Il Metabolismo Cellulare: Sintesi e Degradazione di Molecole, ATP e Bilancio Energetico, Slide di Chimica

Scarica Il Metabolismo Cellulare: Sintesi e Degradazione di Molecole, ATP e Bilancio Energetico e più Slide in PDF di Chimica solo su Docsity! La cellula lavora: il metabolismo La cellula lavora Il metabolismo cellulare comprende 1. reazioni di sintesi per la formazione di molecole complesse(anaboliche) 2. reazioni di degradazione in molecole più semplici (cataboliche). Richiede materie prime ed energia. METABOLISMO E ENERGIA • Le cellule sono sistemi ordinati e richiedono energia per funzionare. • Tutti gli organismi utilizzano l’energia potenziale chimica immagazzinata nei legami delle molecole dei nutrienti. • Gli autotrofi fotosintetici sanno trasformare l’energia luminosa in energia chimica. autotrofi sintetizzano le molecole organiche a partire da composti inorganici, come CO2 o altri composti eterotrofi usano come nutrienti le sostanze organiche prodotte da organismi autotrofi L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile La molecola di ATP funziona come una pila ricaricabile, la cui energia viene liberata e riacquistata in modo ciclico. Dai nutrienti all’ATP Le trasformazioni chimiche nella cellula Le vie metaboliche sono convergenti, divergenti e cicliche. Acetil-CoA: il punto di snodo della respirazione cellulare https://youtu.be/MfeAyYBdIq8 METABOLISMO GLUCOSIO METABOLISMO GLUCOSIO Il nutriente più diffuso è il glucosio Il nutriente più diffuso è il glucosio Il glucosio è ossidato per ricavare l’energia necessaria a produrre ATP. Il processo completo comprende due fasi: la glicolisi e la respirazione cellulare: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energia La glicolisi è una via metabolica universale • Trasforma il glucosio in 2 molecole di piruvato e produce, come guadagno energetico immediato 2 ATP. • Vengono prodotti anche 2 NADH. La respirazione cellulare • Avviene nei mitocondri. • La fase preparatoria e il ciclo di Krebs degradano completamente il piruvato a CO2 e producono trasportatori di elettroni e idrogeno, che poi li cedono all’ossigeno nella fase finale, in cui si producono H2O e ATP. Respirazione cellulare 1DECARBOSSILAZIONE DEL PIRUVATO Via metabolica costituita da otto reazioni, ciascuna catalizzata da un enzima specifico Queste reazioni portano all’ossidazione completa dei due atomi di carbonio del gruppo acetile, con produzione di due molecole di CO2. CICLO DI KREBS La cellula lavora: il metabolismo La cellula lavora Il metabolismo cellulare comprende 1. reazioni di sintesi per la formazione di molecole complesse(anaboliche) 2. reazioni di degradazione in molecole più semplici (cataboliche). Richiede materie prime ed energia. METABOLISMO E ENERGIA • Le cellule sono sistemi ordinati e richiedono energia per funzionare. • Tutti gli organismi utilizzano l’energia potenziale chimica immagazzinata nei legami delle molecole dei nutrienti. • Gli autotrofi fotosintetici sanno trasformare l’energia luminosa in energia chimica. autotrofi sintetizzano le molecole organiche a partire da composti inorganici, come CO2 o altri composti eterotrofi usano come nutrienti le sostanze organiche prodotte da organismi autotrofi L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile La molecola di ATP funziona come una pila ricaricabile, la cui energia viene liberata e riacquistata in modo ciclico. Dai nutrienti all’ATP Le trasformazioni chimiche nella cellula Le vie metaboliche sono convergenti, divergenti e cicliche. Acetil-CoA: il punto di snodo della respirazione cellulare https://youtu.be/MfeAyYBdIq8 METABOLISMO GLUCOSIO METABOLISMO GLUCOSIO Il nutriente più diffuso è il glucosio Il nutriente più diffuso è il glucosio Il glucosio è ossidato per ricavare l’energia necessaria a produrre ATP. Il processo completo comprende due fasi: la glicolisi e la respirazione cellulare: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energia La glicolisi è una via metabolica universale • Trasforma il glucosio in 2 molecole di piruvato e produce, come guadagno energetico immediato 2 ATP. • Vengono prodotti anche 2 NADH. La respirazione cellulare • Avviene nei mitocondri. • La fase preparatoria e il ciclo di Krebs degradano completamente il piruvato a CO2 e producono trasportatori di elettroni e idrogeno, che poi li cedono all’ossigeno nella fase finale, in cui si producono H2O e ATP. Respirazione