Caratteristiche generali dei sistemi viventi

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1 Caratteristiche generali dei sistemi viventi 1 Unicità chimica 2 Complessità ed organizzazione gerarchica 3 Metabolismo 4 Interazione ambientale: Regolazione e omeostasi 5 Riproduzione 6 Sviluppo 7 Evoluzione biologica

2 Le cellule estraggono l energia dal loro ambiente e convertono le sostanze nutrienti nei componenti cellulari mediante una rete altamente integrata di reazioni chimiche chiamata metabolismo La presenza degli stessi tipi di processi di raccolta dell energia pressochè in tutte le forme di vita suggerisce che questi processi metabolici si siano evoluti in un periodo molto precoce della storia della vita e che le somiglianze metaboliche rispecchiano una comune ascendenza di tutti gli organismi viventi.

3 Anabolismo Catabolismo Costruzione di sostanze complesse a partire da sostanze più semplici, con consumo di energia Scissione o degradazione di sostanze complesse, con rilascio di energia Sintesi di una proteina a partire dagli aminoacidi Respirazione cellulare

4 Gli organismi trasformano energia Tutti gli esseri viventi devono ottenere energia dall ambiente nessuna cellula vivente produce energia.

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6 L ATP (adenosintrifosfato) è il trasportatore universale di energia libera nei sistemi biologici Energia potenziale della molecola conferita dall affollamento di cariche negative presenti nella coda di trifosfato I gruppi fosfato si legano alle molecole attivandole energeticamente I legami possono essere rotti per idrolisi ATP + H 2 O ADP +Pi + energia

7 Il ruolo dell ATP è quello di fornire energia chimica necessaria per i lavori cellulari L energia viene accumulata in questa molecola da una reazione di condensazione e può essere recuperata facilmente per mezzo di una reazione di idrolisi

8 Un organismo che compie lavoro utilizza ATP in modo continuo; tuttavia l ATP è una risorsa rinnovabile Ciclo dell ATP Se l ATP non potesse essere riciclato ma dovesse essere ogni volta completamente risintetizzato il nostro organismo consumerebbe una quantità di ATP pari al nostro peso

9 NAD (nicotinammideadenindinucleotide) Coenzima ossidoriduttivo: trasferisce gli elettroni tramite lo spostamento di atomi di idrogeno

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11 GLICOLISI Prima fase di ossidazione del glucosio

12 Glicolisi: decomposizione dello zucchero, consiste di 10 reazioni Aldeide3-fosfoglicerica

13 Il successivo destino del piruvato dipende dal tipo di organismo e dalla presenza o meno di ossigeno nell ambiente in cui avviene il processo, cioè se questo è aerobio (contenente ossigeno gassoso, O 2 ) o anaerobio (privo di ossigeno). La quantità di energia convertita in ATP è minore nella fermentazione che nella respirazione

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15 IN PRESENZA DI OSSIGENO RESPIRAZIONE AEROBICA C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + 38 ATP

16 Seconda fase di ossidazione del glucosio Nel mitocondrio

17 Terza fase di ossidazione del glucosio Ciclo di Krebs

18 citrato ossalacetato

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20 Il destino dei protoni e degli elettroni costitutivi degli atomi di idrogeno è la storia della restante parte della respirazione cellulare Un elettrone passa attraverso una serie di trasportatori di elettroni detti complessivamente catena respiratoria Il flusso di tali elettroni lungo la catena determina il trasporto attivo di protoni attraverso la membrana mitocondriale interna I protoni diffondono verso la matrice mitocondriale e tale flusso viene accoppiato alla sintesi di ATP (fosforilazione ossidativa)

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22 RESPIRAZIONE Energia C 6 H 12 O 6 C H O 2 ATP H 2 O O 2 C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + ATP

23 IN ASSENZA DI OSSIGENO (ANAEROBIOSI) FERMENTAZIONE C 6 H 12 O 6 2 CH 3 -CH 2 OH + 2 CO kjoule

24 Fermentazione lattica Avviene in numerosi organismi (batteri del genere Clostridium) e nelle nostre cellule muscolari Riduzione del piruvato Le cellule muscolari possiedono gli enzimi necessari per realizzare la fermentazione e sono perciò in grado di passare dal metabolismo ossidativo a quello fermentativo

25 Fermentazione alcolica In condizioni anaerobie certi lieviti e cellule vegetali compiono la fermentazione alcolica Decarbossilazione del piruvato producendo acetaldeide Ridotta dal NADH+H + a alcol etilico