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SINTESI DEI CONTENUTI
M A P P A D E L L’ U N I T À B 5
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Il metabolismo cellulare
e gli enzimi
Le cellule scambiano con
l’ambiente esterno alcuni
materiali necessari al
metabolismo cellulare
Le cellule trasformano
l’energia attraverso vari
processi chimici
2
3
4
5
Il trasporto passivo
Il trasporto attivo
La respirazione cellulare
La fotosintesi
1 Il metabolismo cellulare
e gli enzimi
• Le trasformazioni dell’energia che av-
•
•
vengono nelle cellule sono collegate a
trasformazioni della materia, cioè a reazioni chimiche.
In generale esistono due tipi di reazioni
chimiche: le reazioni endoergoniche,
che per procedere richiedono un apporto di energia e le reazioni esoergoniche
che, al contrario, liberano energia.
Ogni cellula compie migliaia di reazioni
esoergoniche ed endoergoniche. L’insie-
•
me di queste reazioni costituisce il metabolismo cellulare.
L’ATP è la molecola che accoppia le reazioni esoergoniche con quelle endoergoniche.
ADP
adenina
gruppi fosfato
P
P
P
• Per poter svolgere le proprie attività le
•
1
BIOLOGIA
P
P energia
P
2 Il trasporto passivo
•
lule, sia quelle endoergoniche sia quelle
esoergoniche, sono accelerate dalla presenza di molecole proteiche chiamate
enzimi.
ATP
adenina
ribosio
cellule devono continuamente scambiare diverse sostanze con l’ambiente esterno. Tutti questi scambi avvengono attraverso la membrana plasmatica.
Alcune molecole possono attraversare la
membrana plasmatica senza che le cellule compiano alcun lavoro. Questo movimento delle sostanze che avviene senza
dispendio energetico da parte della cellula viene chiamato trasporto passivo.
Il trasporto passivo può procedere secondo due modalità: la diffusione semplice e
• Tutte le reazioni che avvengono nelle cel-
•
ribosio
la diffusione facilitata. In entrambi i
casi le molecole si spostano dal lato
della membrana dove sono più concentrate al lato dove lo sono meno.
La diffusione facilitata dell’acqua
attraverso la membrana plasmatica
è detta osmosi.
molecola d’acqua
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
3 Il trasporto attivo
•
Talvolta, per effettuare il trasporto di alcuni materiali attraverso la membrana
plasmatica, le cellule sono costrette a
spendere energia (ATP). In questo caso
si parla di trasporto attivo.
• Il trasporto attivo delle molecole di pic-
cole dimensioni viene effettuato dalla
cellula grazie alle proteine di trasporto
presenti nella membrana plasmatica.
Queste proteine pompano attivamente il
soluto da un lato all’altro della membra-
ATP
ADP
energia
P
liquido
extracellulare
citoplasma
4 La respirazione cellulare
• Le cellule ricavano energia dagli alimenti
•
•
attraverso un processo che è chiamato
respirazione cellulare.
Nella respirazione cellulare una parte
dell’energia chimica immagazzinata nel-
•
le molecole organiche diventa disponibile per l’attività cellulare.
L’equazione chimica che riassume il processo di respirazione cellulare è:
• La respirazione cellulare avviene solo in
presenza di ossigeno. Alcuni organismi
unicellulari ricavano energia anche in assenza di ossigeno attraverso un processo
chiamato fermentazione.
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energia
elettroni ad alta energia
trasportati dal NADH
2 NADH
nel citoplasma
nel mitocondrio
O2
2. ciclo di
Krebs
1. glicolisi
6 NADH
3. fosforilazione
ossidativa
acido
piruvico
glucosio
CO 2
2 ATP
5 La fotosintesi
• Il processo mediante il quale le piante
•
na e fanno sì che esso possa accumularsi
all’interno o all’esterno della cellula.
Il trasporto attivo delle macromolecole
da e verso l’interno della cellula avviene
con due meccanismi chiamati rispettivamente esocitosi ed endocitosi.
utilizzano l’energia luminosa proveniente dal Sole per produrre molecole organiche a partire da anidride carbonica e
acqua è chiamato fotosintesi.
L’equazione chimica che riassume il processo della fotosintesi è la seguente:
H2O
2 ATP
34 ATP
• Gli organismi che producono autono-
mamente le sostanze organiche e che
quindi non hanno bisogno di nutrirsi di
altri esseri viventi o di assumere molecole organiche sono detti autotrofi. Al contrario, gli organismi che non sono in grado di produrre le molecole organiche alimentari sono chiamati eterotrofi.
6 CO2 + 6 H2O + energia → C6H12O6 + 6 O2
solare
Lupia Palmieri, Parotto, Saraceni, Strumia, Scienze naturali © 2011, Zanichelli editore S.p.A.
U N I T À B5 • Le trasformazioni energetiche nelle cellule
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