piruvate, derivate dal glucosio, producono energia per la cellula all'interno del ciclo dell'acido citrico. Durante il periodo in cui il piruvato trascorre nel ciclo dell'acido citrico, le sue molecole di carbonio vengono espulse come rifiuto.
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Respirazione aerobica
La respirazione aerobica è anche conosciuta come metabolismo aerobico, metabolismo ossidativo o respirazione cellulare. È un processo metabolico in cui i legami chimici vengono spezzati per creare energia sotto forma di adenosina trifosfato o ATP. Il processo è definito aerobico, perché si verifica solo quando l'ossigeno è facilmente disponibile per la cella da utilizzare. Il glucosio e l'ossigeno dei carboidrati producono energia per la cellula vivente.
Glicolisi
Il primo processo nella respirazione cellulare è la glicolisi, che si verifica nel citoplasma della cellula vegetale o animale. L'ATP scompone una singola molecola di glucosio in due molecole di piruvato di tre-carbonio, o CH3COCOO-. La glicolisi rilascia quattro molecole di ATP rilasciando parte dell'energia immagazzinata nei legami chimici del glucosio. L'energia rimanente dal glucosio è nelle due molecole di piruvato prodotto nella reazione di glicolisi. In presenza di ossigeno, le molecole piruvate subiscono un trasporto attivo nei mitocondri dove entreranno nel ciclo dell'acido citrico.
Ciclo acido citrico
nella matrice mitocondriale, il complesso piruvato deidrogenasi rimuove un singolo carbonio e due molecole di ossigeno dal gruppo carbossile del piruvato. Questo produce una singola molecola di anidride carbonica, o CO2. Un frammento di due carboni del piruvato rimane, chiamato un gruppo acetilico (C2H3O). Il complesso piruvato deidrogenasi catalizza l'attacco di questo gruppo acetilico al coenzima A, formando acetil-CoA. Per ogni molecola di glucosio, due molecole di acetil-CoA entrano nel ciclo dell'acido citrico. Il ciclo dell'acido citrico è anche noto come ciclo di Krebs o ciclo dell'acido tricarbossilico. L'acetil-CoA è molto reattivo e trasferisce il gruppo acetile all'ossaloacetato producendo citrato, il primo intermedio nel ciclo dell'acido citrico.
Carboni piruvato
I due carboni in acetil-CoA reagiscono con i quattro carboni in ossalacetato per produrre citrato, una molecola di sei carbonio. Nelle successive reazioni all'interno del ciclo dell'acido citrico, l'ATP viene prodotto e i due carburi piruvici originali vengono persi sotto forma di due molecole di CO2 residua. Alla fine del ciclo rimane solo l'ossaloacetato a quattro carboni. Durante la respirazione aerobica, i tre atomi di carbonio delle molecole di piruvato vengono espulsi dall'organismo come anidride carbonica residua.
