Riassunti di Biochimica agraria e Chimica del suolo

Processo di sintesi dell'ATP da parte dell'ATP sintetasi

L'ATP sintetasi è un enzima complesso, in grado di tradurre l'energia chimica in energia dell'ATP, attraverso la catalisi della sintesi di ATP. Questo processo avviene tramite la traslocazione di protoni attraverso la membrana e l'accoppiamento energetico.

Durante il processo di trasporto degli elettroni, l'atomo donatore si ossida mentre l'accettore si riduce. Questo genera un gradiente protonico, che verrebbe disperso in forma di calore. Tuttavia, grazie alle pompe protoniche che prelevano H+ dalla matrice e li pompano fuori, viene creato un gradiente elettrochimico.

Il flusso passivo degli H+ attraverso la membrana è favorito sia dal potenziale di membrana che dal gradiente di pH, che cooperano e contribuiscono alla forza motrice che spinge gli H+ a rientrare nella matrice.

Il gradiente elettrochimico degli H+ viene utilizzato per alimentare la sintesi di ATP tramite l'ATP sintetasi, che crea un percorso idrofilico attraverso la membrana.

H_O e CO₂ funziona da separatore tra le attività metaboliche mitocondriali e citosoliche. Presenta molte invaginazioni che aumentano la superficie. Tra la membrana interna e la esterna c'è lo spazio intermembranario. Lo spazio racchiuso dalla membrana mitocondriale interna è chiamato matrice mitocondriale.

Contenuto ed attività del mitocondrio: All'interno della matrice mitocondriale si verificano processi catabolici, infatti nella matrice sono localizzati: deidrogenasi, enzimi del ciclo di Krebs, enzimi della β-ossidazione, complesso della piruvato degli acidi grassi, enzimi della degradazione degli amminoacidi.

La catena di trasporto degli elettroni (catena respiratoria) è in gran parte costituita da proteine integrali (complessi I-IV, ATP sintasi FoF1) ancorate alla membrana mitocondriale interna tranne il citocromo c, idrosolubile, localizzato nello spazio intermembrana.

Catena respiratoria: La catena respiratoria è costituita da...

Quattro complessi multienzimatici, siti nella membrana mitocondriale interna e riportati in figura. Tali complessi agiscono in sequenza specifica.

1. Complesso I, NADH: Ubiquinone ossidoreduttasi: costituito da più di 43 catene peptidiche, ed almeno 6 centri F-S. Catalizza una serie di reazioni in cui gli elettroni del NADH sono trasferiti al trasportatore.

2. Complesso II, Succinato: Ubiquinone ossidoreduttasi: di piccole dimensioni, non attraversa completamente la membrana mitocondriale interna. Costituito dall'enzima succinato deidrogenasi.

3. Complesso III, Ubichinolo: Citocromo c ossidoreduttasi; contiene 11 subunità diverse, quattro con ruolo funzionale.

4. Complesso IV, Ferrocitrocromo c: Ossigeno ossidoreduttasi. Costituito da 13 subunità, di cui tre cruciali perossidasi, ed è l'ultimo componente della catena respiratoria che preleva dalla la funzione. Chiamo citocromo per ridurre l'ossigeno.

+ +matrice 4 ioni H Per ogni coppia di e- (2 cit.

Il processo di ossidazione mitocondriale coinvolge l'ossidazione del ferro (Fe2+ a Fe3+). Gli elettroni presenti sul NADH passano attraverso una catena di trasportatori disposti in modo asimmetrico nella membrana interna. Il flusso di elettroni è accompagnato da una traslocazione di protoni attraverso la membrana che crea un gradiente chimico.

Le reazioni che trasferiscono elettroni sono di ossidoriduzione. Il potenziale redox misura l'affinità degli elettroni, che nella catena respiratoria è crescente. I complessi proteici della catena respiratoria (I-IV) e il citocromo c contengono gruppi prostetici in grado di accettare o donare elettroni.

Il coenzima Q, componente non proteico, accetta elettroni dai complessi I e II e li trasferisce al complesso III. Passando quindi lungo la catena di trasporto, gli elettroni scendono a livelli energetici più bassi liberando energia, che verrà utilizzata per la formazione di ATP. La direzione del flusso degli elettroni è sempre in discesa verso l'ossigeno.

1. L'impermeabilità della membrana impedisce agli ioni H+ più concentrati nel compartimento esterno di ritornare liberamente per semplice diffusione nella matrice.
2. Le escrescenze

Globulari sono proteine; parte di questa forma un canale che collega i due lati della membrana e offre una via attraverso la quale possono riversarsi gli ioni H in eccesso; le restanti proteine costituiscono il sistema enzimatico ATP sintasi, che sfrutta il dislivello di potenziale degli ioni H per sintetizzare ATP da ADP e Pi.

Il terzo stadio della respirazione, denominato fosforilazione ossidativa, richiede da un lato la presenza di ossigeno per il funzionamento della catena respiratoria e dall'altro sfrutta l'energia liberata durante il trasferimento degli elettroni per fosforilare l'ADP ad ATP.

Il gradiente infatti di H alimenta la sintesi di ATP, con un accoppiamento detto chemiosmotico. La teoria chemiosmotica prevede che la sintesi dell'ATP (reazione chimica) sia rigorosamente accoppiata al processo di ritorno dei protoni all'interno della matrice (osmosi). Tale gradiente è generato dai coenzimi, che cedono gli elettroni.

trasportati poi dai citocromi verso gli enzimi+vari, in grado di pompare ioni H dalla matrice mitocondriale esterna. Tali protoni cercano poi di rientrare,fallendo, poiché la cresta mitocondriale è impermeabile. Così grazie alla proteina enzima transmembrana ATP-sintetasi, riescono a passare, in cambio essa utilizza l'energia per attaccare un gruppo fosfato all'ADP. L'intervento di enzimi detti deidrogenasi, che hanno la funzione di strappare il trasferimento di ATP richiede l'idrogeno alle molecole donatrici, in modo che producano ioni idrogeno ed elettroni per la catena respiratoria. Possono servire anche alcune vitamine, come C, E. L'ossigeno, come accettore finale degli elettroni, viene convertito in acqua. Quando gli elettroni arrivano all'ossigeno, la catena di trasporto si interrompe per pochissimo, per ristabilire l'equilibrio protonico. Si annullano differenze di potenziale e variazione del pH.