Reazioni di ossido riduzione di interesse biologico
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Reazioni di ossido riduzione di interesse biologico

Reazioni di ossidoriduzione, il processo di produzione e trasduzione energetica.

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Le reazioni metaboliche di trasferimento degli elettroni hanno un ruolo fondamentale. Queste reazioni, denominate di ossido-riduzione implicano la perdita di elettroni da una specie chimica (ossidata) e la loro acquisizione da parte di un'altra specie chimica (ridotta).
Le reazioni di ossido riduzione sono, direttamente o indirettamente, le responsabili di tutto il lavoro prodotto dagli organismi viventi.

Negli organismi fotosintetici il donatore iniziale di elettroni è una specie chimica eccitata dall'assorbimento di luce, negli organismi non fotosintetici la fonte di elettroni è costituita dalle sostanze nutrienti ridotte.

In entrambi i casi, la via seguita dal flusso degli elettroni è molto complessa, passando da numerosi trasportatori attraverso reazioni catalizzate da enzimi. Tali trasportatori donano gli elettroni a degli accettori con il contemporaneo rilascio di energia. All'interno delle cellule poi vi sono molteplici molecole che fungono da trasduttori energetici, sono cioè in grado di convertire l'energia generata dal flusso degli elettroni in un lavoro utile.

Il processo di trasduzione dell'energia in lavoro è analogo a quanto avviene nei motori elettrici, dove il flusso di elettroni viene convertito in movimento meccanico.
Nel caso del motore elettrico, collegato ad una batteria, si può osservare che, attraverso dei fili elettrici (vie di flusso) gli elettroni tendono spontaneamente a passare da un polo all'altro, poiché la batteria contiene due diverse specie chimiche, aventi differente affinità per gli elettroni stessi. Quindi il flusso procederà spontaneamente con una forza proporzionale alla differenza fra le due specie chimiche, e sino a che non si raggiungerà lo stato di equilibrio (punto in cui la batteria sarà stata scaricata).
La forza che spinge gli elettroni da un polo verso l'altro è detta forza elettromotrice. Il motore elettrico rappresenta un trasduttore di questa forza, in grado di tradurre il passaggio degli elettroni in movimento meccanico.

All'interno degli organismi la fonte di elettroni può essere un composto relativamente ridotto, come il glucosio.

Il glucosio, ossidato enzimaticamente, libera elettroni che fluiscono spontaneamente attraverso una serie di trasportatori sino a raggiungere un'altra specie chimica con elevata affinità per gli elettroni traspostati, come è l'ossigeno.

Il flusso è spontaneo ed esoergonico avendo l'ossigeno un'affinità per gli elettroni maggiore di tutti gli altri intermediari che lo precedono.
La forza motrice che si genera fornisce energia ai trasduttori molecolari deputati a compiere il lavoro biologico.