Capitolo 1: Biologia cellulare- PARTE 3/4 Flashcards
Metabolismo cellulare e ossidazione completa del glucosio (dalla glicolisi alla respirazione cellulare)
Come avvengono le reazioni chimiche?
quando l’energia dei legami chimici di una sostanza è trasferita ai legami chimici di un’altra sostanza
Cosa sono le reazioni di ossidoriduzione?
reazioni in cui l’elemento che subisce ossidazione perde elettroni, quello che subisce la riduzione acquista elettroni
Qual è l’elemento ossidato?
quello che ha perso elettroni
Qual è l’elemento ridotto?
quello che ha acquistato elettroni
Che cos’è il catabolismo?
Il catabolismo consiste nella degradazione di molecole complesse in molecole più semplici con produzione di energia.
Che cos’è l’anabolismo?
L’anabolismo è la sintesi di molecole complesse a partire da molecole più semplici con consumo di energia.
Cosa fanno le reazioni cataboliche?
liberano energia per mantenere le strutture e l’organizzazione della cellula
Come si possono anche chiamare le reazioni cataboliche?
esoergoniche
Cosa sono le reazioni anaboliche?
quelle che sintetizzano (creano) i composti che servono alla cellula
Cosa sono le reazioni endoergoniche?
quelle che richiedono energia (anabolismo)
le reazioni anaboliche sono endoergoniche?
sì: richiedono energia fornita dalle reazioni cataboliche tramite un trasportatore intermedio: l’ATP
Tra anabolismo e catabolismo, chi “crea” e chi “distrugge”?
Il catabolismo distrugge, l’anabolismo crea.
Come si può chiamare l’ATP?
Adenosintrifosfato
Da cosa è formato l’ATP?
Da adenosina (un nucleoside) legato a 3 gruppi fosfato. L’ATP è un nucleotide.
Quali legami nell’ATP sono a alta energia? (richiedono molta energia per essere costruiti e rompendosi creano molta enrgia)
Quello tra il 1 e 2, e tra 2 e 3 gruppo fosfato.
Quanta energia richiede la formazione dell’ATP?
7 Kcal/mole
Come si crea l’ATP?
Con una reazione di fosforilazione:
condensazione a partire dall’adenosindifosfato (ADP) e un gruppo fosfato inorganico (P)
Che cos’è una reazione esoergonica?
Una che rilascia energia
L’idrolisi dell’ATP è una reazione endoergonica o esoergonica?
esoergonica
Perché si una la parola “ossidazione”?
Perché spesso quando una sostanza si ossida, nella sua molecola entra ossigeno
Cos’altro acquista una sostanza che acquista un elettrone?
uno ione H+
Cosa succede quando una molecola si riduce?
nella sua molecola entrano atomi di idrogeno
Cosa vuol dire che una sostanza si ossida?
Che cede elettroni
Che tipo di reazioni sono la glicolisi o la respirazione?
cataboliche
Perché sostanze organiche come il glucosio hanno alto contenuto energetico?
Perché sono in uno stato ridotto, cioè hanno acquistato elettroni
Che tipo di reazione è la fotosintesi?
anabolica
Nella respirazione cellulare, quali sono i composti che acquistano o cedono elettroni (e ioni H+) e fungono da trasportatori di potere riducente (cioè di elettroni)?
I seguenti coenzimi trasportatori di elettroni:
1) NAD (nicotinammide adenina dinucleotide): nella forma NAD+ accetta 2 protoni e 2 elettroni, ricucendosi a NADH + H+ (di fatti accetta un protone, l’altro resta extra)
2) FAD (Flavina adenina dinucleotide): può accettare 2 elettroni e 2 protoni riducendosi a FADH2
3) NADP (nicotinammide adenina dinucleotide fosfato): accetta 2 protone e 2 elettroni, diventando NADPH + H+ (di fatti accetta un protone, l’altro resta extra)
Come si legge NAD?
nicotinammide adenina dinucleotide
Come si legge FAD?