cellulare 1DECARBOSSILAZIONE DEL PIRUVATO Via metabolica costituita da otto reazioni, ciascuna catalizzata da un enzima specifico Queste reazioni portano all’ossidazione completa dei due atomi di carbonio del gruppo acetile, con produzione di due molecole di CO2. CICLO DI KREBS La cellula lavora: il metabolismo La cellula lavora Il metabolismo cellulare comprende 1. reazioni di sintesi per la formazione di molecole complesse(anaboliche) 2. reazioni di degradazione in molecole più semplici (cataboliche). Richiede materie prime ed energia. METABOLISMO E ENERGIA • Le cellule sono sistemi ordinati e richiedono energia per funzionare. • Tutti gli organismi utilizzano l’energia potenziale chimica immagazzinata nei legami delle molecole dei nutrienti. • Gli autotrofi fotosintetici sanno trasformare l’energia luminosa in energia chimica. autotrofi sintetizzano le molecole organiche a partire da composti inorganici, come CO2 o altri composti eterotrofi usano come nutrienti le sostanze organiche prodotte da organismi autotrofi L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile La molecola di ATP funziona come una pila ricaricabile, la cui energia viene liberata e riacquistata in modo ciclico. Dai nutrienti all’ATP Le trasformazioni chimiche nella cellula Le vie metaboliche sono convergenti, divergenti e cicliche. Acetil-CoA: il punto di snodo della respirazione cellulare https://youtu.be/MfeAyYBdIq8 METABOLISMO GLUCOSIO METABOLISMO GLUCOSIO Il nutriente più diffuso è il glucosio Il nutriente più diffuso è il glucosio Il glucosio è ossidato per ricavare l’energia necessaria a produrre ATP. Il processo completo comprende due fasi: la glicolisi e la respirazione cellulare: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energia La glicolisi è una via metabolica universale • Trasforma il glucosio in 2 molecole di piruvato e produce, come guadagno energetico immediato 2 ATP. • Vengono prodotti anche 2 NADH. La respirazione cellulare • Avviene nei mitocondri. • La fase preparatoria e il ciclo di Krebs degradano completamente il piruvato a CO2 e producono trasportatori di elettroni e idrogeno, che poi li cedono all’ossigeno nella fase finale, in cui si producono H2O e ATP. Respirazione cellulare 1DECARBOSSILAZIONE DEL PIRUVATO Via metabolica costituita da otto reazioni, ciascuna catalizzata da un enzima specifico Queste reazioni portano all’ossidazione completa dei due atomi di carbonio del gruppo acetile, con produzione di due molecole di CO2. CICLO DI KREBS La cellula lavora: il metabolismo La cellula lavora Il metabolismo cellulare comprende 1. reazioni di sintesi per la formazione di molecole complesse(anaboliche) 2. reazioni di degradazione in molecole più semplici (cataboliche). Richiede materie prime ed energia. METABOLISMO E ENERGIA • Le cellule sono sistemi ordinati e richiedono energia per funzionare. • Tutti gli organismi utilizzano l’energia potenziale chimica immagazzinata nei legami delle molecole dei nutrienti. • Gli autotrofi fotosintetici sanno trasformare l’energia luminosa in energia chimica. autotrofi sintetizzano le molecole organiche a partire da composti inorganici, come CO2 o altri composti eterotrofi usano come nutrienti le sostanze organiche prodotte da organismi autotrofi L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile La molecola di ATP funziona come una pila ricaricabile, la cui energia viene liberata e riacquistata in modo ciclico. Dai nutrienti all’ATP Le trasformazioni chimiche nella cellula Le vie metaboliche sono convergenti, divergenti e cicliche. 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Respirazione cellulare 1DECARBOSSILAZIONE DEL PIRUVATO Via metabolica costituita da otto reazioni, ciascuna catalizzata da un enzima specifico Queste reazioni portano all’ossidazione completa dei due atomi di carbonio del gruppo acetile, con produzione di due molecole di CO2. CICLO DI KREBS La cellula lavora: il metabolismo La cellula lavora Il metabolismo cellulare comprende 1. reazioni di sintesi per la formazione di molecole complesse(anaboliche) 2. reazioni di degradazione in molecole più semplici (cataboliche). Richiede materie prime ed energia. METABOLISMO E ENERGIA • Le cellule sono sistemi ordinati e richiedono energia per funzionare. • Tutti gli organismi utilizzano l’energia potenziale chimica immagazzinata nei legami delle molecole dei nutrienti. • Gli autotrofi fotosintetici sanno trasformare l’energia luminosa in energia chimica. autotrofi sintetizzano le molecole organiche a partire da composti inorganici, come CO2 o altri composti eterotrofi usano come nutrienti le sostanze organiche prodotte da organismi autotrofi L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile La molecola di ATP funziona come una pila ricaricabile, la cui energia viene liberata e riacquistata in modo ciclico. Dai nutrienti all’ATP Le trasformazioni chimiche nella cellula Le vie metaboliche sono convergenti, divergenti e cicliche. 