Riassunto esame Biochimica agraria e fisiologia delle piante coltivate, Prof. Prinsi Bahkti, libro consigliato Fondamenti di biochimica, Loredano Pollegioni

FASE AEROBICA FASE AEROBICA

● FERMENTAZIONE LATTICA ● DECARBOSSILAZIONE DEL PIRUVATO

● FERMENTAZIONE ACIDA ● CICLO DI KREBS

● FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA

FASE ANAEROBICA

avviene nel citoplasma

N.B: le fermentazioni permettono alla cellula di rigenerare NAD⁺, che è

essenziale per mantenere la produzione di ATP attraverso la glicolisi anche in

assenza di ossigeno.

FERMENTAZIONE LATTICA:

scopo: riformare il NAD ossidato (NAD+) necessario nella glicolisi con scarto di

acido lattico

Nella fermentazione lattica, il piruvato si trasforma in acido lattico. Questa

trasformazione avviene attraverso una reazione di riduzione per mezzo

dell’ enzima lattato deidrogenasi, in cui il piruvato riceve elettroni dal

NADH, rigenerando il coenzima NAD+ e rilasciando come scarto acido

lattico . Piruvato + NADH = Acido Lattico + NAD+

FERMENTAZIONE ALCOLICA:

1. il piruvato grazie all’ enzima piruvato decarbossilasi diventa acetaldeide con la perdita di 1 molecola di

CO2

1 piruvato = 1 Acetaldeide e 1 CO2 (x2 molecole di piruvato)

2. Una volta persa la molecola di acqua l’acetaldeide andrà a ossidare il NADH diventando NAD+, e lo

scarto della reazione sarà etanolo (alcol etilico) (Questa riduzione è catalizzata dall'enzima alcol

deidrogenasi) L'equazione chimica generale per questa reazione è:

→

Acetaldeide + NADH Etanolo + NAD

Piruvato

↓→- CO2 (piruvato decarbossilasi

acetaldeide

↓→ + NAD+ (alcol deidrogenasi)

etanolo

N.B Perché il passaggio da piruvato ad acetaldeide? La decarbossilazione del piruvato in acetaldeide comporta

la liberazione di una molecola di anidride carbonica (CO2). Questo processo contribuisce a ridurre il numero di

atomi di carbonio nella molecola, generando una molecola più leggera che sarà successivamente ridotta ad

etanolo. Questo può essere rilevante per l'efficienza complessiva del processo

FASE AEROBICA

avviene nei mitocondri

DECARBOSSILAZIONE DEL PIRUVATO (sintesi di ACETIL-CoA )

Decarbossilazione: La decarbossilazione è un processo in cui viene rimosso un gruppo carbossilico (CO2) da

una molecola

il piruvato perde un carbonio (-1C) sotto forma di CO2, si annette all’ enzima -CoA e così facendo si trasforma

in ACETIL-CoA pronto per entrare nel ciclo di krebs (con soltanto 2 carboni derivanti dalla glicolisi)

→

(acetile: gruppo formato da due carboni) sempre x2

fasi:

1. il piruvato entra nel mitocondrio grazie una proteina di trasporto che utilizza ATP

↓

2. piruvato:

↓ L’enzima piruvato deidrogenasi trasforma il piruvato in acido acetico tramite la riduzione di un

NAD+ che diventa NADH con la perdita di una CO2

3. acido acetico

↓l’acido acetico andrà a legarsi al coenzima Coa e andrà e formerà

4. acetil-CoA (x2)

↓

↓

↓

CICLO DI KREBS (ciclo dell’acido citrico) (pdf 6)

● Avviene nei mitocondri (matrice mitocondriale)

● un sistema navetta porta il NADH prodotto dalla glicolisi nel citoplasma nei mitocondri

● al termine avremo più o meno 36 ATP

● ricorda sempre x2

→

NAD+ NADH: Il NAD+ è la forma ossidata, priva di elettroni, mentre il NADH è la forma ridotta

contenente un paio di elettroni (+ elettroni = + energia)

→

FAD FADH2: Quando il FAD accetta un paio di elettroni e due protoni, diventa FADH2, la sua

forma ridotta

● Fasi:

