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La fosforilazione ossidativa, cos'è?

Il termine “respirazione cellulare” indica generalmente l’insieme delle reazioni che culminano con la riduzione d’ossigeno ad acqua determinando la concomitante produzione di ATP, chiaramente vale per gli organismi aerobi.
Negli eucarioti la fase finale di questo processo avviene nei mitocondri, per questo definiti le “centrali elettriche delle cellule”, e viene denominata fosforilazione ossidativa, ed appunto rappresenta la principale produzione di energia per la cellula e si realizza tramite reazioni di ossidoriduzione, in cui elettroni forniti da NADH e FADH2 sono trasferiti all’ossigeno attraverso la cosiddetta catena respiratoria.

Le ossidoriduzioni sono reazioni chimiche, caratterizzate da uno scambio di elettroni tra un donatore (agente riducente, che si ossida) ed un accettore (agente ossidante, che si riduce). Questo tipo di reazioni sono reversibili, infatti quando un donatore cede elettroni, si trasforma in accettore, e viceversa quando un accettore acquista elettroni, si trasforma in donatore.
Ciascuna coppia donatore/accettore è caratterizzata da un preciso valore potenziale di riduzione (E0’), un parametro sperimentale (misurato in Volt) che misura l’affinità di ciascun accettore per gli elettroni.

La catena di trasporto degli elettroni è un sistema di complessi proteici localizzati sulla membrana mitocondriale interna, che attraverso una serie di ossidoriduzioni successive, il flusso progressivo di elettroni del NADH e FADH2 all’ossigeno, con produzione finale di H20. I complessi mitocondriali, mentre favoriscono il trasferimento di elettroni all’ossigeno, pompano H+ nello spazio intermembrana dei mitocondri.
L’accumulo di protoni in questa sede crea un gradiente elettrochimico ai 2 lati della membrana, che rappresenta una forma di energia potenziale; che verrà poi sfruttata dall’enzima ATP sintasi per produrre ATP (fosforilazione ossidativa), ma per far ciò occorre che i protoni rientrino nella matrice attraverso un canale costituito dall’enzima stesso. In questo modo il trasporto di equivalenti riducenti lungo le CTE e la sintesi di ATP sono strettamente accoppiate.
La riossidazione del NADH genera 2,5 molecole di ATP, mentre quella del FADH2, ne genera solamente 2 di molecole di ATP.



A cura di Gabriele Grassadonia ed Eugenio Di Maro

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