Lezione 2
LA CELLULA E L’ENERGIA
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3.9 Quando compie un lavoro la cellula trasforma
l’energia
 La cellula agisce come una fabbrica chimica in
miniatura, capace di compiere migliaia di reazioni
– La cellula utilizza l’energia per fabbricare membrane e
organuli cellulari, sintetizzare prodotti, trasportare le
strutture al proprio interno o per spostarsi attivamente
nell’ambiente
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Conversione di energia
Carburante
Prodotti di scarto
Energia
termica
Diossido
di carbonio
Benzina
Combustione
Energia cinetica
(del movimento)
Acqua
Ossigeno
Conversione dell’energia in un’automobile
Calore
Glucosio
Respirazione cellulare
Ossigeno
Diossido
di carbonio
Acqua
Energia per il lavoro cellulare
Conversione dell’energia in una cellula
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3.11 Alcune reazioni chimiche liberano energia,
altre la immagazzinano
 Una reazione esoergonica è una reazione chimica
che libera energia
– La respirazione cellulare è un processo esoergonico
in cui l’ossigeno è utilizzato per convertire l’energia
chimica dello zucchero in lavoro
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Energia potenziale delle molecole
Reagenti
Quantità
di energia
libera
Energia liberata
Prodotti
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3.11 Alcune reazioni chimiche liberano energia, altre
la immagazzinano
 Una reazione endoergonica è una reazione
chimica che richiede un apporto netto di energia
– In una reazione endoergonica l’energia viene assorbita
dall’ambiente e impiegata per generare prodotti che
contengono più energia dei reagenti
– La fotosintesi è un processo endoergonico: utilizzando
reagenti a basso contenuto energetico e sfruttando
l’energia solare, produce molecole ricche di energia
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Energia potenziale delle molecole
Prodotti
Energia assorbita
Quantità
di energia
assorbita
Reagenti
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3.11 Alcune reazioni chimiche liberano energia, altre
la immagazzinano
 In qualsiasi organismo le diverse cellule svolgono
in modo coordinato migliaia di reazioni
esoergoniche ed endoergoniche differenti
– Il complesso delle reazioni chimiche svolte da un
organismo è indicato come metabolismo cellulare
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Adenosina Trifosfato (ATP)
Gruppo
fosfato
Adenina
Ribosio
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Adenosina Trifosfato (ATP)
Gruppo
fosfato
Adenina
Ribosio
Idrolisi
+
Adenosina
Difosfato (ADP)
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3.12 L’ATP trasporta l’energia chimica dove è
necessaria
 L’ATP (adenosinatrifosfato) è la “moneta” per gli
scambi energetici della cellula
– È formato da una base azotata (adenina), uno zucchero
pentoso (ribosio) e tre gruppi fosfato
– La repulsione dovuta alle tre cariche negative presenti
sui gruppi fosfato rende questa molecola simile a una
molla compressa pronta a scattare
– I legami dei gruppi fosfato, infatti, sono molto instabili e
possono essere facilmente idrolizzati (cioè spezzati
aggiungendo H2O)
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3.12 L’ATP trasporta l’energia chimica dove è
necessaria
 L’idrolisi dell’ATP è una reazione esoergonica
– L’idrolisi dell’ATP può alimentare tre tipi di lavoro cellulare
– Lavoro chimico
– Lavoro meccanico
– Lavoro di trasporto
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Lavoro chimico
Lavoro meccanico
Lavoro di trasporto
Soluto
Proteina
motrice
Proteina
di membrana
Reagenti
Prodotti
Molecola formata
Movimento della proteina
Trasporto del soluto
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L’ATP è una risorsa rinnovabile che le cellule sono in
grado di rigenerare continuamente
La sintesi di ATP
richiede energia
L’idrolisi di ATP
libera energia
per le reazioni
cellulari
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3.13 La fotosintesi e la respirazione cellulare sono due
processi interdipendenti
esplorando
 La fotosintesi è un processo biochimico complesso
che avviene in due fasi
– La prima è chiamata fase luminosa, perché richiede la
presenza di luce e avviene nei tilacoidi
– La seconda è chiamata fase oscura, perché non richiede
la presenza di luce (ciclo di Clavin, avviene nello stroma)
CO2
H2O
Cloroplasto
Luce
NADP+
ADP
P
REAZIONI
LUMINOSE
(nei tilacoidi)
CICLO
DI CALVIN
(nello stroma)
ATP
NADPH
O2
Zucchero
3.13 La fotosintesi
esplorando
6CO2 + 6H2O+ en.lumin.→ C6H12O6 + 6 O2
 Mediante la fotosintesi avviene la fissazione del
carbonio. Il carbonio contenuto nella CO2 (una
piccola molecola inorganica) viene incorporata nel
glucosio (una molecola organica )
3.13 La respirazione cellulare
esplorando
 La respirazione cellulare, attraverso una serie di
reazioni , libera l’energia chimica contenuta nel
glucosio
– La prima è chiamata glicolisi e avviene nel citoplasma
– La seconda fase (ciclo di Krebs) e la terza
(fosforilazione ossidativa) avviene nei mitocondri
C6H12O6 + 6 O2 → 6CO2 + 6H2O+ATP