Metabolismo

Insieme delle reazioni chimiche.

Alcune producono energia, di cui una parte è accumulata come ATP che serve per le reazioni che consumano energia

CATABOLISMO:

demolizione di complessi organici fornisce energia es. glicolisi, ciclo Krebs

ANABOLISMO:

costruzione di molecole richiede energia es. sintesi proteica, duplic. DNA

Le cellule animali ossidano zuccheri, proteine e grassi a CO 2 e H 2 O e ricavano energia (ATP) Le molecole di zucchero sono demolite GRADUALMENTE

GLICOLISI AVVIENE NEL CITOPLASMA GLUCOSIO (6 ATOMI DI C) VIENE OSSIDATO IN DUE MOLECOLE DI PIRUVATO (3 ATOMI DI C)

Reazioni di ossido-riduzione

Glicolisi

: 10 tappe per convertire il glucosio a piruvato

I FASE

: consumo di

2 ATP II FASE

: produzione di

4 ATP

Perché spendere 2 ATP?

Creare una molecola instabile, rottura del legame covalente: fruttosio 1,6 difosfato

•

Velocità

della glicolisi: regolata controllando l’attività degli enzimi che catalizzano le reazioni.

• Es.

fosfofruttochinasi

(che forma fruttosio 1,6 di P)

è inibita da alte concentrazioni di ATP

PIRUVATO In presenza di O 2 : respirazione cellulare (ATP) In assenza di O 2 : fermentazione, per glicolisi ossidazione del NADH

La respirazione cellulare

•

GLICOLISI- citoplasma- anaerobia

•

CICLO DI KREBS- mitocondrio

•

TRASPORTO DEGLI ELETTRONI mitocondrio- solo in presenza di ossigeno

MITOCONDRI

•

In presenza di ossigeno ossidano completamente il piruvato a CO 2 e l’energia ricavata viene convertita in ATP

•

Dimensioni pochi μm) variabili (1 -

•

Membrana esterna : più lipidi che proteine, ricca in colesterolo

•

Membrana interna : più proteine e ricca in cardiolipina

Membrana esterna Membrana interna Permeabile Permeabile selettivamente PORINA PERMEASI

Teoria dell’endosimbiosi

: durante l’ evoluzione un

batterio aerobio

è stato fagocitato da una cellula; associazione stabile ed irreversibile.

Vantaggio per la cellula: nuove strategie metaboliche

COME I PROCARIOTI, I MITOCONDRI:

• Hanno dimensioni simili • Hanno un

DNA circolare (mtDNA)

(più copie!!) • Ribosomi

70S

• Doppia membrana • Si dividono per scissione

• Organelli

semiautonomi

• Sintetizzano alcuni tRNA e rRNA e proteine • La maggior parte delle proteine sono importate dal citoplasma (sistema TIM-TOM)

Vengono trascritte tutte e 2 le eliche Eccezioni nel codice genetico (es. UGA trp)

REPLICAZIONE: scissione binaria.

I MITOCONDRI SEGUONO UN’EREDITA’ MATRILINEARE !

•

Matrice mitocondriale:

enzimi del ciclo di Krebs •

Membrana interna

trasportatori di elettroni

• Il piruvato entra nel mitocondrio attraversando le 2 membrane e nella matrice viene ossidato (complesso della

piruvato deidrogenasi

):

Piruvato+ coenzima A+ NAD + = acetilCoA + NADH+H + + CO 2

CICLO DELL’ACIDO CITRICO O DI KREBS Ossidazione del gruppo acetile derivato dal piruvato in CO 2

• • • •

3 NADH+H 1 FADH 2 1 GTP o ATP 2 CO 2 Ogni glucosio: ciclo ripetuto 2 volte!!

•

NADH+H e FADH 2 devono ossidarsi e cedono gli e all’ ossigeno RESPIRAZIONE CELLULARE

•

I trasportatori di elettroni:

reazioni di

ossido-riduzione

, trasportano elettroni (e- H+) fino a O 2 che si trasforma in H 2 O • L’energia liberata è usata per sintetizzare ATP

Elettroni trasferiti da un livello più alto ad uno più basso!!

Complessi che trasportano elettroni: 1- un enzima che trasferisce elettroni 2- gruppi prostetici associati a proteine che accettano e cedono elettroni 3- proteine strutturali

2 trasportatori mobili: 1-

ubichinone

2-

citocromo c