Biologia animale - fasi del metabolismo cellulare

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 dai 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-): l'ATP viene sintetizzato dall'ATP sintasi, utilizzando il gradiente protonico formato dagli elettroni ad alta energia ottenuti dall'ossidazione del glucosio e passa attraverso la 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. GLICOLISI La glicolisi avviene nel citosol ed è una complessa sequenza di 10 reazioni, di cui 7 sono reversibili e 3 irreversibili. Durante queste 10 tappe, una molecola di glucosio viene convertita in due composti a 3 atomi di carbonio chiamati piruvato. Se dovessimo far avvenire in una sola reazione la reazione tra glucosio e ossigeno, questa richiederebbe un'energia di attivazione per avvenire. Per metabolizzare il glucosio, la cellula divide

Il metabolismo in tante reazioni ha una energia di attivazione molto più bassa. Non solo, quell'energia libera che è presente nelle reazioni può essere accumulata nei coenzimi che entrano nella catena di trasporto per dare ATP.

In presenza di ossigeno, la glicolisi porta alla respirazione aerobia.

Fase 1. Il risultato netto delle prime 3 reazioni è la conversione di una molecola non fosforilata (glucosio) in una molecola doppiamente fosforilata (fruttosio-1-6-difosfato). Ciò richiede il trasferimento di due gruppi fosfato dall'ATP al glucosio.

La prima reazione di fosforilazione del glucosio è catalizzata dall'enzima esochinasi e il glucosio si trasforma in glucosio-6-fosfato. Il gruppo carbonilico dell'atomo di carbonio 1 non può essere fosforilato altrettanto facilmente quanto il gruppo ossidrilico del carbonio 6.

Nella seconda reazione, il glucosio-6-fosfato viene trasformato in fruttosio-6-fosfato, che ha un...

gruppo ossidrilico sull'atomo di carbonio1. Questo gruppo ossidrilico può essere fosforilato nella terza reazione, dando origine al fruttosio 1-6- bisosfato. Questa reazione è catalizzata dalla fosfofructochinasi 1.

Nella quarta reazione, il fruttosio-1-6-bifosfato viene convertito grazie all'enzima aldolasi in due composti a 3 atomi di carbonio: il diidrossiacetonefosfato e la gliceraldeide 3 fosfato.

Fin ora, la resa energetica è stata negativa: nella Fase 1 sono state consumate 2 molecole di ATP per ogni molecola di glucosio.

REAZIONI DELLA GLICOLISI le ho sugli appunti

Formula piruvato da imparare

Pi fosfati inorganici -> Delta G di reazione più alto di quello richiesto per la sintesi di ATP

Glucosio non è presente nelle cellule in grandi quantità come monosaccaride libero, si trova come forma di polisaccaridi di deposito (Amido nelle piante e glicogeno negli animali).

Amido e glicogeno sono polimeri insolubili in acqua e NON

sovraccaricano la limitata capacità cellulare per i soluti. Questi polimeri vengono mobilizzati attraverso una scissione fosfolitica.

GLUCONEOGENESI

Le cellule sono anche in grado di sintetizzare zuccheri e polisaccaridi.

Processo inverso alla glicolisi

La gluconeogenesi è il processo di sintesi del glucosio a partire da precursori a 3/4 atomi di carbonio. 7 reazioni della gluconeogenesi avvengono per reazioni inverse alla glicolisi, viene utilizzato lo stesso enzima. Le restanti irreversibili avranno enzimi diversi.

GRASSI COME FONTE DI ENERGIA

L'acido grasso è di natura idrofobica, quindi per trasportarla nel sangue abbiamo bisogno di trasportatori. Abbiamo una lunga catena di acidi grassi coniugata al coenzima A. Noi dobbiamo arrivare a produrre acetil coenzima A. Questa molecola subisce diversi passaggi enzimatici e produce una molecola di acetil co A. All'estremità produrrà l'acetil coA, poi libererà l'acile, che sarà

più corto di due atomi dicarbonio (due li ho legati all'acetil coA). Se ho un acido grasso di 22 atomi di carbonio quanti acetil co A produco? 11. Da una molecola di glucosio quanti piruvati ottengo? 2, poi quanti acetil co A ottengo? 2. Lo zucchero è più facilmente utilizzabile, ma il grasso è più energetico.

DOMANDA ESAME

Ciclo di krebs. La cosa fondamentale è che ha prodotto coenzimi ridotti, fondamentali per la catena di trasporto degli elettroni. Catena di trasporto per produrre energia che mi serve per pompare protoni dalla matrice allo spazio intermembrana. Nella seconda fase c'è l'ATP sintasi che sfrutta il gradiente protonico per produrre energia per sintetizzare le molecole di ATP. Siamo nella membrana mitocondriale interna, quella che ha le creste per aumentare la superficie perché più catene di trasporto ho più produco ATP. NADH E FADH sono molecole in grado di donare elettroni. Essi cedono gli elettroni ai complessi 2 Flavoproteine.

citocromi, atomi di rame, proteici. I trasportatori sono di 5 tipi: ubichinone, proteine ferro-zolfo

Flavoproteine: sono in grado di passare dallo stato ossidato allo stato ridotto

Citocromi: proteine che contengono i gruppi eme, hanno atomi di ferro che anche in questo caso possono passare dallo stato ossidato a ridotto

Tutti i citocromi, ad eccezione di C, sono proteine integrali di membrana cioè attraversano interamente la membrana mitocondriale interna. Il citocromo C è una proteina periferica, quindi non la attraversa

Atomi di rame: inseriti in un complesso proteico in membrana accettano e donano un singolo elettrone alla volta alternandosi tra gli stati di ossidazione Cu+ e Cu2+

Ubichinone o coenzima Q: molecola liposolubile contenente una lunga catena idrofobica è capace di accettare e donare due elettroni e due protoni. È in grado di diffondere lateralmente la membrana

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)