Essendo un ciclo, durante l’ultimo step del ciclo di krebs (ossiacelato) avanzeranno 4C, che andranno

nuovamento ad unirsi a una nuova molecola di acetil CoA(2C) entrata nel ciclo (cosi da avere appunto

un ciclo continuo)

quindi:

1. ossalacelato (4C) + acetil- coA (2C)

↓citrato sintasi: l’acetil perde l’enzima CoA e diventa citrato

2. il citrato (6C)

↓aconitasi: perdita di H2O

3. Cis- aconitato (6C)

↓ riprende la molecola di H2O subito dopo e si viene a formare

4. isocitrato (6C)

↓isocitrato deidrogenasi: produzione di un NADH e perdita di un C tramite CO2

→α-Chetoglutarato+

Isocitrato + NAD+ NADH -CO2

Ⲁ-chetoglutarato

5. (5C)

↓Ⲁ-chetoglutarato deidrogenasi: sempre produzione di un NADH e CO2 ovvero

produzione di energia e perdita di un C diventando

6. succinil-CoA

↓ succinil-Coa sintasi: Produzione di GTP (simile all’ATP) aggiungendo al GDP un gruppo

fosfato GDP + g.f. = GTP

7. succinato (4C)

↓ succinato deidrogenasi: formazione di una molecola di FADH2 togliendo due atomi di H

dal succinato e aggiungendoli al FAD

FAD + 2H = FADH2

8. fumarato (4C)

↓ fumarasi il Fumarato si addiziona all'acqua formando il

9. il malato (4C)

↓ malato deidrogenasi: con l’aggiunta di acqua e la sua successiva ossidazione, andremo

a produrre NADH →

Malato + NAD+ Ossalacetato + NADH

→

10. ossalacetato (4C) rinizia il ciclo riunendosi all acetil- Coa

due molecole di piruvato formano:

- 4 CO2

+ 6 NADH

+ 2 FADH2

+ 2 GPT

Fosforilazione ossidativa

avviene in contemporanea con il ciclo di krebs nel mitocondrio

La Fosforilazione ossidativa è il trasferimento dei 6 NADH e i 2 FADH2 prodotti nel ciclo di krebs sulla membrana del

mitocondrio e andranno a trasferire l’energia che trasportano, all’ ATP

Quindi, in sostanza, NADH e FADH₂ fungono da trasportatori di elettroni, consegnando elettroni alla catena di trasporto

degli elettroni, e l'energia liberata durante questo processo viene utilizzata per sintetizzare ATP attraverso la

fosforilazione ossidativa

● dove avviene: avviene sulla membrana interna del mitocondrio

● chi permette tutto questo: complessi enzimatici ovvero proteine

FASI: alla fine avremo più o meno 36 molecole di ATP

1. complesso I: complesso NADH deidrogenasi, un complesso di grande dimensioni con una forma a L e un

braccio all’interno della matrice mitocondriale che pompa protoni dall’interno della matrice al di fuori.

il NADH entra all’ interno del primo enzima (NADH deidrogenasi) ) che lo ossida perdendo due

elettroni e producendo NAD+ e 2e ( il NAD+ tornerà o nella glicolisi o nel ciclo di krebs)

↓

2. Complesso II (succinato deidrogenasi): stessa cosa vale per il FADH2 che entra nella catena di trasporto

degli elettroni ossidandosi e diventando FAD+. Questo complesso non pompa protoni e gli elettroni

proseguiranno attraverso il cenzima ubichinone (Q9)

↓

3. Gli elettroni del complesso I e II continueranno il percorso verso coenzima Q (Ubichinone) e

successivamente verso il complesso III

↓

4. Complesso III (citocromo Bc1): gli elettroni entrando (riducendo) e uscendo (ossidandosi)

continuamente dagli enzimi creano una “pompa protonica” che continuerà a introdurre H+ (protoni)

nella membrana

↓

5. citocromo C : Il citocromo c coenzima che funge da trasportatore di elettroni tra il complesso III

