Biologia animale - Programma completo

GRASSI COME FONTE DI ENERGIA

I grassi sono immagazzinati sotto forma di trigliceridi. Questi trigliceridi andranno quindi incontro all'idrolisi. Ogni molecola viene demolita staccando due unità alla volta, producendo AcetilCoA nei mitocondri. (AcetilCoA ha 2 atomi di Carbonio legati al Coenzima A)

β-Ossidazione: quando sono liberati gli acidi grassi, inizia il processo di β-ossidazione, che nel bilancio finale ha liberato 15 AcetilCoA.

L'AcetilCoA viene processato in un ciclo a 8 stadi che lo trasforma in ossalacetato. Nel primo step diventa citrato e prende 1 NADH e 1 CO2, nel secondo c'è una catena a 8 stadi:

1. AcetilCoA diventa OSSALACETATO e da 2 atomi di carbonio passa a 4.
2. Citrato (6 Atomi di Carbonio).
3. ISOMERASI trasforma CITRATO in ISOCITRATO.
4. DECARBOSSILAZIONE OSSIDATIVA per mezzo di enzima ISOCITRATO DEIDROGENASI. Perde 1 NADH e 2 CO2 e viene trasformato in 2α-CHETOGLUTONATO (5 atomi di carbonio).
5. DEIDROGENASI effettua un'altra decarbossilazione.

Si perde un atomo di carbonio e si lega con AcetilCoA. Si ottengono 4 atomi di SuccinoCoA. Un'altra NAD+ si trasforma in NADH. 6. SINTASI rompe il legame con il Coenzima A, liberando energia per il GTP. Si ottiene il SUCCINATO. 857. DEIDROGENASI trasforma il succinato in FUMARATO, che a sua volta viene convertito in MALATO. 8. DEIDROGENASI trasforma MALATO in OSSALACETATO. BILANCIO FINALE DEL CICLO DI KREBS Si ottengono 2 CO2 + FADH2 + 3 NADH + GTP per ogni AcetilCoA nel ciclo. Il passaggio degli elettroni avviene nella membrana mitocondriale interna (come vedremo nel capitolo successivo degli appunti, ma che corrisponde ai capitoli 7 e 8 del libro BECKER, che ha preferito trattare le membrane prima del metabolismo energetico). Quando gli elettroni vengono trasferiti, si ottiene energia per ioni idrogeno dalla matrice a membrana. 1. Gli elettroni passano per una catena di trasporto a DUE fasi nel mitocondrio. Un gradiente ionico accumula energia degli ioni/protoni H+ nella membrana. ELETTRONI SCENDONO PER

LA CATENA E AL PASSAGGIO E’ASSOCIATA L’ENERGIA.

2. I protoni rifluiscono secondo il loro gradiente elettrochimico attraverso un complesso chiamato ATP sintasi che catalizza la sintesi di ATP da ADP e fosfato inorganico (Pi) attraverso una reazione che richiede energia. (Accoppiamento chemiosmotico)

Tutta l’energia data dalla degradazione dei nutrienti si accumula nelle molecole di trasporto attivate.

½ →NADH + H+ + O NAD+ + H O2 20ΔG = - 52,4 kcal/mol 86

La catena di trasporto di elettroni è localizzata nella membrana mitocondriale interna. Ogni catena comprende 40 proteine raggruppate in complessi proteici. CI SONO 5 TRASPORTATORI DI ELETTRONI:

• Flavoproteine
• Citocromi
• Atomi di Rame
• Ubichinone o Coenzima Q
• Proteine Fe-S

