La catena respiratoria
e
la fosforilazione ossidativa
Respirazione Cellulare
• Un processo catabolico, esoergonico, che
richiede ossigeno (O2) ed usa energia estratta
dalle macromolecole (glucosio) per produrre
energia (ATP) e acqua (H2O).
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia
glucosio
ATP
Reazioni Redox
• Trasferimento di uno o più elettroni da un
reagente all’altro.
• Due semi-reazioni concomintanti
1. Ossidazione
2. Riduzione
Reazioni di Ossidazione
• La perdita di elettroni da una sostanza.
• Oppure il guadagno (incremento) di ossigeno.
Ossidazione
C6H12O6 + 6O2 →
glucosio
6CO2 + 6H2O + energia
ATP
Reazioni di Riduzione
• Il guadagno di elettroni di una
sostanza.
• Oppure la perdita di ossigeno.
ossigeno
Riduzione
C6H12O6 + 6O2 →
glucosio
6CO2 + 6H2O + energia
ATP
Reazioni Redox
Mg + F2 Æ MgF2
Mg Æ Mg++ + 2eF2 + 2e- Æ 2 F-
ossidazione
riduzione
Agente ossidate
Agente riducente
Potenziale Redox Eo’
Redox totale della Respirazione
½ O2+ 2 H+ + 2e- Æ H2O
NADH + H+ Æ NAD+ + 2 H+ + 2e½ O2 + NADH + H+ Æ H2O + NAD+
Eo’= 0.82 V
Eo’= 0,32 V
∆Eo’= 1.14 V
∆G°’ = -nF ∆Eo’ = -2 x 23.06 kCal / V Mol x 1.14 V =
= -52.6 kCal/mol
I donatori di Elettroni
NAD+
FAD
La catena di trasporto degli elettroni
(CTE)
La catena di trasporto degli elettroni
(CTE)
Catena di trasporto degli elettroni
(ETC)
Mitocondrio
• Organello in cui avviene la fase finale della
respirazione cellulare
membrana
esterna
membrana
interna
spazio inter membrana
Matrice
Creste
CTE e Fosforilazione Ossidativa
(Chemiosmosi per NADH)
concentrazione
più alta di H+
Spazio Intermembrana
1H+
C
NADH
+ H+
2H+
3H+
T
E
(Espulsione di Protoni )
Matrice
ATP
Sintasi
Membrana
Mitocondriale
interna
O2 H O
2
2H+ + 1/2
NAD+
H+
ADP + P
H+
ATP
concentrazione
più bassa di H+
CTE e Fosforilazione Ossidativa
(Chemiosmosi per FADH2)
concentrazione
più alta di H+
Spazio Intermembrana
1H+
C
2H+
T
FADH2
+ H+
FAD+
E
2H+ +
1/2O2
(Espulsione di Protoni)
Matrice
H+
ATP
Sintasi
Membrana
Mitocondriale
interna
H2O
ADP + P
H+
ATP
concentrazione
più bassa di H+
Catena di trasporto degli elettroni (ETC)
e Fosforilazione Ossidativa
(Teoria chemiosmotica)
• SEDE: membrana mitocondriale interna.
• Usa CTE (proteine citocromi) e l’enzima ATP
Sintasi per produrre ATP.
• CTE pompa H+ (protoni) attraverso la membrana
interna (abbassa ilnello spazio pH nello spazio
intermembrana).
Membrana
Mitocondriale
Interna
Catena di trasporto degli elettroni (ETC)
e Fosforilazione Ossidativa (Teoria chemiosmotica)
• The H+ poi diffonde (Potenziale Elettrochimico)
all’interno della matrice attraverso l’enzima ATP
Sintasi e ciò fornisce l’energia necessaria per la
sintesi di ATP.
• Tutte le molecole di NADH e di FADH2 sono
convertite ad ATP durante questa fase della
respirazione cellulare.
cellulare
• Ogni NADH consente la produzione di 3 ATP.
• Ogni FADH2 consente la produzione di 2 ATP
(entra nella CTE “più a valle” rispetto all’ingresso di
NADH).
Catena di trasporto degli elettroni (ETC)
e Fosforilazione Ossidativa (Teoria chemiosmotica)
Catena di trasporto degli elettroni (ETC)
e Fosforilazione Ossidativa (Teoria chemiosmotica)
Il metabolismo e la
fosforilazione ossidativa
Trasporto attraverso le membrane
mitocondriali
Trasporto attraverso le membrane
mitocondriali: i sistemi navetta
Trasporto attraverso le membrane
mitocondriali: i sistemi navetta