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METABOLISMO E ENERGIA • Le cellule sono sistemi ordinati e richiedono energia per funzionare. • Tutti gli organismi utilizzano l’energia potenziale chimica immagazzinata nei legami delle molecole dei nutrienti. • Gli autotrofi fotosintetici sanno trasformare l’energia luminosa in energia chimica. autotrofi sintetizzano le molecole organiche a partire da composti inorganici, come CO2 o altri composti eterotrofi usano come nutrienti le sostanze organiche prodotte da organismi autotrofi L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile La molecola di ATP funziona come una pila ricaricabile, la cui energia viene liberata e riacquistata in modo ciclico. Dai nutrienti all’ATP Le trasformazioni chimiche nella cellula Le vie metaboliche sono convergenti, divergenti e cicliche. 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Respirazione cellulare 1DECARBOSSILAZIONE DEL PIRUVATO Via metabolica costituita da otto reazioni, ciascuna catalizzata da un enzima specifico Queste reazioni portano all’ossidazione completa dei due atomi di carbonio del gruppo acetile, con produzione di due molecole di CO2. CICLO DI KREBS La cellula lavora: il metabolismo La cellula lavora Il metabolismo cellulare comprende 1. reazioni di sintesi per la formazione di molecole complesse(anaboliche) 2. reazioni di degradazione in molecole più semplici (cataboliche). Richiede materie prime ed energia. METABOLISMO E ENERGIA • Le cellule sono sistemi ordinati e richiedono energia per funzionare. • Tutti gli organismi utilizzano l’energia potenziale chimica immagazzinata nei legami delle molecole dei nutrienti. • Gli autotrofi fotosintetici sanno trasformare l’energia luminosa in energia chimica. autotrofi sintetizzano le molecole organiche a partire da composti inorganici, come CO2 o altri composti eterotrofi usano come nutrienti le sostanze organiche prodotte da organismi autotrofi L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile La molecola di ATP funziona come una pila ricaricabile, la cui energia viene liberata e riacquistata in modo ciclico. Dai nutrienti all’ATP Le trasformazioni chimiche nella cellula Le vie metaboliche sono convergenti, divergenti e cicliche. 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Respirazione cellulare 1DECARBOSSILAZIONE DEL PIRUVATO Via metabolica costituita da otto reazioni, ciascuna catalizzata da un enzima specifico Queste reazioni portano all’ossidazione completa dei due atomi di carbonio del gruppo acetile, con produzione di due molecole di CO2. CICLO DI KREBS La cellula lavora: il metabolismo La cellula lavora Il metabolismo cellulare comprende 1. reazioni di sintesi per la formazione di molecole complesse(anaboliche) 2. reazioni di degradazione in molecole più semplici (cataboliche). Richiede materie prime ed energia. METABOLISMO E ENERGIA • Le cellule sono sistemi ordinati e richiedono energia per funzionare. • Tutti gli organismi utilizzano l’energia potenziale chimica immagazzinata nei legami delle molecole dei nutrienti. • Gli autotrofi fotosintetici sanno trasformare l’energia luminosa in energia chimica. autotrofi sintetizzano le molecole organiche a partire da composti inorganici, come CO2 o altri composti eterotrofi usano come nutrienti le sostanze organiche prodotte da organismi autotrofi L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile La molecola di ATP funziona come una pila ricaricabile, la cui energia viene liberata e riacquistata in modo ciclico. Dai nutrienti all’ATP Le trasformazioni chimiche nella cellula Le vie metaboliche sono convergenti, divergenti e cicliche. 