L’accettore finale di elettroni è l’ossigeno che libera CO .2

Polipeptide legato a due gruppi simili. FAD (flavina FLAVOPROTEINE adenina dinucleotide) e FMN (flavina mononucleotide) sono capaci di accettare

e cedere 2 elettroni e 2 protoni. 3+Proteine con gruppo EME. Il ferro qui può passare da FeCITOCROMI 2+a Fe . Presenti citocromo di tipo A, B e C (a, a , b, c, c ). I3 1citocromi sono proteine di membrana, il c è una proteinaperiferica e non fa parte di un grande complesso ma puòdiffondersi nel piano della membrana.Inseriti in un complesso proteico, accettano e donano unATOMI DI RAME +singolo elettrone alla volta alternandosi tra stati Cu e3+Cu .Quando il NADH e il FADH escono dal ciclo, donano i loroUBICHINONE 2elettroni ai complessi proteici e si ossidano Questi(Coenzima Q) complessi sono disposti in ordine di potenziale redoxcrescente, inversamente per l'affinità elettronica.FASI DELLA CATENA DI TRASPORTO -E1. I primi elettroni donati sono del NADH (2e-) grazie a NADHdeidrogenasi.2. NADH Deidrogenasi ci dà il COENZIMA Q (CoQ)873. NADH e FADH donano e- a 2 trasportatori diversi che convoglianonel coenzima Q.4. FADH dona al succinato

deidrogenasi 2e- che vanno al coenzimaQ.5. Gli elettroni passano nel complesso citocromico b, c, u, dalcomplesso citocromo C all'ossigeno respirato.Dal complesso 1 vengono spostati 4 elettroni, dal 2 nessuno perchè è delFADH , dal complesso 3 altri quattro protoni e dal complesso 4 due2protoni.PER OGNI NADH vengono spostati 10 protoni.Questa differenza di potenziale tra i due lati della membrana(GRADIENTE ELETTROCHIMICO) fornisce energia per la sintesi di ATP.Essendo le membrane idrofobe, i protoni sono bloccati nella cellula.Intervengono qui le PORASI (proteine ponte che creano passaggio diprotoni nella membrana).Per passare dalla matrice alla membrana, ATP Sintasi, formata da duesubunità F e F .0 1Ancorata alla membrana, ha delle componenti fisse e altre mobili. Ha aF0 sua volta 3 subunità A, B e C.
 A permette il passaggio di protoniF B è un ponte fra F e 10 C ha 10 subunità ad anello α βSi trova nella matrice ed

è formata da 3 subunità e 3 subunitàF1 β sono subunità catalitiche che esistono in 3 conformazioni, lassa,stretta e aperta. (rispettivamente L, T e O)ATP prodotto si trova nella matrice e per uscire dal mitocondrioattraverso un trasportatore che trasporta 2 molecole in 2 direzioniopposte (esce ATP e entra ADP). 88I 4 COMPLESSI PROTEICII. NADH deidrogenasiII. Succinato deidrogenasiIII. Complesso Citocromo b-c1IV. Complesso della citocromo c ossidasiOgni complesso contiene ioni metallici e gruppi chimici che formano unavia di attraversamento per gli elettroni e sono sede delle POMPEproteiche. NADH Deidrogenasi: 2e- da NADH a Coenzima Q. LaCOMPLESSO 1 deidrogenasi è costituita da FMN che ossida NADH,proteine Fe-S e molecole di ubichinone.Citocromo b-c: trasferimento di elettroni da ubichinolo aCOMPLESSO III citocromo c.Trasferimento di elettroni dal citocromo e ridottoCOMPLESSO IV all’ossigenoPer ogni molecola di O ridotta, 8 protoni sono

presi nella2matrice e 4 vengono pompati nello spaziointermembrana.

TRASPORTO DI ELETTRONI DEL FADH₂

Il cambiamento dei potenziali redox tra 2 trasportatori è proporzionaleall'energia libera ricacciata al trasferimento di un elettrone.

Composto da 4 subunità. 2 idrofobe ancorate nellaCOMPLESSO II membrana, 2 idrofile con enzima SUCCINATODEIDROGENASI.È una via a bassa energia per trasportare e- dal succinato al FADH₂all'ubichinone. Questo passaggio non è accompagnato da traslocazionedi protoni.

1 NADH ci dà 3 ATP. 1 FADH ci dà 2 ATP (senza NADH deidrogenasi).

L'energia liberata dal trasferimento e- va al pompaggio di protoni H+oltre la membrana. Si genera un gradiente pH di H+ (matrice con pH 7.5-8 quindi neutro-basico, spazio intermembrana con pH 7, quindi neutro).