Flavina adenina dinucleotide
Come si legge NADP?
Nicotinammide adenina dinucleotide fosfato
Cosa vuol dire che gli enzimi sono catalizzatori biologici?
Che velocizzano la reazione senza essere consumati o parteciparvi attivamente (quindi possono essere riutilizzati)
Cosa sono gli enzimi?
proteine, di solito globulari, responsabili della velocizzazione delle reazioni metaboliche
Cosa sono i substrati?
Sostanze che si legano a un enzima per poter reagire
Che cos’è un sito attivo?
è il punto dell’enzima su cui si lega il substrato, formando il complesso enzima-substrato
Quante reazioni può catalizzare ciascun enzima?
Ogni enzima può catalizzare solo una reazione
Cosa sono i coenzimi?
Sostanze non proteiche che vengono consumate nella reazione enzimatica.
Cedono o acquistando gruppi chimici specifici.
Spesso sono vitamine, composti derivati da vitamine o alcuni ioni (es Mg2+) che fanno funzionare gli enzimi.
Qual è la formula chimica del glucosio?
C6H12O6
Come fa la cellula a ricavare energia?
Con l’ossidazione graduale di sostanze organiche
Qual è la prima fase dell’ossidazione del glucosio?
la glicolisi
Cosa succede nella glicolisi?
Il glucosio viene demolito in piruvato (o acido piruvico)
Cosa succede al piruvato in anaerobiosi (assenza di ossigeno)?
avviene la fermentazione a acido lattico/etanolo
Cosa succede al piruvato in aerobiosi (presenza di ossigeno)?
il piruvato viene ossidato a Co2 durante la respirazione cellulare
il piruvato è il prodotto di quale reazione?
della glicolisi
Da quante reazioni è formata la glicolisi?
10
Qual è il risultato finale della glicolisi in termini netti?
2 molecole di ATP e 2 di NADH
Qual è la formula del piruvato o acido piruvico?
C3H4O3
Quante molecole di piruvato sono prodotte dalla glicolisi di una molecola di glucosio?
2 molecole: 2C3H4O3
Qual è la formula della glicolisi?
C6H12O6 + 2 ADP + 2 Gruppi Fosfato + 2NAD+ »_space;——->
2C3H4O3 + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O
Quante molecole di acqua si producono con la glicolisi?
2
Cosa succede nella prima reazione della glicolisi?
Btw le prime 5 fasi si chiamano “fase di investimento”
Avviene la fosforilazione del glucosio, cioè l’enzima esochinasi catalizza il legame di un gruppo fosfato ceduto da una molecola di ATP (per la precisione si attacca al C6). Otteniamo così il Glucosio-6-Fosfato
Cosa succede nella seconda reazione della glicolisi?
Si passa da glucosio 6-fosfato a fruttosio 6-fosfato (fruttosio e glucosio sono isomeri: entrambi C6H12O6). Questo perché il fruttosio-6-fosfato è carico e non può uscire dalla cellula
Cosa succede nella terza reazione della glicolisi?
Ancora grazie all’esochinasi, un altro gruppo fosfato è ceduto da un ATP: si passa dal fruttosio 6-fosfato al fruttosio 1,6 difosfato, che è instabile
Cosa succede nella fase 4 della glicolisi?
Il fruttosio 1,6 difosfato è scisso in gliceraldeide 3-fosfato (o “fosfogliceraldeide”) e diidrossiacetone fosfato
Cosa succede nella fase 5 della glicolisi?
Btw le ultime 5 fasi si chiamano “fase di rendimento”
Il diidrossiacetone fosfato si trasforma nel suo isomero gliceraldeide 3-fosfato (fosfogliceraldeide). Così adesso abbiamo un totale di due Gliceraldeidi-3-fosfato
Cosa succede nella fase 6 della glicolisi?
