Fotosintesi e respirazione

La fotosintesi

Il metabolismo: il metàbolismo è l'insieme delle reazioni chimiche che avvengono

all'interno di un organismo e sono catalizzate da enzimi. Le reazioni del

metabolismo possono servire a costruire nuove molecole che servono alla cellula,

per esempio per sostituire molecole danneggiate, oppure a produrre l' energia

necessaria a ogni essere vivente per vivere e svolgere le proprie funzioni. Gli

organismi eterotrofi ricavano energia dagli alimenti (sostanze organiche) e le

deteriorano fino ad ottenere molecole inorganiche che servono loro per formare

nuove molecole, gli organismi autotrofi invece, come le piante, partono da

molecole inorganiche e creano molecole organiche per poi decomporle come gli

eterotrofi. Il metabolismo viene diviso in vie anatoliche e catabolismo, le via

anatoliche sono quelle che tendono a formare delle macromolecole partendo da

piccole molecole inorganiche e dato che questo processo va contro le leggi della

termodinamica perché riduce l'entropia anziché aumentarla, si dice che è

termodinamicamente sfavorita e per avvenire ha bisogno di un apporto di energia.

Le reazioni cataboliche invece sono quelle che consistono nella disgregazione di

grosse molecole fino ad arrivare alle piccole molecole da cui sono formate e

dato che questa reazione porta ad aumentare l'entropia, è termodinamicamente

favorita e quindi libera energia. Per sapere se una reazione è spontanea o meno

e se libera o meno energia, si una il ovvero l'energia libera di Gibbs. Esso è

G,

tabulato per le reazioni che avvengono in condizioni standard, ma dato che nella

cellula difficilmente lo stato è quello standard, si deve calcolare. Se esso è

minore di zero, allora la reazione è spontanea e libera energia ( è esoergonica ),

se è maggiore di zero la reazione non é spontanea, ma è spontanea quella

inversa e per avvenire ha bisogno che le venga fornita energia ( reazione

endoergonica ) e infine se il è uguale a zero, la reazione è all'equilibrio. Il

G G

dipende solo dalle condizioni iniziali e finali del sistema e non dalle tappe

intermedie.

Gli enzimi: gli enzimi sono delle proteine che funzionano come catalizzatori

accelerando molto la velocità di una reazione ma senza cambiare il verso o

l'equilibrio. Essi sono composti da un sito attivo, che è la zona in cui si lega il

substrato, ovvero il reagente e qui avviene la reazione che trasforma i reagenti in

prodotti. La caratteristica degli enzimi è che rimangono immutati alla fine del

processo, quindi possono essere riutilizzati molte volte e ne servono quindi pochi.

Può capitare che l'enzima venga denaturato cambiando il suo sito attivo, in tali

casi esso non è più utilizzabile ed è difficile farlo tornare alla sua forma

originaria. Gli enzimi prendono il loro nome dalla molecola di cui catalizzano la

reazione e terminano con il suffisso -asi. Spesso per funzionare hanno bisogno di

altre molecole come alcuni ioni, oppure da coenzimi come il NAD che può

ossidarsi a NAD o ridursi a NADH. Anch'esso torna inalterato alla fine della

+

reazione. Gli enzimi sono molto specifici, ovvero ognuno catalizza solo una

reazione o un piccolo numero e questo fa si che nella cellula non avvengano

tutte le reazioni, ma solo quelle necessarie.

Respirazione e fermentazione: gli esseri viventi hanno bisogno di energia per

vivere. Nella cellula avvengono sia reazioni esoergoniche che endoergoniche,

l'energia emessa dalle reazioni esoergoniche serve a fare avvenire quelle

endoergoniche. Esiste inoltre un meccanismo che permette di accumulare energia

per poi spenderla al momento del bisogno e questo consiste nella fosforilazione

dell'ATP. Ad esso infatti sono legati 3 gruppi fosfato con legami ad alta energia e

quando vengono persi ( la molecola viene defosforilata ) si leverà energia, quando

invece si riattaccano ( la molecola viene fosforilata ) essi immagazzinano energia.

Gli organismi eterotrofi ricavano la loro energia dal cibo mentre quelli autotrofi

dalla luce, tramite essa creano infatti molecole organiche (glucosio). Queste

molecole organiche seguono diverse vie in cui vengono ossidate per ottenere

energia sotto forma di ATP e l'insieme di tutte queste reazioni è detta

"respirazione".

La destinazione è composta da tre tappe:

La glicolisi: porta alle demolizione di una molecola di glucosio in due di acido

1. piruvico. L'agente ossidante è il NAD. Esistono però organismi che vivono in

assenza di ossigeno e in questo caso anziché entrare nella tappa 2, svolgono

la fermentazione, che può essere lattica o alcolica. La prima porta alla

formazione di acido lattico a partire da piruvato, mentre quella alcolica porta

alla formazione di alcool etilico.

Il ciclo degli acidi tricarbossilici ( o ciclo di Krebs o ciclo dell'acido citrico ):

2. prima di entrare nel ciclo di Krebs, l'acido piruvico perderà un carbonio sotto

forma di anidride carbonica diventando acido acetico che si legherà con una

molecola di coenzima A diventando acetilcoenzimaA. Il ciclo di Krebs è una

serie di reazioni che riportano a formare l'acetilcoenzimaA e serve a produrre

ATP.

La catena respiratoria: dato che nelle tappe 1 e 2 delle molecole come il NAD

3. e il FAD si sono ridotte acquistando elettroni, essi vengono trasferiti tramite

una catena di trasporto degli elettroni per andare a fosforilare l' ADP in ATP e

formare dunque energia. La catena è composta da molecole trasportat