Glicolisi aerobica vs anaerobica: differenza e confronto

La glicolisi aerobica avviene in presenza di ossigeno e comporta la completa scomposizione del glucosio per produrre anidride carbonica, acqua e una grande quantità di ATP. Questo processo avviene nei mitocondri ed è altamente efficiente, producendo da 36 a 38 molecole di ATP per molecola di glucosio.

D'altra parte, la glicolisi anaerobica avviene in assenza di ossigeno, portando alla parziale scomposizione del glucosio in acido lattico o etanolo, producendo solo 2 molecole di ATP per glucosio. Questo processo avviene nel citoplasma ed è meno efficiente ma consente una rapida produzione di ATP durante attività intense e di breve durata.

Punti chiave

1. La glicolisi aerobica scompone il glucosio con l'ossigeno per produrre energia, mentre la glicolisi anaerobica scompone il glucosio senza ossigeno.
2. La glicolisi aerobica produce più ATP, la principale fonte di energia per le cellule, rispetto alla glicolisi anaerobica.
3. La glicolisi aerobica si verifica nei mitocondri delle cellule, mentre la glicolisi anaerobica si verifica nel citoplasma.

Glicolisi aerobica vs glicolisi anaerobica

La differenza tra glicolisi aerobica e glicolisi anaerobica è che la glicolisi aerobica procede in presenza di ossigeno e si verifica nelle cellule eucariotiche. Al contrario, la glicolisi anaerobica procede senza ossigeno e si verifica nelle cellule eucariotiche e procariotiche.

La glicolisi aerobica continua nei mitocondri attraverso il ciclo di Kreb o TCA e ETS, formando i prodotti finali, CO2 e acqua. Al contrario, la glicolisi anaerobica continua nel citoplasma, formando il prodotto finale, etanolo o acido lattico, a seconda del tipo di fermentazione.

Tavola di comparazione

caratteristica	Glicolisi aerobica	Glicolisi anaerobica
Fabbisogno di ossigeno	Richiede ossigeno	Non richiede ossigeno
Posizione nella cella	Citoplasma e mitocondri	Solo citoplasma
Prodotto principale	Anidride carbonica e acqua	Acido lattico (o etanolo in alcuni organismi)
Produzione di energia	36-38 molecole di ATP per molecola di glucosio	2 molecole di ATP per molecola di glucosio
EFFICIENZA	Altamente efficiente	Meno efficiente
Sostenibilità	Può essere sostenuto per periodi più lunghi	Non sostenibile per lunghi periodi a causa dell'accumulo di acido lattico
Esempi	La maggior parte delle cellule, soprattutto durante il riposo e l'esercizio fisico moderato	Cellule muscolari durante l'esercizio fisico intenso, globuli rossi

Cos'è la glicolisi aerobica?

La glicolisi aerobica, nota anche come via Embden-Meyerhof, è una via metabolica che avviene in presenza di ossigeno e comporta la scomposizione del glucosio per produrre energia. Questo processo avviene in vari tipi di cellule, comprese le cellule muscolari, ed è una componente cruciale della respirazione cellulare.

Passaggi chiave della glicolisi aerobica

1. Inizio della glicolisi:
   • Il glucosio, uno zucchero a sei atomi di carbonio, viene fosforilato per formare glucosio-6-fosfato.
   • Questo passaggio consuma ATP e prepara il glucosio per un'ulteriore degradazione.
2. Fase di investimento energetico:
   • Il glucosio-6-fosfato viene convertito in fruttosio-1,6-bifosfato attraverso una serie di reazioni enzimatiche.
   • Questa fase consuma ATP, investendo energia per facilitare i passaggi successivi.
3. Scissione e riarrangiamento:
   • Il fruttosio-1,6-bifosfato viene scisso in due molecole a tre atomi di carbonio: diidrossiacetone fosfato e gliceraldeide-3-fosfato.
   • Solo una di queste molecole, la gliceraldeide-3-fosfato, continua attraverso la via glicolitica.
4. Fase di generazione dell'energia:
   • La gliceraldeide-3-fosfato subisce ulteriori reazioni, producendo NADH e ATP.
   • Si forma il fosfoenolpiruvato (PEP), che porta alla produzione di più ATP.
5. Formazione del piruvato:
   • I passaggi finali prevedono la conversione del PEP in piruvato.
   • Questa fase determina la produzione netta di ATP e NADH.
6. Respirazione aerobica:
   • Il piruvato generato nella glicolisi entra nel ciclo dell'acido citrico (ciclo di Krebs) in presenza di ossigeno.
   • Il ciclo dell'acido citrico ossida ulteriormente il piruvato, producendo NADH, FADH2 e ATP.
7. Catena di trasporto degli elettroni (ETC):
   • NADH e FADH2 generati nella glicolisi alimentano gli elettroni nella catena di trasporto degli elettroni situata nella membrana mitocondriale interna.
   • Questa catena facilita la produzione di ATP attraverso la fosforilazione ossidativa.

