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Processi metabolici nel mitocondrio

(1) Decarbossilazione ossidativa del piruvato
Il piruvato entra nel mitocondrio e perde una molecola di CO2, subendo contemporaneamente un'ossidazione. Il piruvato si trasforma in un gruppo acetile (2C) che si lega a un composto chiamato ciclo di Krebs, Coenzima-A (CoA). Si forma così l'AcetilCoA, che entra nel ciclo di Krebs, producendo una molecola di NADH. (2) Ciclo di Krebs
È una serie di reazioni in cui il gruppo acetile (2C) si lega all'acido ossalacetico (4C), formando una molecola di acido citrico (6C). Ogni "giro completo" del ciclo porta alla formazione di 1 ATP, 3 NADH e 1 FADH2. La glicolisi e il ciclo di Krebs non richiedono ossigeno, ma è necessario per l'ultima fase. (3) Catena respiratoria
È una catena di trasporto degli elettroni in cui l'energia contenuta nel NADH e nel FADH2, formati nella glicolisi e nel ciclo di Krebs, viene utilizzata per produrre ATP. L'ossidazione del NADH produce 3 ATP, mentre l'ossidazione del FADH2 produce 2 ATP. In questa catena, i citocromi fungono da...

trasportatori. È fondamentale la presenza di OSSIGENO perché è l'accettore finale e produce H2O.

GLICOLISI => 2 ATP
RESPIRAZIONE => 36 ATP
IN TOTALE NELLA DEMOLIZIONE DEL GLUCOSIO => 38 ATP

La cellula può ottenere energia per produrre ATP anche da molecole diverse dal glucosio, con la seguente priorità:

carboidrati —> lipidi —> proteine.

Queste sostanze vengono convertite in glucosio per poi entrare nella glicolisi o nel ciclo di Krebs.

In ASSENZA DI OSSIGENO le cellule ricorrono alla FERMENTAZIONE, processo che avviene nel citoplasma, in cui il piruvato prodotto dalla glicolisi viene ridotto dal NADH (che si ossida a NAD+) e convertito in:

• ACIDO LATTICO nella FERMANTAZIONE LATTICA
• ETANOLO (ALCOL ETILICO) + CO2 nella FERMENTAZIONE ALCOLICA.

In questi processi continui di regolazione del metabolismo, la coordinazione è garantita anche dagli ENZIMI ALLOSTERICI, che sono in grado di legarsi a molecole diverse dai substrati.

fungendo da ATTIVATORI / INIBITORI di enzimi. Molti farmaci devono la loro azione alla capacità di inibire specifici enzimi. Le penicilline inibiscono la transpeptidasi, enzima batterico coinvolto nella formazione della parete cellulare. IL BILANCIO TOTALE DELLA DEMOLIZIONE DEL GLUCOSIO È: C6H12O6 + 6O2 => 6CO2 + 6H2O + 686 kcal/mol La fotosintesi è una via ANABOLICA (ENDOERGONICA, richiede energia) => RIDUZIONE. L'ENERGIA LUMINOSA viene sfruttata per l'ORGANICAZIONE DEL CARBONIO, cioè per trasformare CO2 (composto INORGANICO) in GLUCOSIO (composto ORGANICO). Per compiere la fotosintesi, i vegetali assorbono CO2 e H2O per produrre

glucosio e O2.6CO + 6H O + 686 kcal/mol => C H O + 6O2 2 6 12 6 2LA FORMULA E’ L’ ESATTO CONTRARIO DI QUELLA DELLADEMOLIZIONE OSSIDATIVA (AEROBICA ) DEL GLUCOSIO.

Negli eucarioti la fotosintesi avviene nei CLOROPLASTI => organuli semiautonomi dotati di 2membrane nel quale interno vi sono TILACOIDI, che raccolti in pile formano la GRANA.L’ energia luminosa viene catturata dai pigmenti CLOROFILLA e CAROTENOIDI.tilacoidi.

FASE LUMINOSA => Avviene nei tilacoidi.La luce catturata dalla clorofilla viene trasformata in ATP e NADPH.

ciclo di Calvin,che si svolge nello stroma.

