Respirazione cellulare

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1 Respirazione cellulare

2 L equazione generale della respirazione C 6 H 12 O O 2! 6 CO H 2 O + 36 ATP 1 molec zucchero 6 molec ossigeno 6 molec anidride carbonica 6 molec acqua + = molecole di adenosintrifosfato

3 Molecole di cibo Glucosio trasportato all interno della cellula I due stadi della respirazione cellulare Glicolisi Ossidazione mitocondrio citoplasma

4 ATP " ATP è la molecola adenosin-tri-fosfato " ATP è la moneta energetica che viene spesa per qualsiasi lavoro cellulare " Usata continuamente, continuamente rigenerata " ATP è prodotto da ADP + P " Un singola molecola a bassa energia di fosfato (HPO3) si combina con una di adenosinadi difosfato formando un legame ad alta energia

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7 Dove Where si svolge the la Metabolic respirazione cellulare? Action Is Glycolysis GLICOLISI Kreb s CICLO DI Cycle KREBS and E SISTEMA E.T.S. DI TRASPORTO DEGLI ELETTRONI

8 GRASSI CARBOIDRATI PROTEINE Acidi grassi Glicerolo Glucosio e altri zuccheri Amino acidi STADIO I: Digestione delle molecole di cibo in piccole unità Glicolisi Piruvato STADIO II: Le piccole molecole vengono convertite in una forma molecolare altamente reattiva a 2 atomi di carbonio SCHEMA GENERALE DELLA RESPIRAZIONE Ciclo di Krebs STADIO II: Percorso comune per l ossidazione delle molecole combustibili Catena trasporto elettroni

9 Glicolisi: il primo stadio della respirazione cellulare " Cosa accade durante questo stadio? " Dove avviene? " Qual è il prodotto terminale? " Quanto ATP netto viene prodotto? " Quali organismi utilizzano la glicolisi?

10 Inizio Start Overview of Glycolysis Schema della glicolisi Glucosio (6 atomi C) Glucosio difosfato Glucosio difosfato Zucchero 3 atomi C monofosfato Zucchero 3 atomi C monofosfato Zucchero 3C 3C monofosfato Zucchero 3C monofosfato Piruvato 3C Piruvato 3C

11 FOSFORILAZIONE A LIVELLO DEL SUBSTRATO (trasformazione da zucchero monofosfato a 3 C a Piruvato)

12 Piruvato Cosa accade dopo? " Il piruvato è un frammento a tre atomi di carbonio " Il piruvato segue uno fra 3 percorsi metabolici:! acetil-coa e ciclo di Krebs (in presenza di O2)! lattato (nel tessuto muscolare)! etanolo (fermentazione)

13 Produzione di acetil coenzima A 3 atomi di carbonio 2 atomi di carbonio

14 In presenza di ossigeno In assenza di ossigeno I percorsi del piruvato

15 Ruolo del ciclo di Krebs " Dove avviene? Nei mitocondri " Quanto ATP è prodotto? Molto! " Cosa occorre? Molecole a 2 atomi carbonio con legami idrogeno " Quale molecola inizia il ciclo? Acetil coenzima A (molecola( a due atomi di carbonio)

16 ARCHITETTURA DEL MITOCONDRIO Compartimento esterno (spazio intermembrana) Membrana mitocondriale esterna Matrice (piruvato, NADH, FADH2) Membrana mitocondriale interna (sito della catena di trasporto degli elettroni)

17 Sintesi del Ciclo di Krebs

18 Ciclo di Krebs

19 Come funzionano NAD + e FAD + NICOTINAMMIDE-ADENIN-DINUCLEOTIDE (NAD + ) FLAVIN-ADENIN-DINUCLEOTIDE (FAD + )

20 Il sistema di trasporto degli elettroni

21 Ruolo del S.T.E. " Dove avviene? " Cosa viene trasportato? " Qual è il risultato in termini di ATP? " Qual è il ruolo dei trasportatori di elettroni? " Qual è il ruolo dell O2? " Cosa succede quando muore una cellula?

