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L´Ossigeno: amico e nemico Ossigeno amico Bioenergetica Mitocondriale (stress ossidativo) Fosforilazione ossidativa Ossigeno nemico Specie reattive dell´ossigeno.

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1 L´Ossigeno: amico e nemico Ossigeno amico Bioenergetica Mitocondriale (stress ossidativo) Fosforilazione ossidativa Ossigeno nemico Specie reattive dell´ossigeno e stress ossidativo Antiossidanti e determinazione della loro attività Seminario DIOR 25 Febbraio 2011

2 Copyright © 2006 Zanichelli editore Capitolo 6 La respirazione cellulare

3 Copyright © 2006 Zanichelli editore 6.4 Le cellule ricavano energia trasferendo elettroni dalle molecole organiche allossigeno Durante il loro trasferimento dai composti organici allossigeno gli elettroni liberano energia potenziale. Quando il glucosio è trasformato in diossido di carbonio, perde atomi di idrogeno, che vengono acquistati dallossigeno molecolare, formando acqua. C 6 H 12 O 6 6 O 2 6 CO 2 6 H 2 O Perdita datomi di idrogeno Acquisto di atomi di idrogeno Energia (ATP)Glucosio + ++ Figura 6.4

4 Seminario DIOR 25 Febbraio 2011 Tratto da Biochimica di Mathews, Van Holde, Ahern. Casa Editrice Ambrosiana

5 Epatocita 1.Mitocondrio 2.Reticolo endoplasmatico liscio 3.Reticolo endoplasmatico rugoso 4.Golgi Seminario DIOR 25 Febbraio 2011

6 Copyright © 2006 Zanichelli editore NADH FADH 2 Citoplasma Trasportatore di membrana degli elettroni Mitocondrio GLICOLISI 1 molecola di glucosio Dalla fosforilazione a livello di substrato Dalla fosforilazione ossidativa FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA (Catena di trasporto e chemiosmosi) 2 Acetil CoA CICLO DI KREBS 2 ATP circa 34 ATP Resa massima per molecola di glucosio: Circa 38 ATP 2 molecole di acido piruvico (o 2 FADH 2 ) Figura 6.13 La resa complessiva della respirazione cellulare:

7 Copyright © 2006 Zanichelli editore La glicolisi produce ATP mediante un processo chiamato fosforilazione a livello del substrato nel quale un gruppo fosfato è trasferito da una molecola organica (substrato) ad una molecola di ADP. Enzima Adenosina Molecola organica (substrato) ADP ATP P P P P P Figura 6.7B

8 G > 0 Non avviene spontaneamente Reazione Endoergonica G < 0 Avviene spontaneamente Reazione Esoergonica

9 Tratto da Lehninger's Principles of Biochemistry 4th Editoin - D L Nelson, Cox Lehninger - W H Freeman 2004 Seminario DIOR 25 Febbraio 2011

10 Modificata da Lehninger's Principles of Biochemistry 4th Editoin - D L Nelson, Cox Lehninger - W H Freeman 2004 ADP +Pi ATP PEP +ADP PIR+ATP PEP PIR +Pi

11 Copyright © 2006 Zanichelli editore NADH FADH 2 Citoplasma Trasportatore di membrana degli elettroni Mitocondrio GLICOLISI 1 molecola di glucosio Dalla fosforilazione a livello di substrato Dalla fosforilazione ossidativa FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA (Catena di trasporto e chemiosmosi) 2 Acetil CoA CICLO DI KREBS 2 ATP circa 34 ATP Resa massima per molecola di glucosio: Circa 38 ATP 2 molecole di acido piruvico (o 2 FADH 2 ) Figura 6.13 La resa complessiva della respirazione cellulare:

12 Tratto da Biochimica di Mathews, Van Holde, Ahern Casa Editrice Ambrosiana.

13 Allequilibrio -RT ln K eq G o = nF E o = RT ln K eq E o POSITIVO PER REAZIONI ESOERGONICHE -nF E o G o = Seminario DIOR 25 Febbraio 2011 G o RT ln [Ox 1 ] [Red 2 ] [Red 1 ] [Ox 2 ] Ox 1 + Red 2 Red 1 + Ox 2 G = + E o RT ln [Ox 1 ] [Red 2 ] [Red 1 ] [Ox 2 ]nF Red 1 + Ox 2 Ox 1 + Red 2 E = -

14 Seminario DIOR 25 Febbraio 2011 Tratto da Il Mitocondrio. Permeabilità e Metabolismo. Passarella, Atlante, Barile. Ed. Piccin

15 0.27 volt 12.2 kcal · mol kJ · mol volt 9.9 kcal · mol kJ · mol volt 23.8 kcal · mol kJ · mol -1 Modificato da Biochimica di Mathews, Van Holde, Ahern. Casa Editrice Ambrosiana NADH Fe-S FMN Fe-S Q b c1c1 c a a3a3 O2O2 ADP + Pi ATP + H 2 O FADH 2

16 Copyright © 2006 Zanichelli editore 6.10 NADH e FADH 2 cedono i propri elettroni alla catena di trasporto e infine allossigeno La catena di trasporto degli elettroni è lo stadio finale della respirazione cellulare. Lenergia liberata dalle reazioni redox è usata per trasportare attivamente ioni H + nello spazio intermembrana dei mitocondri. H2OH2O NAD NADH ATP H H Energia possibile per la sintesi di ATP Catena di trasporto degli elettroni 2 O2O2 2e 1 2 Figura 6.10

17 Copyright © 2006 Zanichelli editore Spazio intermembrana Membrana interna mitocondriale Matrice mitocondriale Complesso enzimatico Flusso di elettroni Trasportatore di elettroni NADH NAD + FADH 2 FAD H2OH2O ATP ADP ATP sintetasi H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ P O2O2 Catena di trasporto degli elettroni Chemiosmosi. FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA Figura 6.11 La fosforilazione ossidativa avviene accoppiando il trasporto degli elettroni alla chemiosmosi.

18 p +59 mV pH = Potenziale elettrico pH = Potenziale chimico (H + ) p = Forza proton-motrice Seminario DIOR 25 Febbraio 2011

19 Copyright © 2006 Zanichelli editore ATP sintetasi H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ O2O2 H2OH2O P ATP NADH NAD + FADH 2 FAD Rotenone Cianuro, monossido di carbonio Oligomicina DNP 2 ADP Catena di trasporto degli elettroni Chemiosmosi 1 2 Figura 6.12

20 R O S Matrice M.M.I. Q c ½ O 2 H2OH2O H+H+ ADP + Pi ATP II FAD ATPasi H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ Spazio intermembrane III IV FMN I e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- Membrana esterna Membrana interna Matrice Spazio intermembrane NADH +H + NAD + pH SUCC FUM R O S Seminario DIOR 25 Febbraio 2011


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