La respirazione cellulare, Sintesi del corso di Biologia

Scarica La respirazione cellulare e più Sintesi del corso in PDF di Biologia solo su Docsity! LA RESPIRAZIONE CELLULARE La respirazione cellulare è un processo che avviene nella cellule di tutti gli essere viventi per la produzione di energia. Durante questo processo l’ossigeno è utilizzato per scomporre il glucosio formando acqua e anidride carbonica. C6H12O6 + 6O2→ 6CO2 + 6H2O + 36 ATP. Questa reazione porta alla formazione di energia poiché gli elettroni nel glucosio hanno più energia, mentre nelle 2 molecole di acqua e anidride ne hanno meno. L’energia in eccesso viene quindi liberata. Questo processo, in cui delle molecole si scambiano elettroni, viene chiamato OSSIDORIDUZIONE o redox: reazione dove delle molecole cedono elettroni ad altre che li acquistano. Il trasferimento di elettroni avviene grazie all’enzima DEIDROGENASI e ai coenzimi NAD Nicotinammide adenina dinucleotide e FAD flavina adenina dinucleotide. NAD: formato da 2 molecole di ribosio legate da 2 gruppi fosfati e due basi ciascuno (adenina, nicotinammide). 2 elettroni e un protone H+ si legano a NAD che diventa NADH, mentre il restante protone viene liberato nella cellula. Il FAD invece accetta entrambi: FADH2. Ci sono 4 stadi: glicolisi, decarbossilazione ossidativa, ciclo di Krebs, fosforilazione ossidativa: 1. glicolisi: significa scissione del glucosio. Nel corpo umano il glucosio si trova nei muscoli e nel fegato come glicogeno. Il glicogeno del fegato viene trasformato dagli enzimi in glucosio che trasportato arriva agli organi e ai tessuti. Attraverso un tunnel proteico penetra nella cellula. É una serie di reazioni, 10 in tutto, che si svolgono nel citoplasma in assenza di ossigeno. La prima metà della glicolisi richiede l’immissione di energia. Spezzano la catena del glucosio in due frammenti di tre atomi di carbonio che alla fine diventano due molecole di acido piruvico. Consuma 2 ATP, ma ne guadagna 4. Alla fine si ricavano 2 ATP e 2 NADH → guadagno positivo → reazione esoergonica. 1. Il glucosio + un fosfato prelevato dall’ATP diventa glucosio-6-fosfato. 2. Incontra un enzima e si trasforma in fruttosio 6 fosfato 3. Viene aggiunta molecola di fruttosio sottratta da un enzima all’ATP: fruttosio 1, 6 difosfato 4. Il fruttosio difosfato con 6 atomi di carbonio si divide in 2 molecole con 3 atomi di carbonio gliceraldeide-3 fosfato (PGAL) e diidrossiacetone fosfato (DHAP). 5. Il diidrosiacetone viene poi convertito in gliceraldeide-3 fosfato. Abbiamo quindi 2 molecole di PGAL. 6. PGAL si trasforma in acido 1,3-difosfoglicerico:DPGA e una molecola di NAD+ acquisice 2 elettroni e uno ione idrogeno: NADH ricca di energia. 7. Con un enzima viene donato un gruppo fosfato da DPGA a una molecola ADP che diventa ATP, quindi l’acido si converte in acido 3 fosfoglicerico: PGA 8. L’ADP cerca di prendere un altro gruppo fosfato ma non ha abbastanza forza, quindi avviene un riposizionamento diventando acido 2 fosfoglicerico. 9. Perde una molecola d’acqua e diventa acido fosfoenolpiruvico: PEP 10. L’ADP prende il fosfato diventando ATP, mentre l’acido diventa piruvico. Con un carico utile di 2.2 % ATP non è molto efficente. Ma nel caso di organismi semplici come i lieviti l’obiettivo è raggiunto. 2. decarbossilazione ossidativa: avviene nei mitocondri. Perché avvenga il ciclo di Krebs l’acido piruvico deve trasformarsi. Prima perde una molecola di CO2 (decarbossilazione), si distacca uno ione H (ossidazione) catturato da NAD che diventa NADH. Il composto a 2 atomi di carbonio rimasto si unisce al coenzima A formando due molecole di acetil-CoA. 3. ciclo di Krebs: L'acetil-CoA (2C) è trasportato da una proteina di membrana all'interno del mitocondrio dove entra nel ciclo di Krebs. Ogni giro porta alla formazione di 1 ATP, 3NADH e un FADH2. TOT: 2 ATP, 6NADH, 2FADH2 1. La condensazione tra acido ossalacetico e acetilcoenzima A formano acido citrico. In questa reazione il citrato sintasi trasferisce il gruppo acetilico dall’aceticoenzima A all'acido ossalacetico. 2. L’acido citrico sarà ulteriormente demolito nel ciclo di Krebs, mentre il coenzima A sarà riutilizzato per trasformare ulteriori molecole di acido piruvico. 3. L’acido citrico è disidratato per formare cis-aconiato che viene idratato a formare l’isocitrato. 4. L’isocitrato viene deidrogenato e dercarbolissato. Si ha la formazione dell’acido α-chetoglutarico, di una molecola di CO e una di NADH.₂ e una di NADH. 5. Avviene una deidrogenazione seguita da una decarbossilazione e contemporaneamente una molecola di coenzima A viene aggiunta per formare succinil-CoA. 6. Il succinil-CoA rilascia il coenzima A diventando succinato. L’energia così liberata converte una molecola di GDP in GTP che a sua volta converte una molecola di ADP in ATP. Nel passaggio dall’acido α-chetoglutarico all’acido succinico si ha la liberazione di 1 CO , 1 NADH e 1 ATP.₂ e una di NADH. 7. Il succinato viene ossidato a fumarato e i due protoni staccati dal succinato vengono trasferiti a una molecola di FAD che diventa FADH .₂ e una di NADH. 8. Il fumarato reagisce con una molecola di H O formando il₂ e una di NADH. malato. 9. Gli idrogeni “strappati” vengono trasferiti al NAD che diventa NADH. A ⁺ che diventa NADH. A questo punto l’ossalacetato è nuovamente disponibile per ricominciare il ciclo di Krebs. 4. fosforilazione