Lezione 7 Metabolismo Enzimi ATP NADH Glicolisi Respirazione
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La complessità delle cellule è resa possibile unicamente dalla disponibilità di energia dall’ambiente. L’energia è la capacità di provocare cambiamenti fisici e chimici (lavoro di biosintesi, meccanico, di concentrazione, elettrico, calore, bioluminescenza). METABOLISMO capacità di sfruttare energia e materie prime per il mantenimento dello stato vivente (Anabolismo, Catabolismo) Le cellule ottengono l’energia di cui necessitano per svolgere le loro attività, mantenendo molti reagenti e prodotti di varie reazioni a concentrazioni stazionarie, lontano dall’equilibrio. La maggior parte delle reazioni biologicamente importanti nella cellula ha una energia di attivazione alta pur essendo reazioni termodinamicamente favorite («stato metastabile»). Reazioni esoergoniche ed endoergoniche Tutte le reazioni necessitano di energia di attivazione Enzimi: catalizzatori biologici, costituiti da proteine o RNA che aumentano la velocità di una reazione abbassando l’energia di attivazione. Non hanno nessun effetto sulla posizione dell’equilibrio della reazione. Formano complessi transitori e reversibili con le molecole di substrato senza essere permanentemente modificati o consumati al procedere della reazione. La catalasi è l’enzima con la velocità catalitica più elevata che si conosca! Ribozimi: un mondo a RNA • Inibitori irreversibili e reversibili • Inibizione competitiva Inibizione non competitiva Inibizione a feed-back, da prodotto finale • Regolazione allosterica • Regolazione per modificazione covalente (es. per fosforilazione) ATP: la moneta energetica primaria del mondo biologico Accoppia reazioni esoergoniche con reazioni endoergoniche Reazioni Esoergoniche Endoergoniche Come viene utilizzata l’energia da parte delle cellule Tipi di lavoro svolto ATP NAD+ Le cellule trasferiscono energia attraverso reazioni di ossidoriduzione Il NAD ridotto ed il NAD ossidato Purves et al. Zanichelli Editore 2005 Struttura del mitocondrio, la centrale energetica della cellula Il modello a diaframma delle creste è stato oggi rivisto: si pensa che le creste siano delle strutture tubulari che si associano in strati per formare creste lamellari di dimensioni irregolari. Si crea quasi una terza regione chiusa nel mitocondrio come nel cloroplasto. ATTENZIONE: la loro presenza in cellule fototrofe ci ricorda che gli organismi fotosintetici fanno affidamento sulla respirazione per il loro fabbisogno energetico nei periodi di oscurità e sempre nei tessuti non fotosintetici come le radici Tanti mitocondri (fino a migliaia) in una cellula o un singolo ampio mitocondrio ramificato? Struttura delle membrane mitocondriali interna ed esterna confine interno della membrana Molecola di DNA circolare 20000 pb che codifica per RNA ribosomiali, transfer e circa 12 proteine. TEORIA ENDOSIMBIONTICA Lynn Margulis 1960 scoperta del DNA del mitocondrio e del cloroplasto L’ingestione di cloroplasti forse è avvenuta più volte durante l’evoluzione come dimostrano i pigmenti utilizzati La complessità del metabolismo Metabolismo iniziale o digestione Glicolisi-anaerobia nel citoplasma Respirazione-aerobia nel mitocondrio L’acido piruvico proviene dalla glicolisi (citoplasma) ed entra nel mitocondrio per la respirazione Metabolismo terminale Ossidazione Prima fase: ciclo di Krebs ossidazione acetil CoA ad anidride carbonica Seconda fase: gli elettroni vengono trasportati all’ossigeno L’energia viene liberata attraverso il passaggio su una serie di reazioni La fosforilazione ossidativa segue alla catena di trasporto degli elettroni Fermentazione: Alcolica: etanolo Lattica: ac.lattico