Significato della glicolisi aerobica

• Produzione di energia: La glicolisi aerobica svolge un ruolo vitale nella generazione di ATP, la valuta energetica primaria delle cellule, attraverso la scomposizione del glucosio.
• Respirazione cellulare: Il piruvato generato nella glicolisi funge da substrato per il ciclo dell'acido citrico e la successiva catena di trasporto degli elettroni, contribuendo alla respirazione cellulare complessiva.
• Regolazione metabolica: La glicolisi è strettamente regolata da vari enzimi e meccanismi di feedback, garantendo che le cellule possano adattarsi alle mutevoli richieste energetiche.

Cos'è la glicolisi anaerobica?

La glicolisi anaerobica è una via metabolica che avviene in assenza di ossigeno, convertendo il glucosio in energia senza fare affidamento su processi dipendenti dall'ossigeno come la fosforilazione ossidativa. Questo percorso è fondamentale per fornire rapide esplosioni di energia durante attività fisiche intense o in condizioni in cui la disponibilità di ossigeno è limitata.

Panoramica sulla glicolisi

1. Attivazione del glucosio:
   • Il processo inizia con l'attivazione del glucosio mediante fosforilazione, formando glucosio-6-fosfato. Questo passaggio richiede l'ingresso di ATP e l'enzima esochinasi catalizza questa reazione.
2. Isomerizzazione:
   • Il glucosio-6-fosfato viene convertito in fruttosio-6-fosfato attraverso l'isomerizzazione, facilitata dall'enzima fosfoglucosio isomerasi.
3. Seconda fosforilazione:
   • Il fruttosio-6-fosfato subisce una seconda fosforilazione, risultando in fruttosio-1,6-bifosfato. In questa fase viene nuovamente utilizzato l'ATP e l'enzima responsabile è la fosfofruttochinasi.
4. Scollatura:
   • Il fruttosio-1,6-bifosfato viene scisso in due molecole a tre atomi di carbonio: diidrossiacetone fosfato e gliceraldeide-3-fosfato.
5. Generazione di energia:
   • Ogni gliceraldeide-3-fosfato viene ulteriormente convertito, producendo due molecole di piruvato, ATP e NADH. Questa fase prevede la fosforilazione a livello del substrato e la riduzione del NAD+ a NADH.

Glicolisi anaerobica

In condizioni anaerobiche, la glicolisi diventa la fonte primaria di energia e il destino del piruvato viene alterato:

1. Conversione del piruvato:
   • Invece di entrare nei mitocondri per la respirazione aerobica, il piruvato viene convertito in lattato per rigenerare il NAD+.
2. Produzione di lattato:
   • La lattato deidrogenasi catalizza la riduzione del piruvato in lattato, utilizzando NADH nel processo. Questa reazione aiuta a mantenere il flusso glicolitico garantendo un apporto continuo di NAD+.
3. Produzione ATP:
   • Sebbene la glicolisi anaerobica generi ATP, è meno efficiente rispetto alla respirazione aerobica. Il guadagno netto di ATP attraverso la glicolisi è di due molecole per molecola di glucosio.

Significato

La glicolisi anaerobica svolge un ruolo vitale nella produzione di energia durante brevi periodi di attività intensa, come lo sprint o il sollevamento pesi. Consente alle cellule di generare rapidamente ATP, sostenendo la richiesta di energia in assenza di ossigeno sufficiente. Tuttavia, è meno efficiente in termini di produzione di ATP rispetto al metabolismo aerobico.

Principali differenze tra glicolisi aerobica e glicolisi anaerobica

Glicolisi aerobica:

1. Presenza di ossigeno:
   • Richiede la presenza di ossigeno per la completa scomposizione del glucosio.
   • L’ossigeno è l’accettore finale di elettroni nella catena di trasporto degli elettroni.
2. Produzione di energia:
   • Produce una quantità maggiore di ATP (adenosina trifosfato) rispetto alla glicolisi anaerobica.
   • Risultati nella produzione di 38 molecole di ATP per molecola di glucosio.
3. Prodotti finali:
   • Produce anidride carbonica e acqua come prodotti finali oltre all'ATP.
4. Efficienza:
   • Più efficiente in termini di produzione di ATP per molecola di glucosio.
5. Durata:
   • Può sostenere la produzione di energia per una durata più lunga, rendendolo adatto ad attività prolungate.
6. Sede:
   • Ha luogo nei mitocondri dopo che la glicolisi si è verificata nel citoplasma.

Glicolisi anaerobica:

1. Presenza di ossigeno:
   • Si verifica in assenza di ossigeno o quando la disponibilità di ossigeno è limitata.
2. Produzione di energia:
   • Produce una quantità inferiore di ATP rispetto alla glicolisi aerobica.
   • Risultati nella produzione di 2 molecole di ATP per molecola di glucosio.
3. Prodotti finali:
   • Produce acido lattico o etanolo e ATP come prodotti finali.
4. Efficienza:
   • Meno efficiente in termini di produzione di ATP per molecola di glucosio.
5. Durata:
   • Fornisce una produzione di energia rapida ma a breve termine, adatta per attività intense e brevi.
6. Sede:
   • Ha luogo nel citoplasma della cellula.
7. Accumulo di acido lattico:
   • Può portare all'accumulo di acido lattico, causando affaticamento e indolenzimento muscolare.

Riferimenti

1. https://shapeamerica.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/02701367.1980.10609285
2. https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-cellbio-092910-154237
3. https://europepmc.org/article/nbk/nbk546695

Ultimo aggiornamento: 02 marzo 2024