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La respirazione cellulare Il meccanismo mediante il quale le cellule aerobie ricavano lenergia dai composti del carbonio utilizzando lossigeno atmosferico.

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Presentazione sul tema: "La respirazione cellulare Il meccanismo mediante il quale le cellule aerobie ricavano lenergia dai composti del carbonio utilizzando lossigeno atmosferico."— Transcript della presentazione:

1 La respirazione cellulare Il meccanismo mediante il quale le cellule aerobie ricavano lenergia dai composti del carbonio utilizzando lossigeno atmosferico

2 Lenergia dei composti del carbonio I legami tra atomi di carbonio e di idrogeno immagazzinano energia I legami tra atomi di carbonio e di idrogeno immagazzinano energia Il carbonio legato allidrogeno si definisce carbonio ridotto Il carbonio legato allidrogeno si definisce carbonio ridotto La rottura di questi legami e la formazione di altri legami La rottura di questi legami e la formazione di altri legami tra carbonio e ossigeno e tra idrogeno e ossigeno libera energia O C H H H H METANO C H H

3 La molecola-energia: il glucosio Il glucosio, sintetizzato dagli organismi fotoautotrofi, immagazzina nei legami chimici lenergia solare impiegata nella fotosintesi. Il glucosio è la fonte principale di energia biologica per tutti gli organismi, sia autotrofi sia eterotrofi

4 Energia nelle molecole biologiche Il glucosio si presenta come un polimero Saccarosio: o zucchero da cucina -dimero di glucosio e fruttosio- Saccarosio: o zucchero da cucina -dimero di glucosio e fruttosio- Amido: nei tessuti vegetali Amido: nei tessuti vegetali Glicogeno: nei tessuti animali Glicogeno: nei tessuti animali Cellulosa: nelle pareti cellulari dei vegetali Cellulosa: nelle pareti cellulari dei vegetali Cellulosa (legno) Amido (patate, cereali) Saccarosio disaccaride glucosio fruttosio Gli enzimi digestivi non riescono a scindere i legami tra le molecole di glucosio nella cellulosa.

5 glicolisi La prima tappa della respirazione cellulare è la glicolisi, nel citoplasma La prima tappa della respirazione cellulare è la glicolisi, nel citoplasma Le due molecole di piruvato (a 3 atomi di carbonio) e le molecole di NADH (sulle quali sono caricati gli elettroni e i protoni H + sottratti al glucosio) non partecipano alle reazioni di fermentazione, ma vengono avviate allinterno del mitocondrio Le due molecole di piruvato (a 3 atomi di carbonio) e le molecole di NADH (sulle quali sono caricati gli elettroni e i protoni H + sottratti al glucosio) non partecipano alle reazioni di fermentazione, ma vengono avviate allinterno del mitocondrio Dal piruvato si libera una molecola di CO 2 e il gruppo acetile che rimane (a 2 atomi di carbonio) viene legato a un trasportatore, il coenzima A (CoA), dando origine all acetilCoA Dal piruvato si libera una molecola di CO 2 e il gruppo acetile che rimane (a 2 atomi di carbonio) viene legato a un trasportatore, il coenzima A (CoA), dando origine all acetilCoA In nero atomi di carbonio (C) In rosso gruppi fosfato

6 Il mitocondrio La sede della respirazione ossidativa è il mitocondrio La sede della respirazione ossidativa è il mitocondrio Le membrane dellorganello possono venire attraversate solamente dal trasportatore coenzimaA (CoA) Le membrane dellorganello possono venire attraversate solamente dal trasportatore coenzimaA (CoA) La membrana interna ospita delle proteine specializzate: pompe protoniche, che trasportano i protoni H + contro gradiente (cioè li concentrano solo in un luogo, tra le due membrane) e le proteine di trasporto degli elettroni, che agiscono come una sorta di pile, producendo una corrente elettrica (flusso di elettroni) La membrana interna ospita delle proteine specializzate: pompe protoniche, che trasportano i protoni H + contro gradiente (cioè li concentrano solo in un luogo, tra le due membrane) e le proteine di trasporto degli elettroni, che agiscono come una sorta di pile, producendo una corrente elettrica (flusso di elettroni) Spazio tra le due membrane Interno del mitrocondrio

