sintesi metabolismo terminale, Appunti di Scienze della Terra

Scarica sintesi metabolismo terminale e più Appunti in PDF di Scienze della Terra solo su Docsity! METABOLSIMO TERMINALE. FERMENTAZIONE La fermentazione, la tappa successiva alla glicolisi, cioè la riduzione dell’acido piruvico a: -alcol etilico nella fermentazione alcolica -acido lattico nella fermentazione lattica È necessario trasformare l’acido in queste sostanze perché essendo processi di riduzione ci vuole il NADH che fornisca gli elettroni e, dando elettroni, si formerà NAD+. Le fermentazioni, alcolica o lattica, servono quindi a far sì che venga ricostruito il NAD+ senza la quale un nuovo processo di glicolisi non può avvenire. FERMENTAZIONE ALCOLICA viene portata avanti dai lieviti, unici funghi eucarioti. L’acido piruvico attraverso la decarbossilazione (fuoriuscita di una molecola di anidride carbonica) si trasforma in acetaldeide, sostanza con due molecole di carbonio. L’acetaldeide subisce un processo di riduzione, che ha bisogno di elettroni, e si trasforma in due molecole di alcol etilico, il NADH si riossida a NAD+ FERMENTAZIONE LATTICA porta avanti dai lattobacilli, l’acido piruvico subisce una riduzione, senza decarbossilazione, che crea un composto 3 atomi di carbonio: l’acido lattico. c’è bisogno del NADH che deve fornire gli elettroni e si ossida a NAD+. Questo lo fanno per ottenere energia e vivere i lieviti, anche se poca energia poiché 2 molecole di ATP sono poche, e noi sfruttiamo questi microorganismi per ottenere alimenti particolari, come formaggi, industria enologica, o per farinacei. Negli impasti i lieviti si utilizzano col glucosio della farina e lo utilizzano per trasformarlo in alcol etilico e questa fermentazione che avviene trasforma l’alcol etilico e anidride carbonica, sostanza volatile che forma bolle che durante la cottura si dissolvono, l’alcol etilico dà quell’odore al pane o comunque all’impasto. Nell’industria enologica l’alcol etilico e l’anidride carbonica si dissolve nell’aria, mentre l’alcol etilico rimane in soluzione acquosa e rende alcolica la sostanza. La fermentazione lattica che non avviene solo negli anaerobi ma può capitare che avvenga anche negli organismi aerobi , quando c’è uno sforo eccessivo e nelle cellule muscolari viene a mancare l’ossigeno, si può andare in anaerobiosi e quindi si attiva il processo della fermentazione attica, con l’accumulo di acido lattico e e tutte le problematiche che ne derivano. RESPIRAZIONE CELLULARE. Parte dalla glicolisi, e gli segue la fase preliminare del ciclo di Krebs, il ciclo di Krebs, e la catena di trasporto degli elettroni. La glicolisi avviene nel citoplasma, mentre la respirazione avviene nei mitocondri, in particolare la fase di preparazione e il ciclo di Krebs nella matrice del mitocondrio, la catena di trasporto sulle creste mitocondriali, la membrana interna, dove si fissano i complessi enzimatici. Passaggio preliminare al ciclo di Krebs: Dopo la glicolisi, ogni molecola di acido piruvico entra nei mitocondri, ci entra superando la membrana dei mitocondri con un trasportatore. Una volta entrato l’acido piruvico subisce una decarbossilazione e una ossidazione e si trasforma in aceti coenzima A. Si forma una molecola di NADH in seguito all’ossidazione. Tutto il processo è catalizzato da un enzima che può essere attivato se nel mitocondrio c’è poco ATP, se c’è quantità di coenzima A e NAD+, se c’è tanto ATP e tanto NADH è inibito il processo temporaneamente. CICLO DI KREBS. Il ciclo di Krebs è fondamentale perché si formano 3 di NADH e un FADH2, è un ciclo ossidativo, si parte da una sostanza e si torna alla stessa, ma ci sono processi ossidativi che formano NADH. Il NADH è potenzialmente capace di formare grande quantità di energia, ogni volta che si forma una di NADH si potrà usare per poter sintetizzare 7 molecole di ATP (ecco perché è così importante, che quando andranno sulla catena di trasporto libereranno grandi quantità di ATP). L’acetil coenzima A (veniva dall’acido piruvico della glicolisi, ma deriva anche dalla demolizione degli amminoacidi e dei lipidi) entra nel ciclo di Krebs reagisce con una sostanza a 4 atomi di carbonio: acido ossalacetico o ossalacetato, combinando un composto a 6 atomi di carbonio: acido citrico, e tutto è catalizzato da un enzima chiave, ossia il citrato sintasi, molto importante perché può essere inibito o attivato. (Se nel mitocondrio, in particolare nella matrice, in