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Scarica metabolismo, ATP, glicolisi, DNA, replicazione, DNA polimerasi, trascrizione, traduzione e più Appunti in PDF di Biologia solo su Docsity! 1. Definisci il metabolismo, il catabolismo e l’anabolismo L’insieme delle reazioni chimiche che, in modo coordinato e integrato, degrada e sintetizza le biomolecole cellulari prende il nome di metabolismo. Il metabolismo cellulare svolge tre funzioni principali: ● Ricavare energia utile per la cellula attraverso la degradazione di sostanze nutrienti; ● Trasformare i nutrienti in molecole utili per la cellula; ● Sintetizzare macromolecole e polimeri a partire dai precursori. Le reazioni di degradazione dei carboidrati, acidi grassi e amminoacidi costituiscono nel loro complesso il catabolismo. L’insieme delle reazioni di sintesi e condensazione all’interno delle cellule viene chiamato anabolismo. 2. Definisci la molecola di ATP Negli organismi viventi il principale trasportatore di energia che partecipa alla maggior parte dei processi metabolici è la molecola ATP (adenosintrifosfato). I legami che tengono uniti questi tre gruppi fosfato sono deboli e si possono rompere facilmente, con reazioni di Idrolisi (aggiunta di H2O) e i prodotti del processo sono energia, un gruppo fosfato e ADP. La molecola di ATP funziona come una pila ricaricabile, la cui energia viene liberata e riacquistata in modo ciclico.La cellula può recuperare ADP e i gruppi fosfato per sintetizzare nuovamente ATP. Questa reazione richiede energia che la cellula ricava dalla degradazione dei nutrienti. La sintesi dell’ATP 3. Perché la glicolisi è divisa in due fasi distinte? Quali sono i prodotti della glicolisi? La glicolisi è la più importante via metabolica con cui la maggior parte degli organismi demolisce il glucosio per trarne energia. La glicolisi porta a una parziale ossidazione del glucosio: da 1 molecola a 6 atomi di carbonio si ottengono 2 molecole di acido piruvico a 3 atomi di carbonio. Il processo si accompagna alla riduzione di 2 molecole di NAD+ a NADH e fornisce l’energia necessaria per formare 2 molecole di ATP. Comprende 10 reazioni ciascuna catalizzata da uno specifico enzima. si distinguono due fasi: 1. nella prima, detta fase di preparazione (o di innesco), viene consumata energia sotto forma di ATP (fase endoergonica); 2. Nella seconda, detta fase di recupero energetico, vengono prodotte molecole di ATP e NADH (fase esoergonica). 4. In assenza di ossigeno come procede il metabolismo energetico? Gli organismi anaerobi utilizzano come accettori degli atomi di idrogeno del NADH l’aldeide acetica il piruvato: • fermentazione alcolica → produzione di etanolo • fermentazione lattica → produzione di acido lattico 5. Quali sono i processi del metabolismo terminale? Il metabolismo terminale coinvolge due processi che si svolgono nei mitocondri: 1.la decarbossilazione ossidativa del piruvato 2.il ciclo dell’acido citrico (1)La decarbossilazione ossidativa del piruvato ad acetil- CoA È il punto di passaggio tra la glicolisi e il ciclo dell’acido citrico. Il processo inizia con l’ingresso della molecola di piruvato nei mitocondri grazie a un trasportatore di membrana. A questo punto il piruvato diviene il substrato di una reazione catalizzata dal complesso multienzimatico della piruvato deidrogenasi, con produzione di 1 molecola di acetil-CoA. (2) Nel ciclo dell’acido citrico una molecola di acetil-CoA viene completamente ossidata a 2 molecole di CO2, con liberazione del CoA, di una molecola di GTP, di 3 molecole di NADH e 1 di FADH2.L’intero ciclo si sviluppa in otto tappe, ognuno catalizzata da un enzima specifico. 6. Cosa è la catena respiratoria e quali ruoli svolge? Affinché il metabolismo ossidativo possa svolgersi senza interruzioni è necessario che i coenzimi NADH e FADH2, prodotti nelle reazioni precedenti, siano riconvertiti alla loro forma ossidata, ovvero NAD+ e FAD. • La sequenza delle reazioni redox attraverso cui gli elettroni vengono trasferiti dai donatori iniziali, ovvero il NADH o il FADH2 , l'accettore finale, cioè O2 , prende il nome di catena di trasporto degli elettroni (o catena respiratoria). Nei mitocondri, nella membrana interna, il processo di ossidazione avviene in modo graduale, attraverso una serie di reazioni che coinvolgono numerosi autotrasportatori organizzati in voluminosi complessi proteici. I quattro complessi della catena respiratoria sono: - complesso I: NADH deidrogenasi - complesso II: succinato deidrogenasi - complesso III: citocromo c reduttasi - complesso IV: citocromo c ossidasi 7. Cosa afferma la teoria chemiosmotica? In base alla teoria chemiosmotica, la biosintesi dell’ATP dipende dalla formazione di un gradiente elettrochimico ai due lati della membrana mitocondriale interna; questo gradiente deriva, a sua volta, dal trasferimento di elettroni nella catena respiratoria. 