FASE OSCURA => Comprende una serie di reazioni dette ciclo di Calvin, che si svolge nello stroma. L’ ATP e il NADPH vengono utilizzati per ridurre CO2 e produrre GLUCOSIO. Per ssare una molecola di CO2 sono necessarie 3 molecole di ATP e 2 di NADPH. Per produrre una molecola di GLUCOSIO occorrono dunque 18 ATP e 12 NADPH. Sono dunque necessari 6 giri per ssare una molecola di glucosio.

4fi fi fi fiCICLO CELLULARENegli organismi pluricellulari alcune

cell divisione. Le CdK sono regolate da cicline, che sono proteine che aumentano e diminuiscono durante il ciclo cellulare. Le cicline si legano alle CdK e le attivano, permettendo loro di fosforilare altre proteine coinvolte nella divisione cellulare. Durante la fase G1, la cellula cresce e produce nuovi organelli. Durante la fase S, avviene la replicazione del DNA. Durante la fase G2, la cellula continua a crescere in preparazione per la divisione. Infine, durante la fase M, avviene la mitosi o la meiosi, a seconda del tipo di cellula. La durata del ciclo cellulare varia a seconda del tipo di organismo. Nei mammiferi, il ciclo cellulare dura tra le 18 e le 24 ore, mentre nei lieviti dura tra le 2 e le 3 ore. Tuttavia, alcune cellule, come i neuroni, non si dividono e rimangono bloccate nella fase G1. La morte cellulare può avvenire attraverso due processi: la necrosi e l'apoptosi. La necrosi è la morte causata da un processo patologico, mentre l'apoptosi è la morte programmata delle cellule. Per innescare i cambiamenti che portano alla fase S e quelli che danno il via alla mitosi, sono fondamentali le chinasi ciclina-dipendenti (CdK). Le CdK fosforilano altre proteine coinvolte nella divisione cellulare. La loro attività è regolata dalle cicline, che si legano alle CdK e le attivano.reazionecicline. Le CdK non sono sempre attive, ma a loro volta vengono attivate dalle cicline. Nelle cellule tumorali il meccanismo di regolazione è interrotto e la crescita avviene in modo incontrollato. Questo può essere dovuto all'eccesso di cicline o di cicline anomale. (La mitosi può essere indotta anche da fattori esterni come ORMONI o FATTORI DI CRESCITA). CROMOSOMA EUCARIOTE COMPLESSO DNA + PROTEINE = CROMATINA Le proteine più abbondanti sono gli ISTONI, piccole proteine cariche positivamente (basiche), che si legano al DNA, carico negativamente. Il DNA si avvolge attorno a 8 gruppi di istoni, formando i NUCLEOSOMI, le unità di base della CROMATINA. La quantità di DNA è identica in tutte le cellule di una specie, ma varia enormemente a seconda della specie. Cromosoma Ogni cromosoma umano è una molecola di DNA, che sarebbe lunga 3/4 cm. Con 46 cromosomi la lunghezza totale sarebbe di 2 m, che si riducono a 200 µm quando i cromosomi.raggiungono il massimo grado di condensazione.

1. MITOSI

All'inizio, i cromosomi che durante l'interfase sono desacralizzati, si condensano. Il DNA si è duplicato nella fase S e ogni cromosoma è quindi formato da 2 lamenti di DNA identici, chiamati cromatidi fratelli. Questi sono uniti in una regione chiamata centromero, mentre le estremità sono dette telomeri.

2. PROFASE

Il DNA si spiralizza e si condensa. I due centrosomi (contenenti la coppia di centrioli) migrano verso i lati opposti della cellula dando forma al fuso mitotico. Dai centrioli si diramano corti microtubuli.

3. METAFASE

I cromosomi si allineano sul piano equatoriale dopo aver aderito alle fibre del fuso tramite i cinetocori.

4. ANAFASE

I due cromatidi fratelli di ogni cromosoma si separano, grazie all'accorciamento delle fibre del fuso mitotico.

