Due strategie per procurare energia
 eterotrofi
 autotrofi
Il metabolismo energetico è costituito dalle vie metaboliche, cioè
sequenze di reazioni che permettono alla cellula di ricavare
energia dall’ambiente.
Due strategie per procurare energia
I processi metabolici
cellulari
Metabolismo = anabolismo + catabolismo
Le diverse vie metaboliche non si svolgono in modo indipendente: spesso
sono collegate in cicli di utilizzo e riclico di sostanze
Proteine,
polisaccaridi,
lipidi…
demolizione
Zuccheri,
amminoacidi,
acidi grassi…
Molecole
organiche di
piccole
dimensioni
Macromolecole
sintesi
+
Metabolismo e energia
Gli organismi sono in grado di utilizzare soltanto due tipi di energia :
En. Luminosa
En. Chimica
Autotrofi
Eterotrofi
Fotosintesi
Respirazione cell.
Organismi autotrofi
•
•
Tutti gli organismi ricavano dall’ambiente
l’energia necessaria per poter svolgere il
proprio «lavoro».
Gli organismi autotrofi, come le piante,
sono in grado di costruire da sé le molecole
di glucosio e altre biomolecole a partire da
acqua e anidride carbonica utilizzando
come fonte di energia la luce del Sole
Organismi eterotrofi
•
Gli organismi eterotrofi, come gli
animali, prelevano dall’ambiente
molecole organiche complesse già
sintetizzate. Sia gli autotrofi sia gli
eterotrofi utilizzano poi tali molecole
(per esempio il glucosio) come
combustibile per ricavare energia
Fotosintesi e respirazione a confronto
La fotosintesi: energia dal Sole
Gli organismi fotosintetici
usano la luce del Sole,
l’acqua del suolo e il CO2
dell’atmosfera per produrre
composti organici e liberare
O2 grazie alla fotosintesi.
I fotopigmenti
 La fotosintesi richiede la presenza di
speciali molecole: i fotopigmenti
 I fotopigmenti sono molecole in grado
di assorbire la luce a una determinata
lunghezza d’onda; viene invece
riflessa la radiazione luminosa che il
nostro occhio percepisce come colori
 La clorofilla a e la clorofilla b
riflettono
la
radiazione
corrispondente al verde, i carotenoidi
quella corrispondente al rosso-arancio
I cloroplasti
Lo stroma è una sostanza
gelatinosa in cui sono
immersi i tilacoidi
I tilacoidi, formati da membrane
contenenti clorofilla, sono le superfici
di lavoro su cui avvengono le reazioni
fotosintetiche
La fotosintesi: come e dove
La
fotosintesi
è
suddivisa in una fase
luminosa e una fase
indipendente
dalla
luce.
Le
reazioni
di
entrambe
le
fasi
avvengono all’interno
dei cloroplasti.
La fase luminosa
 La fase luce-dipendente (luminosa)
avviene nei tilacoidi e si svolge
soltanto in presenza della luce del
Sole attraverso i fotopigmenti
 Durante questa fase si generano le
molecole energetiche NADPH e
ATP, grazie alle quali potranno
avvenire le successive reazioni
chimiche del ciclo di Calvin
La fase luminosa
I pigmenti sono necessari durante la
fase luminosa, quando le molecole
d’acqua sono scisse e liberano ossigeno.
 Le molecole di clorofilla contenute
nei fotosistemi catturano la luce solare
 L’energia solare viene utilizzata per
costruire molecole di ATP e per
scindere molecole di H2O nei loro
componenti: idrogeno e ossigeno
 L’ossigeno si libera nell’ambiente,
mentre gli elettroni e gli atomi di H
sono trasferiti alle molecole di NADP+
che si riducono a NADPH + H+.
La fase indipendente dalla luce
 Il ciclo di Calvin avviene nello stroma
 È detto anche fase luce-indipendente perché la sintesi del glucosio non utilizza
direttamente la luce solare, ma le molecole altamente energetiche prodotte
grazie a essa
 La sintesi del glucosio avviene a partire dall’anidride carbonica (presente
nell’aria) e dall’idrogeno trasportato dal NADPH, con consumo di ATP secondo
l’equazione complessiva:
Il ciclo di Calvin
 Nel ciclo di Calvin viene sintetizzato uno zucchero a tre atomi di
carbonio, la gliceraldeide 3-fosfato
 Due molecole di gliceraldeide reagiscono per formare glucosio
 Dalla gliceraldeide si possono ottenere altre molecole organiche
(amminoacidi, acidi grassi)
Il ciclo di Calvin
Il Ciclo di Calvin (versione più dettagliata)
Il ciclo di Calvin produce glucosio a partire da CO2, ATP e
NADPH + H+ generati durante la fase luminosa.