Le gliceraldeide-3-fosfato (fosfogliceraldeidi) sono ossidate a 1,3 bisfosfoglicerato. Inoltre per questa reazione, due NAD+ (uno per 1,3 bisfosfoglicerato) acquistano 2 protoni e 2 elettroni ciascuno, diventando NADH + H+
Cosa succede nella fase 7 della glicolisi?
Entrambi i 1,3 bisfosfoglicerato cedono un gruppo Fosfato (quello attaccato a C1) a una molecola di ADP che diventa ATP (questo processo si chiama fosforilazione a livello del substrato). Così adesso abbiamo un totale di 2 ATP.
Cosa succede nella fase 8 della glicolisi?
Il gruppo P rimasto ai due 3-fosfoglicerato va dal C3 al C2
Cosa succede nella fase 9 della glicolisi?
I due 2-fosfoglicerato si trasformano in fosfoenolpiruvato, espellendo una molecola di acqua ciascuno.
Cosa succede nella decima fase della glicolisi?
Il gruppo Fosfato dei due fosfoenolpiruvato viene ceduto a un ADP, che diventa ATP (cioè avviene una fosforilazione a livello del substrato). Per cui adesso abbiamo in totale 4 molecole di ATP lorde. Il Fosfoenolpiruvato, ora che ha ceduto il gruppo fosfato, diventa enolpiruvato, che ha una dislocazione di un H+ dall’ossigeno al CH2, il che lo trasforma in piruvato (una molecola per ogni enolpiruvato, cioè due in tutto)
Qual è il guadagno netto della glicolisi?
2 molecole di ATP perché nella fase 1 e 3 (sommate) si consumano 2 molecole di ATP, ma nella fase 7 (tre molecole) e 10 (una molecola) se ne producono 4.
Cosa succede durante la respirazione cellulare?
Il piruvato viene ossidato e demolito del tutto, con la produzione di CO2, H2O e energia durante la respirazione cellulare.
Dove avviene la respirazione cellulare?
Nei mitocondri
In quali fasi è divisa la respirazione cellulare?
1) Decarbossilazione ossidativa del piruvato
2) Ciclo di Krebs
3) Catena respiratoria
Cosa succede nella decarbossilazione ossidativa del piruvato?
I due piruvati (prodotti della glicolisi) entrano nel mitocondrio e perdono una molecola di CO2, mentre allo stesso tempo si ossidano.
Si trasformano così in gruppo acetile (due atomi di C) che si legano a un composto: Coenzima A (COA). Così si formano due acetil coenzima A (a 2 C).
Gli ioni ceduti dai piruvati ossidati vanno sul NAD+, che diventa NADH.
Qual è il prodotto della decarbossilazione ossidativa del piruvato?
- 2 Acetil coenzima A
* 2 NADH
Qual’è l’unica fase della degradazione del glucosio che richiede ossigeno?
La catena respiratoria, detta anche catena di trasporto degli elettroni o fosforilazione ossidativa
Cosa succede nel ciclo di Krebs?
Il gruppo Acetile (2C) dei due Acetil COA si lega all’Acido Ossalacetico (4C) formando Acido Citrico (6C).
Ciascuno dei due Acidi Citrici subiscono ossidazioni che portano alla formazione di:
• 1 ATP
• 2 molecole di CO2, che vengono espulse dalla cellula
• 1 FADH2
• 3 NADH
• 1 Acido ossalacetico (la riduzione del FAD e NAD+ rigenera l’acido ossalacetico, che ricomincia il ciclo).
• 3H+
• CoA (ritorna nella decarbossilazione ossidativa del piruvato)
Cosa produce ogni ciclo di Krebs?
- 1 ATP
- 2 molecole di CO2, che vengono espulse dalla cellula
- 1 FADH2
- 3 NADH
- 1 Acido ossalacetico (la riduzione del FAD e NAD+ rigenera l’acido ossalacetico, che ricomincia il ciclo).
