Enzimi, metabolismo e respirazione cellulare
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Biologia Robert J. Brooker, Eric P. Widmaier, Linda E. Graham, Peter D. Stiling Copyright © 2011 – The McGraw-Hill Companies srl RISPOSTE AGLI “SPUNTI DI RIFLESSIONE” Capitolo 7 Figura 7.2 RISPOSTA: La soluzione di ioni Na+ e Cl- disciolti ha una maggiore entropia. Un cristallo di sale è molto ordinato, mentre gli ioni in soluzione sono molto più disordinati. Figura 7.4 RISPOSTA: Aumenta la velocità. Quando l’energia di attivazione è più bassa, i reagenti raggiungono in un tempo inferiore lo stato di transizione in cui può avvenire la reazione chimica. Figura 7.8 RISPOSTA: La degradazione di ADP avrebbe un effetto sfavorevole. Di solito, l’ATP è generato dall’attacco covalente di un fosfato preesistente al ADP. Se esiste una quantità insufficiente di ADP, una cellula deve generare più ADP per avere ATP. Questo comporterebbe un grosso dispendio energetico. Figura 7.16 RISPOSTA: Si chiama citocromo ossidasi perché rimuove elettroni (cioè ossida) il citocromo c. Un altro nome possibile potrebbe essere ossigeno riduttasi perché riduce l’ossigeno. Figura 7.18 RISPOSTA: No. Il ruolo della catena di trasporto degli elettroni è di creare un gradiente elettrochimico di + + + H . Il gradiente elettrochimico di H che guida l’ATP sintasi. Se il gradiente elettrochimico di H è creato in un altro modo, come per esempio con la batteriorodopsina, l’ATP sintasi genera sempre ATP. Biologia Robert J. Brooker, Eric P. Widmaier, Linda E. Graham, Peter D. Stiling Copyright © 2011 – The McGraw-Hill Companies srl RISPOSTE AI TEST E AI QUESITI DI FINE CAPITOLO Capitolo 7 TEST DI AUTOVALUTAZIONE 1. Risposta: d. La seconda legge della termodinamica stabilisce che il trasferimento o la trasformazione di energia aumenta il livello di entropia o disordine di un sistema. 2. Risposta: e. Le reazioni esoergoniche rilasciano energia libera ed avvengono spontaneamente. 3. Risposta: b. La funzione degli enzimi è di abbassare l’energia di attivazione necessaria perchè le reazioni chimiche possano procedure. 4. Risposta: d. La funzione degli enzimi è influenzata da temperatura, pH, e dalla presenza di cofattori. 5. Risposta: a. L’idrolisi di ATP (una reazione esoergonica) è accoppiata ad una reazione endoergonica. 6. Risposta: c. Un atomo che cede un elettrone durante una reazione redox si dice che si ossida. 7. Risposta: b. Gli scienziati possono prevedere se una proteina utilizza ATP come fonte di energia determinando se la sequenza di amminoacidi della proteina include un sito noto di legame per l’ATP. 8. Risposta: b. Durante la glicolisi, l’ATP è prodotto per fosforilazione a livello di substrato quando un enzima trasferisce un gruppo fosfato direttamente su ADP. Questo processo è diverso dalla fosforilazione ossidativa in cui si genera una forza protono-motrice attraverso una serie di reazioni redox lungo la catena di trasporto di elettroni. Questa forza protono-motrice è poi utilizzata dall’ATP sintasi per produrre ATP. 9. + Risposta: a. Durante la fosforilazione ossidativa, il gradiente di concentrazione di H fornisce l’energia necessaria per la sintesi di ATP. 10. Risposta: e. Tutte le opzioni descrivono funzioni dei metaboliti secondari negli organismi viventi. Biologia Robert J. Brooker, Eric P. Widmaier, Linda E. Graham, Peter D. Stiling Copyright © 2011 – The McGraw-Hill Companies srl QUESITI TEORICI 1. Risposta: Una reazione esorgonica rilascia energia libera e procede in modo spontaneo. Una reazione endoergonica ha un cambiamento positivo di energia libera e non procede spontaneamente. 2. Risposta: Una forma di regolazione biochimica in cui il prodotto di una via metabolica inibisce un enzima che agisce nei primi passaggi della via, impedendo quindi un accumulo eccessivo del prodotto. 3. + Risposta: Lo scopo della catena di trasporto di elettroni è di pompare H attraverso la membrana interna + mitocondriale per stabilire un gradiente elettrochimico di H . Quando gli ioni H+ ritornano indietro attraverso il canale della ATP sintasi, viene sintetizzato ATP. QUESITI SPERIMENTALI 1. Risposta: I ricercatori hanno attaccato un filamento di actina alla ATP sintasi. Il filamento di actina era marcato con fluorescenza in modo che I ricercatori potevano determinarne il movimento mediante osservazione al microscopio a fluorescenza. 2. Risposta: Il filamento di actina ruotava quando l’ATP sintasi operava l’idrolisi di ATP. Il filamento di actina era attaccato alla subunità di ATP sintasi. Il movimento rotatorio del filamento di actina era il risultato del movimento rotatorio dell’enzima; nell’esperimento di controllo, non era stato aggiunto ATP per stimolare l’attività enzimatica. In assenza di ATP, non si osservava nessun movimento. 3. Risposta: No, l’osservazione della rotazione in senso antiorario è l’opposto di quanto atteso all’interno dei mitocondri. Durante l’esperimento, l’enzima non funzionava per sintetizzare ATP, ma invece funzionava al contrario idrolizzando ATP. SPUNTI DI DISCUSSIONE 1. Risposta: Regolazione genica – Il gene che codifica un enzima può essere spento o acceso. Regolazione cellulare – Gli enzimi implicati nelle vie metaboliche possono essere controllati da vie di segnalazione cellulari. Regolazione biochimica – Nell’inibizione a feedback, il prodotto di una via metabolica inibisce un enzima che agisce nei primi passaggi della via, impedendo quindi un accumulo eccessivo del prodotto. Questo avviene quando una molecola si lega ad un sito allosterico, inibendo quindi la capacità di un Biologia Robert J. Brooker, Eric P. Widmaier, Linda E. Graham, Peter D. Stiling Copyright © 2011 – The McGraw-Hill Companies srl enzima di convertire I reagenti in prodotti. L’inibizione a feedback è spesso rivolta ad un enzima che catalizza un passaggio che è velocità-limitante di una via metabolica. 2. Risposta: Il metabolismo secondario è la sintesi di sostanze chimiche che non sono essenziali per la struttura e la crescita di una cellula e solitamente non sono richiesti per la sopravvivenza cellulare. Queste sostanze chimiche si trovano comunemente nelle piante, nei batteri e nei funghi e svolgono una vasta gamma di funzioni tra cui rendere un organismo tossico se ingerito o impedire la crescita di organismi circostanti. Un esempio di metabolica secondario sono i flavonoidi. Queste sostanze sono prodotte dalle piante e creano una gamma di vari profumi e colori che o allontanano o attraggono altri organismi.