(citocromo Bc1) e il complesso IV (citocromo c ossidasi) nella catena di trasporto degli elettroni. Durante

questo processo, il citocromo c accetta elettroni dal complesso III e li trasporta al complesso IV,

↓

6. complesso IV: arrivate al termine della catena l’ultimo enzima (citocromo c ossidasi)unisce la molecola

di O (troviamo O2) con i due elettroni e gli H+ all’interno del ciclo, andando a formare H2O

N.B. se il corpo non ha abbastanza ossigeno questo processo si blocca e quindi si passerà alla

fermentazione

↓

7. Con il passaggio degli elettroni e il continuo pompaggio di ioni H+ all’ interno della membrana, si avrà

un aumento di concentrazione tale che

↓

8. arriviamo all'ultimo passaggio: gli H+ iniziano a spingere per andare dall’altro lato, per passare passano

attraverso una pompa protonica (ATP sintasi) che immagazzina l’energia prodotta e produce ATP (ADP +

g.f)

N.B: il FADH2 ha lo stesso procedimento

LO SPETTRO D’AZIONE DELLA FOTOSINTESI PDF 8-9

Lo spettro d'azione della fotosintesi si riferisce alla capacità delle piante di assorbire la luce in diverse

lunghezze d'onda per svolgere il processo di fotosintesi.

N.B: : Le piante assorbono la luce principalmente attraverso i pigmenti fotosintetici noti come clorofille.

Lunghezze d'onda assorbite: Le piante assorbono la luce principalmente nelle regioni del blu e del

rosso (tra 400 nm e 700 nm) dello spettro elettromagnetico e riflettono la luce del verde.

Spettro d’azione: mostra i picchi di assorbimento delle diverse lunghezze d'onda e rivela quali

lunghezze d'onda sono più efficaci nell'attivare il processo fotosintetico.

LA FOTOSINTESI CLOROFILLIANA

le piante sono fotoautotrofi: cioè in grado di sintetizzare molecole organiche partendo da sostanze inorganiche

(autotrofi) sfruttando la luce (foto)

Perché le piante hanno bisogno del glucosio per sopravvivere nonostante abbiano energia?

1. il glucosio è una fonte di energia immediatamente disponibile per le piante quando la luce solare non è

disponibile

2. Il glucosio è una forma di zucchero trasportabile che può essere trasportata attraverso la pianta per fornire

energia e materiale di costruzione alle diverse parti della pianta

3. Riserva energetica: Il glucosio può essere convertito in amido o altri carboidrati di riserva e immagazzinato nei

tessuti della pianta

● →

formula: 6CO2 + 6H2O + energia solare C6H12O6 + 6O2

→

anidr. carbonica + acqua + luce glucosio + ossigeno

● organi: cloroplasto

○ doppia membrana

○ il DNA del cloroplasto serve per produrre solo proteine del

cloroplasto

○ hanno una doppia membrana (come il mitocondrio) su cui

→

avvengono tutti i processi fotosintetici

○ parti del cloroplasto

■ stroma: citoplasma del cloroplasto

■ tilacoide: cerchi verdi impilati

■ grani: insieme di tilacoidi

■ lume: citoplasma dei tilacoidi

● Clorofilla coinvolta:

La clorofilla è un pigmento fotosintetico. Ne esistono di due tipi:

○ clorofilla a: La clorofilla a è più abbondante e svolge un ruolo più centrale nella

fotosintesi (Assorbe luce blu (attorno a 430-450 nm) e la luce rossa (attorno a

640-680 nm).

○ clorofilla b: agisce come aiutante alla clorofilla a

● che cos'è l’ATP:

ATP= ADP + gruppo fosfato:

L’ adenosina difosfato è una molecola che ha già gruppi fosfato due gruppi funzionali,

che con l’aggiunta di un ulteriore gruppo fosfato diventa ATP, nel legame tra i fosfati

viene conservata energia

● che cose il NADP+:

non è altro che il NAD con un fosfato in più

NADP+ = NADPH + H+

quando il NADP prende due elettroni diventare NADPH ridotto, quando li perderà sarà

NADP ossidato

N.B: NADPH è carico, quin