lezione 16_mitocondri2016
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Come le cellule traggono energia dal cibo: produzione di ATP L’energia è contenuta nei legami chimici delle molecole nutritive; la cellula estrae questa energia e la conserva nell’ATP: respirazione cellulare C6H12O6 + 6 O2 6 C O2 + 6 H2O + energia (ATP) le cellule trasferiscono energia attraverso il trasferimento di gruppi fosfato un altro modo per trasferire l’energia è attraverso il trasferimento di elettroni reazioni di ossidazione: perdita di elettroni (trasferimento di elettroni) reazioni di riduzione: acquisto di elettroni reazioni redox gli elettroni non vengono allontanati facilmente dai composti cui appartengono, è più facile rimuovere un atomo intero che generalmente nelle reazioni redox biologiche è un atomo di idrogeno: H+ + e- trasportatori attivati ATP Nicotinamide adenina dinucleotide: NAD+ (ossidazioni) Nicotinamide adenina dinucleotide fosfato: NADP+ (riduzioni) Flavina adenina dinucleotide: FAD demolizione macromolecole in subunità più semplici (es. polisaccaridi in glucosio) Glicolisi Ciclo di Krebs o ciclo dell’acido citrico Fosforilazione ossidativa respirazione cellulare Membrana mitocondriale esterna Membrana mitocondriale interna (creste) Spazio intermembrana Matrice mitocondriale m.m.e.: porina demolizione macromolecole in subunità più semplici (es. polisaccaridi in glucosio) Glicolisi Ciclo di Krebs o ciclo dell’acido citrico Fosforilazione ossidativa respirazione cellulare Glicolisi glucosio acido piruvico Anaerobiosi acido lattico fermentazioni etanolo O CH3 C matrice mitocondriale COOH acido piruvico complesso della piruvato deidrogenasi: decarbossilazione del piruvato acetil coenzima A l’acetil-CoA è un altro trasportatore attivato in quanto il legame tioestere con l’acetato è ad alta energia matrice mitocondriale: ciclo di Krebs o ciclo dell’acido citrico ogni ciclo catalizza l’ossidazione dei due atomi di C dell’acetil-CoA convertendoli in due molecole di CO2 l’energia viene recuperata nei trasportatori attivati Flavina adenina dinucleotide: FAD un modo per trasferire l’energia è attraverso il movimento di elettroni: reazioni redox I gradienti elettrochimici sono forme di immagazzinamento di energia come viene utilizzata l’energia contenuta negli elettroni per generare il gradiente di protoni a cavallo della mmi? sulla membrana mitocondriale interna i trasportatori si organizzano in una catena di trasporto degli elettroni complesso della NADH deidrogenasi complesso del citocromo b-c1 ogni complesso: - capta elettroni - è una pompa protonica complesso della citocromo ossidasi ogni complesso capta elettroni grazie alla presenza di atomi di metallo fissati alle proteine centri ferro-zolfo nel complesso della NADH deidrogenasi citocromi nel complesso del citocromo b-c1 e nel complesso della citocromo ossidasi atomi di ferro trasportano elettroni alternandosi tra Fe2+ (ridotto) ed Fe3+ (ossidato) il passaggio di elettroni da un trasportatore all’altro è mediato da: ubichinone citocromo c basso potenziale redox: bassa affinità per gli elettroni alto potenziale redox: alta affinità per gli elettroni la tendenza al trasferimento di elettroni di una coppia redox è detta potenziale redox si genera un ripido gradiente protonico a cavallo della mmi I gradienti elettrochimici sono forme di immagazzinamento di energia ATP sintasi o F0-F1 ATPasi fosforilazione ossidativa: consumo di O2 ed aggiunta di un gruppo fosfato all’ADP per dare ATP accoppiamento chemiosmotico: il flusso di elettroni lungo la catena respiratoria è accoppiato alla sintesi di ATP attraverso il gradiente protonico ½ O2 + 2H+ + 2e- H2O O2 + 4H+ + 4e- 2 H2O agenti disaccoppianti: 2,4-dinitrofenolo (DNP), disaccoppiano l’ossidazione del NADH dalla produzione di ATP il disaccoppiamento della fosforilazione dal flusso di elettroni può essere anche utilizzato fisiologicamente per produrre calore (es. neonati o animali che vanno in ibernazione). Le cellule del tessuto adiposo bruno producono una proteina, la termogenina, che funziona da agente disaccoppiante in modo che l’energia del gradiente protonico è convertita in calore C6H12O6 + 6 O2 6 C O2 + 6 H2O + energia (ATP) i batteri aerobi fanno fosforilazione ossidativa? Localizzazione cellulare dei percorsi energetici negli eucarioti e nei procarioti aerobi eucarioti citosol: glicolisi, fermentazione matrice mitocondriale: ciclo di Krebs membrana mitocondriale interna: fosforilazione ossidativa procarioti aerobi citosol: glicolisi, fermentazione, ciclo di Krebs membrana plasmatica: fosforilazione ossidativa Teoria endosimbiontica prove a favore della teoria DNA circolare mitocondriale doppia membrana meccanismo di divisione dei mitocondri (scissione)