- 3H+
- CoA
Come si chiama anche la catena respiratoria?
Catena di trasporto degli elettroni o fosforilazione ossidativa
Cosa succede in generale durante la catena respiratoria?
L’energia contenuta nel NADH e FADH2 viene usata per produrre ATP
Cosa succede durante la catena respiratoria (2 fasi?)
1) Gli elettroni sui coenzimi FADH2 e NADH vengono ceduti ai citocromi, dando loro energia che usano per pompare protoni contro gradiente nello spazio intermembrana. Dopo questo passaggio, gli elettroni riducono una molecola di O in H2O.
2) Il gradiente protonico generato dalla catena di trasporto è usato per attivare l’ATP sinteasi che, grazie all’energia dei protoni in entrata, fa reagire le molecole di ADP con un gruppo fosfato, trasformandole in ATP.
Durante la catena respiratoria, quante molecole di ATP sono prodotte dall’ossidazione del NADH? E quanti ATP in totale sono ottenuti dall’ossidazione dell’NADH?
3 molecole di ATP per ogni NADH (10 NADH in totale, quindi 30 ATP)
Durante la catena respiratoria, quante molecole di ATP sono prodotte dall’ossidazione del FADH2?
2 molecole di ATP per ogni FADH2 (2 FADH2 in totale, quindi 4 ATP totali)
Cosa sono i citocromi?
Le lipoproteine sulla membrana interna dei mitocondri. Accettano elettroni da parte di NADH e FADH2.
Cosa fa l’ultimo trasportatore della catena respiratoria?
Cede elettroni all’ossigeno, riducendolo in H2O
Che cos’è la fosforilazione ossidativa?
è la produzione di ATP dovuta alla catena di trasporto degli elettroni, che avviene grazie a un meccanismo detto accoppiamento chemiosmotico
Cosa succede durante l’accoppiamento chemiosmotico?
Durante la catena di trasporto di elettroni, i protoni (ioni H+) sono pompati nello spazio intermembrana, generando gradiente elettrochimico. Gli ioni H+ rientrano poi nella matrice mitocondriale attraverso un canale in una proteina detta ATP sintetasi e il loro flusso secondo gradiente fornisce energia per sintetizzare l’ATP a partire da ADP e un gruppo fosfato
Come si chiama lo spazio nella membrana interna dei mitocondri?
matrice
Quante molecole di ATP si ottengono (lorde) dall’ossidazione completa del glucosio?
38
Quante molecole di ATP sono prodotte dalla glicolisi?
2 nette (4 lorde)
Quante molecole di ATP sono prodotte dalla respirazione?
36 lorde
Qual è il guadagno netto di ATP nell’ossidazione completa del glucosio?
30-32 molecole di ATP più o meno (considerando che per il trasporto di alcune molecole serve energia)
Quante kcal si guadagnano dall’ossidazione completa del glucosio?
686, di cui 266 per creare l’ATP (420 nette)
Che rendimento energetico si ha in percentuale dall’ossidazione completa del glucosio?
40%: il 60% invece è disperso in calore.
Che cos’è la condensazione?
La condensazione è una reazione biochimica che consiste nella sintesi del polimero attraverso l’instaurazione di legami covalenti fra i singoli monomeri, per eliminazione di una molecola d’acqua per ogni legame formatosi; per avvenire necessita di energia.
Come si chiama il processo per cui un eritrocita, in una soluzione ipotonica, scoppia?
Emolisi
Qual è la differenza tra nucleoside e nucleotide?
Nucleotide: è una base azotata con uno o più gruppi fosfato
Nucleoside: è una base azotata senza un gruppo fosfato
Da cosa è composta l’adenosina?
Da adenina legata a un ribosio (o desossiribosio)
Cosa sono i cofattori?
Sostanze non proteiche che partecipano attivamente alla reazione enzimatica per poi venire rigenerati e partecipare a altre reazioni. Una classe importante di cofattori sono i coenzimi