8. Definisci la glicemia e descrivi in che modo i due ormoni coinvolti nella sua regolazione riescono a mantenere entro valori normali. La variabile biochimica interna più importante per il nostro organismo è la glicemia: la concentrazione di glucosio nel sangue. Le attività metaboliche di qualsiasi cellula, tessuto o organo dipendono dal mantenimento della glicemia a valori costanti. L’intervallo di normalità della glicemia a digiuno è 70-99 mg/dL. Dopo un pasto le cellule beta del pancreas endocrino rilevano l’aumento della glicemia e liberano in circolo l’insulina con azione: • Ipoglicemizzante (captazione del glucosio dal sangue e utilizzo nel metabolismo di organi e tessuti Il glucagone è secreto dal pancreas dalle cellule alfa. ha azione: • Iperglicemizzante (promuove l’immissione del glucosio nel sangue da parte del fegato attraverso la glicogenolisi) Le caratteristiche del codice genetico: •è degenerato, ridondante (più parole che oggetti da nominare), perché un dato amminoacido può essere codificato da più codoni, e ci sono quindi 61 codoni che codificano per i 20 amminoacidi e 3 codoni di Stop; •non è ambiguo, un dato amminoacido può essere codificato da più codoni, ma ognuno di questi è univoco, cioè codifica un solo amminoacido; •è universale (tranne rare eccezioni), cioè è praticamente identico in tutti gli organismi. 19. Quante sono le triplette del codice genetico realmente codificanti? Per quale motivo non tutte sono codificanti? Esistono 64 possibili triplette di basi nel codice genetico, ma solo 61 di queste codificano per aminoacidi specifici. Le altre tre triplette sono chiamate codoni di stop o codoni di terminazione e non codificano per alcun aminoacido. Questo è dovuto da alcune caratteristiche, cioe: - non è ambiguo, un dato amminoacido può essere codificato da più codoni, ma ognuno di questi è univoco, cioe codifica un solo amminoacido; - e universale (tranne rare eccezioni), cioè è praticamente identico in tutti gli organismi. 20. Che cosa si intende per traduzione e quali sono le sue funzioni? Per poter utilizzare il codice genetico deve essere tradotto in molecole che svolgono le funzioni necessarie utili alla vita della cellula. Svolge 3 funzioni principali: - carica un amminoacido -Si associa alle molecole di mRNA -interagisce con i ribosomi 21. Come avviene la traduzione? Descrivi le fasi 1. Formazione del complesso d’inizio - La subunità minore inizia a scorrere sul m RNA dall’estremità 5’ fino a quando non incontra il codone di inizio; - Il t RNA carico dell’amminoacido metionina si lega con il suo anticodone al codone di inizio sull’ m RNA; - Avvenuto il legame tra m RNA e t RNA arriva la subunità maggiore del ribosoma; 2. Fase di allungamento Il t RNA con la metionina si sposta nel sito P del ribosoma, e il sito A può allinearsi con il secondo codone dell’m RNA: un nuovo amminoacido occupa il sito A La subunità maggiore catalizza due reazione: la reazione che rompe il legame tra t RNA e la metionina, e la reazione che porta alla formazione del legame peptidico tra metionina e l’amminoacido ancora legato al suo t RNA. Il ribosoma si sposta in modo che il primo t RNA venga a trovarsi sul sito E uscendo dal ribosoma, il secondo t RNA ora slitta sul sito P, e il ribosoma si sposta di un codone lungo l’m RNA.Arriva sul sito A un terzo t RNA carico di un amminoacido, legandosi con suo anticodone al codone dell’ m RNA. L’ amminoacido si lega con la catena polipeptidica presente sul sito P, prelevandola dal t RNA del sito P che si sposta nel sito E uscendo dal ribosoma... Tutte queste tappe si svolgono con la partecipazione di proteine dette fattori di allungamento che garantiscono precisone e velocità. 3. Fase di terminazione • il ribosoma incontra uno dei tre codoni di STOP e nel sito si inserisce il fattore di rilascio. • la catena polipeptidica è liberata dal ribosoma e le due subunità si separano.