Come le cellule traggono energia dal cibo:
produzione di ATP
L’energia è contenuta nei legami chimici
delle molecole nutritive; la cellula estrae
questa energia e la conserva nell’ATP
trasportatori attivati
ATP
Nicotinamide adenina dinucleotide:
NAD+ (ossidazioni)
Nicotinamide adenina dinucleotide fosfato:
NADP+ (riduzioni)
Flavina adenina dinucleotide:
FAD
demolizione macromolecole in subunità
più semplici (es. polisaccaridi in glucosio)
Glicolisi
Ciclo di Krebs
o ciclo dell’acido citrico
Fosforilazione ossidativa
respirazione cellulare
Membrana mitocondriale esterna
Membrana mitocondriale interna (creste)
Spazio intermembrana
Matrice mitocondriale
m.m.e.: porina
Glicolisi
glucosio
acido piruvico
Anaerobiosi
acido lattico
fermentazioni
etanolo
O
CH3
C
COOH
matrice mitocondriale
acido piruvico
complesso della piruvato
deidrogenasi
acetil coenzima A
l’acetil-CoA è un altro trasportatore
attivato in quanto il legame tioestere
con l’acetato è ad alta energia
matrice mitocondriale:
ciclo di Krebs o ciclo dell’acido citrico
ogni ciclo catalizza l’ossidazione dei due atomi di C dell’acetil-CoA convertendoli in due molecole di CO2.
l’energia viene recuperata nei trasportatori attivati
negli stadi finali dell’ossidazione delle molecole nutritizie i trasportatori di elettroni donano
gli elettroni ad alta energia che alla fine ridurranno l’O2. Durante tale processo si libera energia
che viene utilizzata per produrre ATP
I gradienti elettrochimici sono
forme di immagazzinamento di energia
sulla membrana mitocondriale interna
i trasportatori si organizzano
in una catena di trasporto degli elettroni
ogni complesso:
- capta elettroni
- è una pompa protonica
ogni complesso capta elettroni grazie alla presenza di atomi
di metallo fissati alle proteine
centri ferro-zolfo nel complesso della NADH deidrogenasi
citocromi nel complesso del citocromo b-c1 e
nel complesso della citocromo ossidasi
il passaggio di elettroni da un trasportatore all’altro è mediato da:
ubichinone
citocromo c
la tendenza al trasferimento di elettroni di una coppia redox è detta potenziale redox
O2 + 4H+ + 4e-
2 H2O
si genera un ripido gradiente protonico a cavallo della mmi
I gradienti elettrochimici sono
forme di immagazzinamento di energia
ATP sintasi o F0-F1 ATPasi
fosforilazione ossidativa: consumo di O2 ed aggiunta di un gruppo fosfato all’ADP per dare ATP
accoppiamento chemiosmotico: il flusso di elettroni lungo la catena respiratoria è accoppiato
alla sintesi di ATP attraverso il gradiente protonico
agenti disaccoppianti: 2,4-dinitrofenolo (DNP), disaccoppiano l’ossidazione del NADH
dalla produzione di ATP
il disaccoppiamento della fosforilazione dal flusso di elettroni può essere anche utilizzato
fisiologicamente per produrre calore (es. neonati o animali che vanno in ibernazione).
Le cellule del tessuto adiposo bruno producono una proteina, la termogenina, che funziona da
agente disaccoppiante in modo che l’energia del gradiente protonico è convertita in calore
i batteri aerobi fanno fosforilazione ossidativa?
Localizzazione cellulare dei percorsi energetici
negli eucarioti e nei procarioti aerobi
eucarioti
citosol: glicolisi, fermentazione
matrice mitocondriale:
ciclo di Krebs
membrana mitocondriale interna:
fosforilazione ossidativa
procarioti aerobi
citosol: glicolisi, fermentazione,
ciclo di Krebs
membrana plasmatica:
fosforilazione ossidativa
Teoria endosimbiontica