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CATENA RESPIRATORIA O FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA

Il catabolismo consiste con l'ossidazione del glucosio ad anidride carbonica. È un processo

esoergonico che richiede energia e ossigeno. Accanto al glucosio vi sono 6 molecole di ossigeno

vi è l'acqua. All'interno di questa reazione si puo’ osservare una specie

molecolare e accanto alla CO 2

che si ossida e una che si riduce: il glucosio si ossida (il numero di ossidazione aumenta, vi è un

incremento di ossigeno e una perdita di elettroni e di idrogeno). Se vi è un guadagno di idrogeni e

elettroni con perdita di ossigeno allora la sostanza si sta riducendo.

La respirazione cellulare o fosforilazione ossidativa si localizza all'interno del mitocondrio, piu nello

specifico a livello delle membrane mitocondriali. Il ciclo di Krebs avviene all'interno della matrice

del mitocondrio.

L'ossidazione del glucosio ad anidride carbonica avviene a seguito di molti passaggi. In questa serie

di passaggi, è vero che c'è un trasferimento di elettroni, ma non avviene direttamente; avviene tramite

coenzimi particolari che sono NAD e FAD. Il Nad durante questi processi, si trova allo stato ossidato,

si mette in rapporto con un coenzima ossido-riduttivo, e a lui vengono trasferiti gli elettroni. Nella

respirazione cellulare cosi come in tutti i processi ossido-riduttivo che avvengo nell'organismo ci

devono essere dei coenzimi disposti ad accettare e dare elettroni. I coenzimi si staccano dall'enzima

e si possono spostare dove sono necessari. In generale nel processo di respirazione cellulare il NAD

+

si associa ad alcuni di questi coenzimi e riceve elettroni: da NAD si passa a NADH + H (Nad + 2H

+

→ Nadh + H + ). Per quanto riguarda il FAD, a differenza col Nad, non puo muoversi liberamente ma

si trova più bloccato nella struttura dell'enzima stesso. Il Fad riceve e dona elettroni; quando riceve

a FADH2 (Fad + 2H → FADH

passa da FAD ).

2

A questo punto NAD (libero) e FAD (legato all'enzima) si avvicinano alle membrane dei mitocondri

e dare inizio al processo di trasferimento di elettroni alla catena respiratoria. La catena respiratoria

è data dall'insieme di molecole o meglio di proteine che hanno la funzione di ossido-riduzione e

formano dei complessi enzimatici sulle membrane mitocondriali (1,2,3,4). Questi complessi hanno

azione di ossido-riduzione: ricevono elettroni dal Nad e Fad e successivamente trasferiscono questi

elettroni all'ossigeno molecolare che viene trasformato in acqua. Durante questo processo si sviluppa

una certa quantità di energia. Il passaggio da Nad e Fad all'ossigeno molecolare avviene

un ΔG molto negativo).

spontaneamente e si sviluppa energia (si ottiene

Ogni volta che un Nadh trasferisce elettroni vi sarà la formazione di 3 molecole di atp. Per il fadh2

se ne formeranno 2 molecole di atp.

COMPLESSI ENZIMATICI

Nei complessi 1,2,3,4 ci sono i citocromi che sono proteine che possono svolgere le reazioni di

in quanto all'interno hanno uno ione ferro che puo’ dare o ricevere elettroni (passa

ossido-riduzione

dallo stato di ossidazione 3+ e 2+).

Il nad, una volta arrivato al livello della membrana, trasferisce i suoi elettroni al complesso 1. Dal

complesso 1, attraverso il coenzima Q o ubichinone, gli elettroni si possono trasferire al complesso

3. Al complesso 2 arriva il FAD che però non arriva direttamente perchè è attaccatto ai suoi enzimi.

Quindi arriva tutto l'enzima al complesso 2 e trasferisce i suoi elettroni. Questi elettroni che vengono

dal complesso 1 e 2, attraverso l'ubichinone, arrivano al complesso 3 e dal complesso 3 poi

successivamente si arriva al complesso 4 che puo’ catalizzare il trasferimento di questi elettroni

sull'ossigeno molecolare e formare acqua. Durante questi trasferimenti di elettroni vi è liberazione di

energia che puo’ essere recuperata dalla catena respiratoria. La catena, a livello del complesso 1, 3, 4,

contiene molecole canali che possono far passare dei protoni contestualmente attraverso la membrana.

Gli elettroni quindi si muovono sulla e dentro la membrana e quando vi è il passaggio di questi

elettroni contestualmente avviene a livello di questi complessi, l'apertura di canali e viene pompato

un protone dalla matrice mitocondriale allo spazio intermembrana. Si sta trasformando quindi un

potenziale ossido-riduttivo in un potenziale elettrochimico perchè si sta creando un gradiente di

protoni che è un gradiente elettrico. La cellula a questo punto sfrutta questo potenziale in quanto ci

sono dei particolari enzimi che si trovano a livello della membrana che si chiamano atpasi che

fondamentalmente sono delle atpsintetasi; questi enzimi sfruttano questo gradiente per produrre atp

a partire da adp e pi. Hanno anche loro all'interno un canale e i protoni possono spontaneamente

passare mentre prima venivano pompati controgradiente. Nel momento in cui passano

spontaneamente creano un cambiamento di conformazione e questo genera il legame fosforico tra

adp e pi. L'ubichinone puo’ trasportare due elettroni, mentre i citocromi trasportano un solo elettrone

alla volta.


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filo4

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze motorie
SSD:
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher filo4 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biochimica e biochimica applicata e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Parthenope - Uniparthenope o del prof Arcone Rosaria.

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