P MOTENZIALE DI EMBRANALato interno è carico negativamente e il lato esterno è caricopositivamente.

F -ORZA PROTON MOTRICEIl gradiente favorisce il riflusso

di seguito) che producono ATP e NADH. Il piruvato viene poi convertito in acetil-CoA, che entra nel ciclo di Krebs. 2. CICLO DI KREBS (o ciclo dell'acido citrico): il ciclo di Krebs è una serie di reazioni che avviene nella matrice mitocondriale e produce ATP, NADH e FADH2. Questi coenzimi ridotti vengono utilizzati nella catena di trasporto degli elettroni. 3. CATENA DI TRASPORTO DEGLI ELETTRONI: la catena di trasporto degli elettroni è una serie di complessi proteici che si trovano nella membrana mitocondriale interna. Questi complessi trasferiscono gli elettroni dai coenzimi ridotti (NADH e FADH2) all'ossigeno, generando un gradiente di protoni attraverso la membrana. 4. ATP SINTASI: l'ATP sintasi è un complesso proteico che si trova nella membrana mitocondriale interna. Utilizza il gradiente di protoni generato dalla catena di trasporto degli elettroni per sintetizzare ATP. 5. PRODUZIONE DI ATP: l'ATP prodotto durante la fosforilazione ossidativa viene utilizzato come fonte di energia per le reazioni cellulari. In sintesi, il processo di produzione di ATP nelle cellule avviene attraverso la glicolisi, il ciclo di Krebs, la catena di trasporto degli elettroni e l'ATP sintasi. Questo processo è essenziale per il funzionamento delle cellule eucariotiche, compreso quello umano.

A pagina 10). Il piruvato90ottenuto alla fine della glicolisi viene ulteriormente ossidato. Sullibro, questo stadio è approfondito da pagina 207 a pagina 221.

2. Il piruvato è ossidato a formare AcetilCoA.

3. AcetilCoA entra nel CICLO DI KREBS (O ciclo dell'acido citrico), il ciclo dell'acido citrico ossida AcetilCoA a CO . Questo stadio è approfondito da pagina 224 234.

4. Catena di trasporto di elettroni: trasporto da parte dei coenzimi ridotti a ossigeno, accoppiato al trasporto attivo (pompaggio) di protoni attraverso la membrana.

5. Il TRASPORTO ATTIVO genera un gradiente elettrochimico di protoni nella membrana, l'energia è utilizzata per guidare la sintesi di ATP nella fosforilazione ossidativa.

Da integrare fino a pagina 266. 913.

3. Membrane e Trasporti

3.1 La MEMBRANA PLASMATICA

La membrana plasmatica è una struttura che racchiude all'interno della cellula tutte le sostanze e gli organelli utili alla vita della cellula stessa.

A livello dellacellula ci sono altri tipi di membrana, ad esempio quelli che rivestono gli organelli.

• Racchiude ciò che è utile alla vita della cellula e si comporta come barriera selettiva: controlla ciò che entra e ciò che esce dalla cellula.
• Trasporto: permette ingresso e fuoriuscita delle sostanze
• Mantiene adeguate le condizioni chimiche nella cellula
• Fornisce un sito per le reazioni che avvengono difficilmente in ambiente polare
• Contribuisce alla trasduzione del segnale (che la cellula riceve dall'esterno)-> ad esempio i segnali di protezione, di proliferazione e di differenziamento.

La membrana deve indurre una risposta. I messaggi agiscono sulle proteine presenti a livello della membrana.
A mosaico perché non è composta in modo omogeneo dalle stesse molecole. Fluida perché non è statica.
È di natura principalmente lipidica ma ci sono anche proteine e carboidrati. DOPPIO STRATO FOSFOLIPIDICO: i

I principali lipidi sono i fosfolipidi. Possiamo vedere qui le code apolari che si dispongono verso l'interno per ridurre al minimo l'interazione con l'acqua. Le teste polari si posizionano verso l'ambiente acquoso, cioè il citosol e tutto l'ambiente extracellulare. Le proteine che attraversano il doppio strato sono