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METABOLISMO E ENERGIA • Le cellule sono sistemi ordinati e richiedono energia per funzionare. • Tutti gli organismi utilizzano l’energia potenziale chimica immagazzinata nei legami delle molecole dei nutrienti. • Gli autotrofi fotosintetici sanno trasformare l’energia luminosa in energia chimica. autotrofi sintetizzano le molecole organiche a partire da composti inorganici, come CO2 o altri composti eterotrofi usano come nutrienti le sostanze organiche prodotte da organismi autotrofi L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile L’ATP è una piccola «pila» ricaricabile La molecola di ATP funziona come una pila ricaricabile, la cui energia viene liberata e riacquistata in modo ciclico. Dai nutrienti all’ATP Le trasformazioni chimiche nella cellula Le vie metaboliche sono convergenti, divergenti e cicliche. Acetil-CoA: il punto di snodo della respirazione cellulare https://youtu.be/MfeAyYBdIq8 METABOLISMO GLUCOSIO METABOLISMO GLUCOSIO Il nutriente più diffuso è il glucosio Il nutriente più diffuso è il glucosio Il glucosio è ossidato per ricavare l’energia necessaria a produrre ATP. Il processo completo comprende due fasi: la glicolisi e la respirazione cellulare: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energia La glicolisi è una via metabolica universale • Trasforma il glucosio in 2 molecole di piruvato e produce, come guadagno energetico immediato 2 ATP. • Vengono prodotti anche 2 NADH. La respirazione cellulare • Avviene nei mitocondri. • La fase preparatoria e il ciclo di Krebs degradano completamente il piruvato a CO2 e producono trasportatori di elettroni e idrogeno, che poi li cedono all’ossigeno nella fase finale, in cui si producono H2O e ATP. Respirazione cellulare 1DECARBOSSILAZIONE DEL PIRUVATO Via metabolica costituita da otto reazioni, ciascuna catalizzata da un enzima specifico Queste reazioni portano all’ossidazione completa dei due atomi di carbonio del gruppo acetile, con produzione di due molecole di CO2. CICLO DI KREBS ogni reazione è catalizzata da un Intimo preciso ciclo di Krebs 1 I d) prodottodiscuto in contemporanea come due cicli diKrebsipad BILANCIO ENERGETICO DELL’OSSIDAZIONE DEL GLUCOSIO BILANCIO ENERGETICO DELL’OSSIDAZIONE DEL GLUCOSIO Il ruolo degli enzimi deidrogenasi Le deidrogenasi catalizzano l’ossidazione di centinaia di composti operando con specifici coenzimi chiamati NAD, NADP, FAD che possono andare incontro a ossidazioni e riduzioni reversibili trasportando H+ ed elettroni e- tra le vie metaboliche. Tali coenzimi passano alternativamente dalla forma ossidata a quella ridotta quando acquistano elettroni NAD+ NADH + H+ NADP+ NADPH FAD FADH2 Il NAD è usato nella respirazione cellulare mentre il NADP è usato nella fotosintesi. Il ruolo del NAD nel metabolismo • Nel metabolismo energetico interviene un coenzima che può presentarsi in due forme chiamate NAD+ e NADH. • In presenza di idrogeno e di un donatore di elettroni, il NAD+ si trasforma in NADH, che contiene più energia. La fermentazione: un percorso alternativo • In assenza di ossigeno, la fermentazione rigenera NAD+ partendo dal NADH, in modo da mantenere attiva la via della glicolisi. • È utilizzata da organismi anaerobici e dalle cellule muscolari sottoposte a sforzi molto intensi. Rispondi 1. Qual è la funzione svolta dalla piruvato deidrogenasi? 2. Qual è la funzione della catena respiratoria? 3. Qual è il bilancio energetico dell’ossidazione del glucosio? 4. Che cosa sono le vie cataboliche? 5. Qual è il ruolo metabolico del NAD? 6. Che differenza esiste tra il processo aerobico e quello anaerobico di ossidazione del glucosio? • Che cosa distingue la fase endoergonica e la fase esoergonica della glicolisi? 7. Che cosa si intende per fosforilazione a livello del substrato? 8. Qual è la funzione metabolica della fermentazione? substrato? Qual è la funzione metabolica della fermentazione? A C T I V E L E A R N I N G A C TI V E L E A R NI N G Scegli le parole L’anabolismo / Il catabolismo è l’insieme dei processi biosintetici ed endoergonici. Una specie chimica che si ossida / si riduce trasferisce atomi di idrogeno a una specie che si ossida / si riduce. Ora tocca a te In passato la pellagra era diffusa tra chi si cibava solo di polenta, mentre era quasi assente in Sud America, dove il mais era consumato come tortillas. Spiega questa differenza con i dati disponibili in Rete. DATI IN AGENDA Lattosio, no grazie BILANCIO ENERGETICO DELL’OSSIDAZIONE DEL GLUCOSIO BILANCIO ENERGETICO DELL’OSSIDAZIONE DEL GLUCOSIO Il ruolo degli enzimi deidrogenasi Le deidrogenasi catalizzano