22 Ruolo del S.T.E. " Dove avviene il processo? nei mitocondri " Cosa viene trasportato? Elettroni rilasciati dalla ossidazione del carbonio (come atomi di idrogeno,, H - ) Ossidazione del piruvato Ossidazione dell acetil CoA Ossidazione dei prodotti intermedi del ciclo di Krebs

23 Cosa entra e cosa esce dal mitocondrio? Compartimento esterno (spazio intermembrana) Membrana mitocondriale esterna Matrice (piruvato, NADH, FADH2) Membrana mitocondriale interna (sito della catena di trasporto degli elettroni)

24 Catena di trasporto degli elettroni Spazio intermembrana Membrana mitocondriale interna NADH deidrogenasi complesso bc1 Complesso citocromo ossidasi Matrice mitocondriale

25 Trasporto degli elettroni Elettroni (H - ) dal ciclo di Krebs H ATP H ATP Trasportatori NAD, FAD, O2 H ATP H H2 + O2! H2O

26 Sintesi dell ATP Piruvato dal citoplasma Membrana mitocondriale interna Spazio intermembrana Sistema trasporto elettroni 1. Gli elettroni sono trasferiti al sistema di trasporto degli elettroni 2. Gli elettroni forniscono energia per pompare H+ attraverso le membrane 3. L O2 si unisce a due H+ per formare H20 4. Ioni H+ diffondono nuovamente nella matrice per la sintesi di ATP Matrice mitocondriale

27 Ossigeno e acqua metabolica " Qual è il ruolo dell ossigeno ossigeno? l ossigeno è critico per la respirazione cellulare perché agisce come accettore finale di elettroni dall idrogeno dopo che tutte l energia l è stata estratta per costruire molecole di ATP O 2 si combina con 2H! H 2 O acqua (acqua metabolica)

28 Ruolo del S.T.E. " Risultato in termini di ATP? 10 molecole da piruvato e acetil CoA 24 molecole da intermedi nel ciclo di Krebs " Qual è il ruolo dei trasportatori di elettroni? Rimuovere per gradi l l alta energia degli elettroni. L energia viene accoppiata a fosfato per produrre ATP.

29 Trasporto degli elettroni Elettroni (H - ) dal ciclo di Krebs H ATP H ATP Trasportatori: NAD, FAD, O2 H ATP H H2 + O2! H2O

30 Ruolo del S.T.E. " Cosa provoca la morte della cellula? Quando non arriva più ossigeno, questo non è più disponibile come accettore finale degli elettroni e la catena di montaggio dell ATP si ferma Avvelenamenti (come da cianuro) bloccano l attività dei trasportatori e si blocca la produzione di ATP. Insufficienza di alcune vitamine! la produzione di alcuni trasportatori è scarsa,, al punto da diventare insufficiente.

31 Inizio Start Overview of Glycolysis Schema della glicolisi Glucosio (6 atomi C) Glucosio difosfato Glucosio difosfato Zucchero 3 atomi C monofosfato Zucchero 3 atomi C monofosfato Zucchero 3C 3C monofosfato Zucchero 3C monofosfato Piruvato 3C Piruvato 3C

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33 Produzione di ATP

34 Totali " Numero di ATP derivanti dalla glicolisi (respirazione anaerobia) = 2 " Numero di ATP derivanti dal ciclo di Krebs e dal STE = 34 " Totale (glicolisi + krebs + STE) = 36 molecole ATP in presenza di ossigeno.

35 Domande! " Quali organismi vivono soltanto per mezzo della glicolisi? Perché? " Quali organismi richiedono invece l intero processo? Perché?

36 Domande difficilissime! " 36 molecole di ATP si ottengono dalla respirazione cellulare per: 4 pezzi di pizza? la quantità di cibo giornaliera? unità di tempo? un singolo pasto ben bilanciato? una molecola di glucosio?

37 Altre domande difficili.. " Perché si produce CO 2 in questo processo? " Quante molecole di CO 2 sono prodotte per le 36 molecole di ATP? " Localizza la formazione di molecole di CO 2 nel processo di respirazione cellulare

38 Sintesi della respirazione cellulare 1. Glicolisi e formazione di piruvato 2. Conversione di piruvato (3 C) ad acetil-coenzima A (2 C) 3. III. Ossidazione aerobica (ciclo di Krebs) 4. Collegamento alla catena di trasporto degli elettroni

39 GRASSI CARBOIDRATI PROTEINE Acidi grassi Glicerolo Glucosio e altri zuccheri Amino acidi STADIO I: Digestione delle molecole di cibo in piccole unità Glicolisi Piruvato STADIO II: Le piccole molecole vengono convertite in una forma molecolare altamente reattiva a 2 atomi di carbonio SCHEMA GENERALE DELLA RESPIRAZIONE Ciclo di Krebs STADIO II: Percorso comune per l ossidazione delle molecole combustibili Catena trasporto elettroni

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