METABOLISMO CELLULARE, Appunti di Biologia Animale

Scarica METABOLISMO CELLULARE e più Appunti in PDF di Biologia Animale solo su Docsity! Biologia 22/10/19. METABOLISMO CELLULARE Sito I biology Produzione di energia metabolica Dove produciamo energia? • Mitocondri: ossidazione di lipidi e carboidrati • Cloroplasti: produzione di ATP dalla luce assorbita • Perossisomi: degradazione degli acidi grassi e metabolismo di intermedi della fotosintesi • Mitocondri e Cloroplasti derivano da batteri che si sono poi stabiliti nel citoplasma di una cellula primitiva da cui si sono generate le cellule eucariotiche ENDOSIMBIOSI MITOCONDRI • Organelli citoplasmatici dinamici capaci di FUSIONE e SCISSIONE. Vengono trasportati lungo il citoplasma e sono in grado di fondersi tra loro e di dividersi tra loro a seconda delle esigenze. Per mediare questi processi ci saranno proteine che mediano fusione e scissione. • 2 Membrane (unico organello a doppia membrana) • Spazio intermembrana (fluido) • Matrice (gel-alta concentrazione di proteine) La membrana esterna • 50% lipidi e miscela di enzimi diversi • Derivazione dalla parete esterna di alcuni batteri (Gram-) – Presenza di PORINE, strutture dinamiche. Quando le porine sono aperte, la membrana è permeabile a ATP, NAD e coenzima A. Quindi alcune sostanze riescono a passare la membrana mitocondriale esterna. Membrana interna • Alto rapporto proteine/lipidi 3:1 in peso (molte proteine rispetto a quella esterna)  membrana impermeabile alle molecole, per passare la membrana ho bisogno di trasportatori che regoleranno il passaggio di sostanze • Priva di colesterolo • Contiene fosfolipide particolare CARDIOLIPINA La matrice  Contiene ENZIMI, RIBOSOMI (per la sintesi proteica), DNA a doppio filamento circolare.  Macchinario necessario per la sintesi di RNA e proteine.  Il DNA codifica per 13 proteine idrofobiche che vengono integrate nella membrana interna, 2 rRNA (16S e 12S), 22tRNA.  La maggior parte dei geni è andata persa oppure trasferita nel nucleo della cellula. La RESPIRAZIONE CELLULARE Processo tramite cui composti organici vengono ossidati per estrarre energia da legami chimici Funzione principale del mitocondrio: produzione energia OSSIDORIDUZIONI Il movimento di elettroni genera una separazione di carica, si misura potenziale di ossido-riduzione (potenziale redox). Misura della tendenza di una specie ad essere ridotta. Più positivo è il valore, maggiore è l’affinità elettronica e la tendenza ad essere ridotta. FORMAZIONE DI ATP DA GLUCOSIO L’utilizzo degli zuccheri è la principale via energetica della cellula. Vi sono due vie di produzione di ATP -Fosforilazione ossidativa (catena di trasporto degli e-) ATP viene sintetizzato dall’ATP sintasi, usando gradiente protonico formato da elettroni ad alta energia ottenuto dall’ossidazione del glucosi e passa4 nella catena di trasporto. Gli elettroni con la loro energia esaurita, vengono donati all’ossigeno. - Fosforilazione a livello del substrato (fosfoglicerato chinasi). L’ATP si forma grazie al trasferimento di un gruppo fosfato direttamente all’ADP Proteine Ferro-Zolfo: Proteine contenenti ferro in cui gli atomi di ferro sono legati ad atomi di zolfo inorganico. Possono accettare e donare un singolo elettrone. I complessi sono in ordine di potenziale redox, dal negativo al positivo fino all’ossigeno.  NADH deidrogenasi (I)  Succinato deidrogenasi (II)  Il complesso del citocromo b-c1 (III)  Il complesso della citocromo c ossidasi (iv) Invece il FADH2 cede i suoi elettroni non al complesso 1, ma al complesso 2. Esso è stato prodotto quando dal succinato si è prodotto fumarato. Differiscono solo dal complesso a cui donano: NADH al complesso 1, il FADH2 al complesso 2 Dal complesso 2 vengono liberati elettroni ma non c’è sufficiente energia per muovere protoni dalla matrice allo spazio intermembrana. Infatti il numero di elettroni traslocati è 0, poi andranno al complesso 3 che invece riuscirà a pompare protoni. Quindi ne vanno 6 nello spazio, diversamente dai 10 del NADH. I protoni sono utilizzati per produrre ATP RIASSUNTO Da una molecola di NADH si ottengono 3 molecole di ATP. Da una molecola di FADH2 si ottengono 2 molecole di ATP. Le molecole di FADH2 saltano il complesso della NADH deidrogenasi, passano gli e- direttamente al secondo complesso (Ubichinone), gli e- entrano più avanti nella catena e promuovono la traslocazione di un numero minore di protoni e una minor produzione di ATP. L’energia liberata dal trasferimento degli e- viene utilizzata per favorire il pompaggio di H+, oltre la membrana nello spazio intermembrana. Si genera un gradiente di H+ (gradiente di pH: pH matrice 7,5-8, pH spazio intermembrana 7). Si genera un potenziale di membrana (lato interno carico – e lato esterno carico +). GRADIENTE ELETTROCHIMICO Il gradiente elettrochimico favorisce il riflusso di H+ verso la matrice mitocondriale. Il gradiente protonico fornisce l’energia sufficiente per formare l’ATP. ATP SINTASI Complesso proteico costituito da due subunità: Ogni sito attivo di F1 passa attraverso 3 conformazioni che hanno affinità diversa per substrato e prodotto: L (lassa) - T (stretta) - O (aperta) Ad ogni passaggio del protone una subunità mi produce una molecola di ATP. L’ATP sintasi sfrutta il gradiente per produrre ATP. La membrana mitocondriale interna è altamente impermeabile, quindi c’è un alto controllo. Il piruvato avrà un suo trasportatore. DOMANDA ESAME: abbiamo prodotto 36 molecole di ATP, tutte nella matrice mitocondriale. Come esce ATP dal mitocondrio? Alta concentrazione diATP nella matrice, di cosa sarà concentrato invece l’ambiente esterno? ADP, quindi c’è trasporto che fa uscire l’ATP dalla membrana interna, e fa entrare l’ADP, che è il substrato dell’ATP sintasi. Lo faccio entrare per consumarlo. Un trasporto di due sostanze in due direzioni diverse viene chiamato antiporto.