cui avviene il passaggio preliminare che il ciclo di Krebs, c’è molto ATP è inutile attivare il ciclo di Krebs, altrimenti si attiva). L’acido citrico subisce un processo di decarbossilazione e una ossidazione che forma un composto di 5 atomi di carbonio, che è alfachetoglutarico. Dato che è un passaggio ossidativo gli elettroni persi dall’acido citrico vanno sul NAD+ che si trasforma NADH H+. l’acido alfachetoglutarico subisce un altro processo di decarbossilazione che lo trasforma in composto a 4 atomi C e avviene un altro processo di ossidazione. Anche quindi si forma NADH e formazione dell’acido succinico. Questo passaggio porta alla formazione di una molecola di ATP , che non si forma subito, ma prima viene formata la GDP, sostanza simile all’ATP, che poi si scinde in GTP+ fosfato + energia e si sintetizza l’ATP. E’ l’unica molecola di ATP che si forma direttamente nel ciclo di Krebs. L’acido succinico subisce un passaggio all’acido fumarico dove si ha solo una ossidazione, e gli elettroni perduti vengono catturati dal FAD che si riduce a FADH2. C’è un passaggio ulteriore secondo cui con l’intervento dell’acqua, l’acido si trasforma in acido malico, che si ossida in acido ossalacetico. Gli elettroni perduti verranno acquistati dal coenzima NAD+ che torna NADH. Il ciclo finisce e già si guadagna una molecola di ATP. Il ciclo ha un ruolo anfibolico, partecipa a un processo catabolico, di demolizione del glucosio che porta a produzione di ATP, ma alcune sostanze del ciclo partecipano a processi catabolici e anabolici, come l’acido citrico nelle molecole del fegato, usate quindi per sintetizzare sostanze colesterolo o acidi grassi; lo stesso succede per l’acido ossalacetico o l’acido alfachetoglutarico che escono dal ciclo id Krebs per alimentare altre vie anche anaboliche. Quindi può accadere che, se l’acido citrico esce, al ciclo di Krebs mancano sostanze fondamentali perché se vengono usate per fare altro mancano per il ciclo di Krebs e il ciclo si blocca. Quindi la cellula deve essere continuamente reintegrata di queste sostanze per non far bloccare il ciclo affinché ci sia energia per la cellula. NADH e FADH2 che sono molecole prodotte in notevole quantità sono molecole potenzialmente energetiche, che creano molecole di ATP, e per questo ci sono reazioni anaplerotiche, di riempimento, delle sostanze che partecipano ad altri tipi di reazione del metabolismo. Attraverso reazioni anaplerotiche vengono reintegrate sostanze affinché il ciclo non venga interrotto. LA FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA Avviene sulle creste del mitocondrio, sulla membrana interna del mitocondrio, che è sviluppata in lunghezza. Sulle creste sono presenti trasportatori di elettroni, sostanze di vario tipo che spesso sono costituiti in complessi proteici che vengono denominati con: complesso I,II,III,IV e tra questi c’è tipo il citocromo e l’ubichinone, trasportatori singoli. Gli elettroni che sono passati a molecole del NADH e FADH2 verranno liberati sulla catena di trasporto e questo passaggio fa si che il primo trasportatore, acquistando elettroni, si riduca, in modo tale che il primo si ossidi passando gli elettroni al secondo trasportatore che si ridurrà e così via. L’azione avviene su questi trasportatori proteici fino ad arrivare ad un accettore finale che è l’ossigeno, ogni mezza mole di ossigeno acquisterà due protoni e elettroni e si trasformerà in H2O. Ogni molecola di NADH contiene molta energia potenziale, ogni molecola quando si riossida produce una quantità di energia tale da formare, con una reazione esoergonica, 7 molecole di ATP, quindi potenzialmente sono molecole energetiche, ma questa energia non può essere liberata tutta insieme, ma attraverso passaggi successivi ecco perché la catena di trasporto fa si che avvenga poco alla volta e l’energia non danneggi le cellule. La differenza è che il NADH libera i suoi elettroni sul primo trasportatore, sono due gli elettroni, riossidandosi sul primo complesso che a sua volta passerà al due fino ad arrivare all’acqua. Il passaggio consente di liberare quantità di energia che porta al liberazione di 2,5 molecole di ATP, mentre il FADH2 libera i suoi elettroni sul complesso 2, riossidandosi a FAD che vanno sul tre e sul quattro. Contemporaneamente attraverso i complessi proteici passano gli ioni H+ che vanno dalla matrice mitocondriale fino allo spazio tra le due membrane e ogni volta che c’è trasferimento