fornire energia chimica in vettori attivati ATP e NADH e NADPH e FADH.

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1 Cibo ed Energia Il glucosio e altre molecole nutritive per esempio i grassi vengono demolite attraverso un ossidazione graduale controllata per fornire energia chimica in una forma utilizzabile dalla cellula, cioè racchiusa in vettori attivati, come ATP e NADH e NADPH e FADH.

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3 ATP utilizzato per processi di sintesi

4 Aggiungendo all ATP una molecola di acqua si ottiene ADP e fosfato inorganico (idrolisi del fosfato terminale kcal/mole di energia, delta G negativo) Reazione sfavorita energeticamente Reazione favorita energeticamente IDROLISI si accoppia con altre reazioni sfavorite per es. Fosforilazioni oppure reazioni di condensazione, legami tra due molecole

5 Nicotinammide adenina dinucleotide fosfato Trasportatori di elettroni Partecipano a reazioni di ossido riduzione Accoglie ione IDRURO (atomo di idrogeno + 1 elettrone). Poi lo dona ad un altro substrato che si riduce

6 ATP viene prodotto in due modi: 1- Direttamente da ossidazione di molecole nutritive nel citosol e mitocondri. Accoppiamento di reazione favorevole di scissione con sfavorevole, ADP +Pi=ATP o altre molecole che poi entrano nella catena ossidativa dei mitocondri producendo molto più ATP 2- Indirettamente attraverso la creazione di più intermedi attivati nei mitocondri, attraverso la fosforilazione ossidativa.

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8 Molecole nutritive demolite in unità semplici mediante catabolismo a 3 stadi. PRIMO. Proteine in aa, polisaccaridi in zuccheri, grassi in acidi grassi, digestione all esterno della cellula, intestino o nei lisosomi. Poi le unità entrano nella cellula dove vengono ossidate in modo graduale x produrre energia. SECONDO. Glicolisi nel citosol. Glucosio viene scisso in 2 molecole di piruvato + 2 molecole ATP e 2 molecole NADH. Il piruvato va poi nel mitocondrio dove viene convertito in CO2 + acetil coa (prodotti anche dalla demolizione degli acidi grassi). TERZO. Tutto nei mitocondrio. Il gruppo acetilico del acetil coa viene introdotto nel ciclo dell acido citrico da cui vengono prodotte grandi quantità di NADH. Gli elettroni dal NADH passano alla catena di trasporto degli elettroni. L energia accumulata nel trasferimento produce ATP a partire da O 2 molecolare.

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10 GLICOLISI La scissione di 1 molecola di glucosio richiede 2 molecole di ATP. Dalle due molecole di piruvato che si formano (ognuna a 3 atomi di carbonio) l energia viene poi immagazzinata in 4 ATP e 2 NADH. Quindi il risultato netto sono la produzione di 2 ATP e 2 NADH più 2 piruvato. La glicolisi ha 10 stadi: da 1-4, vengono utilizzate due molecole di ATP per produrre il fruttosio 1,6 bifosfato. Poi stadio 5, due molecole di zucchero a 3 atomi di carbonio fosforilate, la gliceraldeide 3 fosfato e negli stadi 6-10, vengono prodotti 4 ATP direttamente dalla cessione di Pi a ADP mentre viene prodotto NADH per ossidazione.

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12 IL NADH dona poi i propri elettroni alla catena di trasporto nei MT. Se ci sono condizioni di basso ossigeno, la catena di trasporto degli elettroni mitocondriale che trasferisce da NADH elettroni e genera NAD+ non può funzionare per produrre grandi quantità di ATP (alla fine ci vuole ossigeno). Quindi la glicolisi citosolica è l unica via di produzione ATP in condizione anaerobie per esempio alcuni microorganismi o il muscolo scheletrico in carenza di O2

13 Cibo ed Energia I grassi sono l altra fonte energetica basilare contenuta nel cibo. Gli acidi grassi estratti dai grassi vengono trasportati dentro i mitocondri e convertiti in molecole di acetil CoA. Queste molecole di acetil CoA vengono poi ossidate ulteriormente attraverso il ciclo dell acido citrico, proprio come l acetil CoA derivante dal piruvato. NADH e FADH 2 trasferiscono gli elettroni di cui sono vettori a una catena di trasporto situata nella membrana interna del mitocondrio, dove essi alimentano la formazione di ATP con una serie di passaggi. Gran parte dell energia recuperabile dalla demolizione delle molecole nutritive viene catturata proprio in questo processo della fosforilazione ossidativa.

14 Figure 14-4 Essential Cell Biology ( Garland Science 2010)

15 Figure Essential Cell Biology ( Garland Science 2010)

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17 Triacilgliceroli in acidi grassi in acetil coa Nel mitocondrio Triacilglicerolo nel citosol

18 Ciclo acido citrico (Krebs) nel mitocondrio da glucosio->piruvato->acetil coa da triacilglicerolo->acido grasso->acetil coa FADH, flavina adenina dinucleotide ridotto

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20 Da intermedi della glicolisi e del ciclo di Krebs ANABOLISMO

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22 Respirazione cellulare dei mitocondri La maggior parte dell ATP della cellula si genera dalla fosforilazione ossidativa dei MT non dalla glicolisi nel citosol. La fosfo ossidativa si svolge su MEMBRANE MT. Consiste in 2 fasi: PRIMA: gli elettroni derivanti da ossidazione di molecole passano per una serie di trasportatori, la catena degli elettroni, immersa nella membrana MT interna. L energia derivante dal trasferimento POMPA protoni dalla membrana MT INTERNA ALLA ESTERNA NELLO SPAZIO INTERMEBRANA e si forma gradiente elettrochimico di protoni (H+ maggior concentrazione alla membrana esterna del MT) SECONDA: il H+ fluisce secondo il proprio gradiente dall esterno all interno del MT e questa energia viene accoppiata ed utilizzata da ATP SINTASI per produrre ATP (da ADP e fosfato inorganico)

23 Figure 14-1 Essential Cell Biology ( Garland Science 2010)

24 Gradiente elettrochimico che si forma dall espulsione di H + dalla membrana interna allo spazio intermembrana Figure Essential Cell Biology ( Garland Science 2010)

25 Figure Essential Cell Biology ( Garland Science 2010)

26 Figure 14-4 Essential Cell Biology ( Garland Science 2010)

27 Figure 14-9 Essential Cell Biology ( Garland Science 2010)

28 Figure 14-7 Essential Cell Biology ( Garland Science 2010)

29 Cibo ed Energia Le cellule accantonano in particolare depositi le molecole nutritive. Il glucosio viene immagazzinato sotto forma del suo polimero glicogeno negli animali e del suo polimero amido nelle piante; sia le piante sia gli animali accumulano risorse alimentari sotto forma di grassi. Le scorte accumulate dalle piante sono una importante fonte di cibo per gli animali, tra cui l uomo. Le molecole ingerite come cibo non servono soltanto come fonti di energia metabolica, ma anche come materia prima per la biosintesi. Infatti molti intermedi della glicolisi e del ciclo dell acido citrico fanno da punto di partenza per le vie di sintesi che portano alle proteine, agli acidi nucleici e ad altre molecole specializzate della cellula. Nella cellula avvengono simultaneamente migliaia di reazioni diverse soggette a un coordinamento perfetto, grazie al quale essa può adattarsi e continuare a funzionare su un ampissimo ventaglio di condizioni esterne.

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