7 Ciclo di Krebs Nel mitocondrio una serie di enzimi preleva il gruppo acetile dallacetilCoA e Nel mitocondrio una serie di enzimi preleva il gruppo acetile dallacetilCoA e lo lega a una molecola a 4 atomi di C lo lega a una molecola a 4 atomi di C Dando origine a una molecola di acido citrico (a 6 atomi C) Dando origine a una molecola di acido citrico (a 6 atomi C) Una serie di reazioni ossida 2 dei 6 atomi C a CO 2 Una serie di reazioni ossida 2 dei 6 atomi C a CO 2 per sottrazione di elettroni e di H + allacido citrico per sottrazione di elettroni e di H + allacido citrico Elettroni e protoni vengono caricati su molecole trasportatrici: NAD + e FAD + che si riducono a NADH e FADH 2 Elettroni e protoni vengono caricati su molecole trasportatrici: NAD + e FAD + che si riducono a NADH e FADH 2 Il prodotto finale della serie di reazioni è la molecola a 4 atomi C, pronta a legarsi con un altro gruppo acetile e riprendere il processo Il prodotto finale della serie di reazioni è la molecola a 4 atomi C, pronta a legarsi con un altro gruppo acetile e riprendere il processo NAD + NADH NAD + NADH NAD + NADH FAD + FADH 2 NAD + NADH + H + ossalacetato citrato piruvato acetilCoA

8 NADH e FADH 2 liberano i protoni H +, accumulati dalle pompe protoniche tra le due membrane del mitocondrio, e gli elettroni (la cui energia fa funzionare le pompe) alle proteine della catena di trasporto. Gli H +, costretti tra le due membrane, sono carichi di energia. Catena di trasporto degli elettroni ATP sintetasi 2 H + NAD + 6 H + e-e- Gli ioni H +, attraverso un canale che funziona da ATPsintetasi (lega un gruppo fosfato allADP fosforilazione),rientrano secondo gradiente nel mitocondrio. Qui lossigeno li accoglie assieme agli elettroni che hanno fatto funzionare le pompe e si forma acqua. Fosforilazione ossidativa

9 Schema riassuntivo Elettroni portati dal NADH GLICOLISI Glucosio piruvato citoplasma fosforilazione al livello del substrato fosforilazione al livello del substrato Fosforilazione ossidativa mitocondrio Elettroni portati dal NADH e dal FADH 2 catena di trasporto elettroni e fosforilazione ossidativa ciclo di Krebs

10 Prodotti della respirazione cellulare Da ogni molecola di glucosio C 6 H 12 O 6 che viene completamente ossidata nella cellula si ricavano Da ogni molecola di glucosio C 6 H 12 O 6 che viene completamente ossidata nella cellula si ricavano 36 molecola di ATP (2 vengono consumate per avviare la glicolisi e 4 ne vengono prodotte dalla glicolisi) 36 molecola di ATP (2 vengono consumate per avviare la glicolisi e 4 ne vengono prodotte dalla glicolisi) 6 molecole di CO 2 6 molecole di CO 2 6 molecole di H 2 O 6 molecole di H 2 O ATP funge da carica di energia, come una micropila. Dove serve, cede un gruppo fosfato (P i ) alla molecola che deve essere lavorata e si trasforma in ADP. Per ricaricare ADP ad ATP, viene impiegata lenergia liberata dalla glicolisi e dalla respirazione cellulare Se la cellula viene fornita di glucosio e di altre molecole biologiche in quantità superiore alle sue necessità, questi vengono trasformati in piruvato e successivamente in grasso


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