COMBUSTIONE = OSSIDAZIONE SOSTANZA ORGANICA. Legno + O2 -> CO2 + H2O + calore

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1 Respirazione

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3 COMBUSTIONE = OSSIDAZIONE SOSTANZA ORGANICA Legno + O2 -> CO2 + H2O + calore

4 O2 ---> CO2 + H2O + calore

5 Cumultive C-CO 2 (% of initial C) Weight remaining (%) Decomposition as mass loss y = 54, ,41 *e -(time/804,5) R 2 = 0,98 X 2 = ott-96 mar-98 lug-99 nov-00 apr-02 Time Decomposition as CO 2 production SODA LIME IRGA Days da Cotrufo et al. 2002

6 Combustione incompleta composti organici non completamente ossidati In assenza di ossigeno: Fermentazione invece di Respirazione BIOGAS produzione energia termica

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10 Campbell-Reece, Biologia 2009 Pearson Paravia Bruno Mondadori S.p.A Figura 9.5

11 ATP

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13 Respirazione cellulare 36 ATP Glicolisi Ciclo di Krebs Catena di trasporto degli elettroni e Fosforilazione ossidativa

14 Ossidazione di una molecola di glucosio: Bilancio energetico Circa il 38% dell energia è conservata nell ATP, mentre la rimanente energia viene rilasciata sotto forma di calore.

15 Respirazione anaerobia Alcuni microrganismi sono capaci di effettuare una respirazione (demolizione completa di una molecola organica in composti inorganici) in assenza di ossigeno. Accettori finali di elettroni nella catena di trasporto degli elettroni: Solfato Nitrato o Nitrito Solfuro Azoto gassoso L efficienza della respirazione anaerobia (resa in ATP) è inferiore rispetto a quella aerobia.

16 Alcune vie metaboliche del catabolismo Catabolismo Differenti molecole organiche sono demolite per produrre energia Campbell-Reece, Biologia 2009 Pearson Paravia Bruno Mondadori S.p.A

17 Respirazione e Fermentazione Figura 9.19 Campbell-Reece, Biologia 2009 Pearson Paravia Bruno Mondadori S.p.A

18 Da Procarioti ad Eucarioti Una teoria evoluzionistica

19 I mitocondri Una teoria evolutiva I mitocondri hanno un genoma indipendente, una doppia membrana che li separa dal citoplasma, dei ribosomi, una replicazione indipendente dal resto della cellula e tutte quelle caratteristiche che lasciano sospettare si sia verificato un fenomeno di simbiosi tra un batterio ancestrale capace di effettuare la respirazione cellulare, ed una cellula eucariotica ancestrale che lo ha inglobato, senza distruggerlo, ottenedo un vantaggio reciproco. Teoria Endosimbiontica

20 Mitocondrio I mitocondri sono considerati la centrale energetica della cellula in quanto sono la sede di alcune fasi fondamentali della respirazione cellulare.

21 Mitocondri La frequenza delle creste varia a seconda dello stadio fisiologico della cellula e del suo livello metabolico. Hanno forma variabile e continuamente ruotano, si contraggono, si spostano dove vi è maggiore richiesta di energia La matrice contiene DNA, RNA, ribosomi e vari soluti. Riescono a sintetizzare autonomamente alcune proteine Si moltiplicano per scissione

22

23 Glicolisi Glucosio La molecola di glucosio viene scissa in due molecole di acido piruvico o piruvato. Fase preparatoria o di investimento energetico: consumo di 2 molecole di ATP. Fase conclusiva o di guadagno energetico: produzione di 4 molecole di ATP e 2 molecole di NADH Guadagno energetico netto: 2 molecole di ATP e 2 molecole di NADH Piruvato

24 Reazioni intermedie tra glicolisi e ciclo di Krebs Il piruvato formato nella glicolisi passa dal citosol alla matrice mitocondriale dove, prima di entrare nel ciclo di Krebs, si trasforma in acetil CoA. Durante la reazione si forma 1 molecola di CO 2, l energia liberata dall ossidazione dell atomo di carbonio, serve per formare una molecola di NADH.

25 Mitochondrion Oxidative phosphorylation Glucose ATP ADP Fructose 6-P TOR ATP Fructose 1,6-BP ADP AUTOPHAGY S G2 CELL CYCLE G1 M G0 GAP ADP+P ATP Pyruvate Ethanol Acetyl-CoA Bottleneck O 2 ADP+P Krebs cycle CO 2 ATP H 2 O ATP ROS

26 Mitochondrion Oxidative phosphorylation Glucose ATP ADP Fructose 6-P ATP ADP TOR Fructose 1,6-BP S CELL CYCLE G1 G0 GAP AUTOPHAGY G2 M ADP+P ATP Pyruvate Ethanol Acetyl-CoA Bottleneck O 2 ADP+P Krebs cycle CO 2 ATP H 2 O ATP ROS

27 Ciclo di Krebs o Ciclo dell acido citrico I 2 atomi di carbonio dell acetil CoA si combinano con un composto a 4 atomi di carbonio (ac. ossalacetico) per formarne uno a 6 atomi di carbonio (ac. citrico). Il CoA rilasciato può accettare un nuovo gruppo acetilico. 2 dei 6 atomi di carbonio del citrato sono ossidati a CO 2, rigenerando ossalacetato e chiudendo così il ciclo.

28 Ciclo di Krebs In ogni ciclo di Krebs si formano 2 molecole di CO 2, e sono necessarie 3 molecole di H 2 O; l energia liberata dall ossidazione degli atomi di carbonio, serve per convertire: 1 ADP + P i 1 ATP 3 NAD + 3 NADH + H + 1 FAD + 1 FADH 2

29 Catena di trasporto degli elettroni Gli elettroni ad alta energia del NADH e del FADH 2 vengono trasportati gradualmente a livelli energetici più bassi, attraverso una serie di trasportatori di elettroni. Ogni molecola di NADH che entra nella catena di trasporto genera 3 ATP Ogni molecola di FADH 2 che entra nella catena di trasporto genera 2 ATP L ultimo accettore di elettroni è l ossigeno che produce acqua

30 Fosforilazione ossidativa I trasportatori della catena di trasporto degli elettroni sono situati sulla membrana interna del mitocondrio. Man mano che gli elettroni scendono a livelli energetici inferiori, liberano energia che è utilizzata dai complessi proteici a) per pompare protoni dalla matrice allo spazio intermembrana b) per spostare elettroni fino all ossigeno.

31 Campbell-Reece, Biologia 2009 Pearson Paravia Bruno Mondadori S.p.A Figura 9.16

32 Accoppiamento chemiosmotico La sintesi di ATP è il risultato dell associazione tra processi chimici e di trasporto attraverso una membrana selettivamente permeabile

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