l’ossidazione di centinaia di composti operando con specifici coenzimi chiamati NAD, NADP, FAD che possono andare incontro a ossidazioni e riduzioni reversibili trasportando H+ ed elettroni e- tra le vie metaboliche. Tali coenzimi passano alternativamente dalla forma ossidata a quella ridotta quando acquistano elettroni NAD+ NADH + H+ NADP+ NADPH FAD FADH2 Il NAD è usato nella respirazione cellulare mentre il NADP è usato nella fotosintesi. Il ruolo del NAD nel metabolismo • Nel metabolismo energetico interviene un coenzima che può presentarsi in due forme chiamate NAD+ e NADH. • In presenza di idrogeno e di un donatore di elettroni, il NAD+ si trasforma in NADH, che contiene più energia. La fermentazione: un percorso alternativo • In assenza di ossigeno, la fermentazione rigenera NAD+ partendo dal NADH, in modo da mantenere attiva la via della glicolisi. • È utilizzata da organismi anaerobici e dalle cellule muscolari sottoposte a sforzi molto intensi. Rispondi 1. Qual è la funzione svolta dalla piruvato deidrogenasi? 2. Qual è la funzione della catena respiratoria? 3. Qual è il bilancio energetico dell’ossidazione del glucosio? 4. Che cosa sono le vie cataboliche? 5. Qual è il ruolo metabolico del NAD? 6. Che differenza esiste tra il processo aerobico e quello anaerobico di ossidazione del glucosio? • Che cosa distingue la fase endoergonica e la fase esoergonica della glicolisi? 7. Che cosa si intende per fosforilazione a livello del substrato? 8. Qual è la funzione metabolica della fermentazione? substrato? Qual è la funzione metabolica della fermentazione? A C T I V E L E A R N I N G A C TI V E L E A R NI N G Scegli le parole L’anabolismo / Il catabolismo è l’insieme dei processi biosintetici ed endoergonici. Una specie chimica che si ossida / si riduce trasferisce atomi di idrogeno a una specie che si ossida / si riduce. Ora tocca a te In passato la pellagra era diffusa tra chi si cibava solo di polenta, mentre era quasi assente in Sud America, dove il mais era consumato come tortillas. Spiega questa differenza con i dati disponibili in Rete. DATI IN AGENDA Lattosio, no grazie BILANCIO ENERGETICO DELL’OSSIDAZIONE DEL GLUCOSIO BILANCIO ENERGETICO DELL’OSSIDAZIONE DEL GLUCOSIO Il ruolo degli enzimi deidrogenasi Le deidrogenasi catalizzano l’ossidazione di centinaia di composti operando con specifici coenzimi chiamati NAD, NADP, FAD che possono andare incontro a ossidazioni e riduzioni reversibili trasportando H+ ed elettroni e- tra le vie metaboliche. Tali coenzimi passano alternativamente dalla forma ossidata a quella ridotta quando acquistano elettroni NAD+ NADH + H+ NADP+ NADPH FAD FADH2 Il NAD è usato nella respirazione cellulare mentre il NADP è usato nella fotosintesi. Il ruolo del NAD nel metabolismo • Nel metabolismo energetico interviene un coenzima che può presentarsi in due forme chiamate NAD+ e NADH. • In presenza di idrogeno e di un donatore di elettroni, il NAD+ si trasforma in NADH, che contiene più energia. La fermentazione: un percorso alternativo • In assenza di ossigeno, la fermentazione rigenera NAD+ partendo dal NADH, in modo da mantenere attiva la via della glicolisi. • È utilizzata da organismi anaerobici e dalle cellule muscolari sottoposte a sforzi molto intensi. Rispondi 1. Qual è la funzione svolta dalla piruvato deidrogenasi? 2. Qual è la funzione della catena respiratoria? 3. Qual è il bilancio energetico dell’ossidazione del glucosio? 4. Che cosa sono le vie cataboliche? 5. Qual è il ruolo metabolico del NAD? 6. Che differenza esiste tra il processo aerobico e quello anaerobico di ossidazione del glucosio? • Che cosa distingue la fase endoergonica e la fase esoergonica della glicolisi? 7. Che cosa si intende per fosforilazione a livello del substrato? 8. Qual è la funzione metabolica della fermentazione? substrato? Qual è la funzione metabolica della fermentazione? A C T I V E L E A R N I N G A C TI V E L E A R NI N G Scegli le parole L’anabolismo / Il catabolismo è l’insieme dei processi biosintetici ed endoergonici. Una specie chimica che si ossida / si riduce trasferisce atomi di idrogeno a una specie che si ossida / si riduce. Ora tocca a te In passato la pellagra era diffusa tra chi si cibava solo di polenta, mentre era quasi assente in Sud America, dove il mais era consumato come tortillas. Spiega questa differenza con i dati disponibili in Rete. DATI IN AGENDA Lattosio, no grazie