5. TELOFASE

Il fuso gradualmente scompare e i cromatidi diventati i nuovi cromosomi si despiralizzano e si riforma di nuovo il nucleo, riassumendo la

Nelle piante il citoplasma viene diviso da un diaframma, la riproduzione aseessuata (agamica o vegetativa). Gli organismi a la prole ha origine da un unico individuo, senza l’ intervento e la fusione (fecondazione) di cellule specializzate per la riproduzione. La prole risulta identica alla madre. Può interessare organismi uni/pluricellulari e può avvenire per:

1. SCISSIONE BINARIA => (nei procarioti) la cellula si divide in 2
2. GEMMAZIONE => (unicellulari ed eucarioti) consiste in una mitosi seguita da una divisione ineguale del citoplasma. La nuova cellula più piccola crescerà poi successivamente.
3. SPORULAZIONE => è la formazione di spore, tipico dei funghi, che generano un nuovo individuo quando l’ambiente diventa favorevole.

riproduzione sessuata. A differenza della riproduzione asessuata, la riproduzione sessuata consente di ottenere

unmeiosi, aumento della variabilità genetica. Questa può avvenire attraverso l'alternarsi della meiosi, che permette di produrre i gameti, e della fecondazione, nella quale i gameti si uniscono. In particolare, la PARTENOGENESI è un tipo di riproduzione che richiede la formazione dei gameti ma non la loro fusione: l'individuo avrà origine da una cellula uovo non fecondata. (vedi invertebrati/rettili). MEIOSI Nelle gonadi sono contenute cellule specializzate diploidi (2n): i gametociti. Questi vanno incontro a meiosi dando origine a gameti apolidi (n). Avvengono due divisioni cellulari, che a partire da una cellula diploide ne genera 4 apolidi. Le 2 divisioni (meiosi I e II) sono simili alla mitosi, ma solo nella prima c'è replicazione del DNA. I due prodotti della prima divisione non sono uguali tra loro perché per ciascun tipo di cromosoma hanno ereditato uno la copia materna, l'altro quella paterna. Per ogni coppia, la

La distribuzione dei due omologhi nelle cellule gliali è casuale e indipendente da quella degli altri cromosomi. Ogni cellula gliale può ricevere con uguale probabilità il cromosoma materno / paterno. Tra la 1a e la 2a divisione meiotica può esserci un breve riposo (interchinesi) o la meiosi II può subito seguire la I. Quindi la prima divisione meiotica è RIDUZIONALE, la seconda EQUAZIONALE.

CROSSING OVER

Durante la PROFASE I della meiosi, i cromatidi di due cromosomi omologhi possono subire il crossing-over, cioè rompersi in punti esattamente corrispondenti, scambiandosi dei segmenti chiamati chiasma. Il punto di scambio è detto chiasma. Avviene solo tra due cromatidi non fratelli di una coppia di omologhi e non tra cromatidi fratelli di uno stesso cromosoma.

SI FORMANO 4 CELLULE APLOIDI CON 4 CROMOSOMI DIVERSI. PIÙ È ALTA LA FREQUENZA DI RICOMBINAZIONE PIÙ I GENI SONO LONTANI.

MUTAZIONI cromosomiche

Le mutazioni interessano un singolo

cromosoma.genomiche

Le mutazioni sono delle alterazioni del numero di cromosomi.

aneuploidia =>Un esempio di mutazione genomica è l' perdita o acquisto di cromosomi.

Questo tipo di mutazione è dovuta ad una non disgiunzione di due cromosomi omologhi in meiosi I o di due cromatidi fratelli in meiosi II; il risultato sono dei gameti anormali: Di 4 gameti prodotti 2 sono con 2 copie di un cromosoma e 2 ne sono privi.

SINDROME DI DOWN (TRISOMIA 21) : 3 copie del cromosoma 21

SINDROME DI TURNER : femmine con un cromosoma in meno (X0 - 45)

SINDROME DI KLINEFELTER: maschi XXY

MALATTIE GENETICHE

Legate al sesso

Sono malattie provocate da geni sui cromosomi sessuali:

EMOFILIA -> anomalia del meccanismo di coagulazione