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La creazione dellATP nelle cellule attraverso lossidazione del glucosio C 6 H 12 O 6 6O 2 6CO 2 6H 2 O 686 kcal.

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1 La creazione dellATP nelle cellule attraverso lossidazione del glucosio C 6 H 12 O 6 6O 2 6CO 2 6H 2 O 686 kcal

2 Enzimi ed ATP (nelle reazioni chimiche) Gli enzimi (proteine) riducono fortemente lenergia di attivazione di una reazione chimica. LATP (nucleotide) fornisce lenergia necessaria alla reazione chimica stessa.

3 Struttura dellATP (Adenosintrifosfato) Adenina (base azotata), Ribosio (zucchero) e un gruppo fosforico

4 ATP Il legame covalente tra i gruppi fosforici si spezza facilmente liberando energia necessaria a guidare molte reazioni essenziali nella cellula. Quando un gruppo fosforico viene rimosso si liberano circa 7 kilocalorie per mole e lATP diviene ADP (adenosindifosfato). Fornendo 7 kilocalorie per mole, lADP riacquista il gruppo fosforico e diviene di nuovo ATP.

5 Lossidazione del glucosio nella cellula C 6 H 12 O 6 6O 2 6CO 2 6H 2 O 686 kcal Circa il 40% dellenergia liberata in questo processo è utilizzata per trasformare ADP in ATP. In presenza di ossigeno (ambiente aerobico) lossidazione completa di una molecola di glucosio produce circa 38 molecole di ATP.

6 Le due fasi dellossidazione completa del glucosio (1) Glicolisi nel citoplasma della cellula Respirazione nei mitocondri della cellula (ciclo di Krebs catena di trasporto degli elettroni ) In assenza di ossigeno (ambiente anaerobico, per es. nelle cellule muscolari) la respirazione non può avere luogo e lossidazione di una molecola di glucosio produce solo 2 molecole di ATP.

7 Le due fasi dellossidazione completa del glucosio (2)

8 Nella glicolisi una molecola di glucosio è trasformata in due molecole di acido piruvico. Il guadagno energetico netto, inteso come energia recuperata, è di due molecole di ATP e due molecole di NADH per ogni molecola di glucosio. Nella respirazione molecole di NADH e di FADH 2 liberano energia (ossidandosi) che viene utilizzata per la formazione di ATP da ADP e fosfato (fosforilazione ossidativa). Le due fasi dellossidazione completa del glucosio (3)

9 I mitocondri (1) Due membrane (interna ed esterna) selettive. Allinterno delle creste della membrana interna vi è una soluzione densa (enzimi, coenzimi, acqua, fosfati, ecc.) detta matrice.

10 I mitocondri (2)

11 La glicolisi Alla fine della glicolisi, il glucosio è scisso in due molecole di acido piruvico. Nel processo si liberano 143 kcal. Rimangono 543 kcal nei legami chimici dellacido piruvico. C 6 H 12 O 6 2ATP 4ADP 2P i 2NAD 2CH 3 COCOOH 2ADP 2H 2H 2 O 2NADH 4ATP 143kcal Questo processo biochimico avviene per tappe successive; attraverso nove reazioni diverse, ognuna catalizzata da un enzima specifico.

12 Le nove tappe nella glicolisi (da 1 a 3) C 6 H 12 O 6 2ATP 4ADP 2P i 2NAD 2CH 3 COCOOH 2ADP 4ATP 2NADH 2H 2H 2 O 143kcal

13 Le nove tappe nella glicolisi (la 4) C 6 H 12 O 6 2ATP 4ADP 2P i 2NAD 2CH 3 COCOOH 2ADP 4ATP 2NADH 2H 2H 2 O 143kcal

14 Le nove tappe nella glicolisi (da 5 a 7) C 6 H 12 O 6 2ATP 4ADP 2P i 2NAD 2CH 3 COCOOH 2ADP 4ATP 2NADH 2H 2H 2 O 143kcal

15 Le nove tappe nella glicolisi (da 8 a 9) C 6 H 12 O 6 2ATP 4ADP 2P i 2NAD 2CH 3 COCOOH 2ADP 4ATP 2NADH 2H 2H 2 O 143kcal

16 Il passaggio preliminare alla respirazione Lacido piruvico passa dal citoplasma, attraverso la membrana dei mitocondri, nella matrice mitocondriale. Prima di entrare nel ciclo di Krebs (prima tappa della respirazione), ogni molecola di acido piruvico viene ossidata: CH 3 COCOOH A NAD CH 3 COA CO 2 NADH Lacetil-CoA dà inizio al ciclo di Krebs.

17 Ciclo di Krebs (1)

18 Ciclo di Krebs (2) Nel corso del ciclo, due dei sei atomi di carbonio sono ossidati a CO 2 e parte dellenergia rilasciata è utilizzata per la produzione di NADH, ATP e FADH 2. CH 3 COA ac. ossalacetico NAD P i NAD FAD ac. ossalacetico CH 3 CoA 2CO 2 CoA ATP 3NADH NAFH 2

19 La catena di trasporto di elettroni Dopo il ciclo di Krebs la molecola di glucosio è completamente ossidata ma molta dellenergia liberata si trova negli elettroni delle molecole di NADH e NAFH 2. Le molecole di NADH e NAFH 2, nei pressi della membrana mitocondriale interna, si vengono a trovare in un gradiente di protoni (catena di trasporto) e perdono per ossidazione i propri elettroni energetici in un processo che porta alla formazione di acqua e molecole di ATP per fosforilazione ossidativa. E stato stimato che, nella catena di trasporto degli elettroni, per ogni molecola di NAFH 2 e NADH si formano rispettivamente due e tre molecole di ATP.

20 Ipotesi chemiosmotica

21 Bilancio energetico massimo nellossidazione di una molecola di glucosio C 6 H 12 O 6 6O 2 6CO 2 6H 2 O 686 kcal (38 molecole di ATP) (7 kcal) = 266 kcal (40%)


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