XV° lezione [modalità compatibilità]

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Il ciclo di Krebs

Serie ciclica di reazioni che si svolge nella matrice mitocondriale.Il gruppo acetile (2C) viene trasferito dal CoA allacido ossalacetico (4C) e forma

acido citrico (6C).

Lacido citrico (6C) subisce una serie di ossidazioni che portano alla formazione

di 2x CO2 e 1xATP e alla formazione di 3x NADH e 1x FADH2.Lultima reazione rigenera la molecola di acido ossalacetico che ricomincia unnuovo ciclo legandosi ad un altro gruppo acetile. 2 CO2

1 ATP

acido citrico (6C)

3 NADH1 FADH2

acido ossalacetico (4C)

Ac-CoA

Ciclo di

Krebs

Nel ciclo di Krebs non richiesto O2

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La respirazione cellulare la via pi efficiente

per liberare lenergia contenuta nel glucosio

Dalla ossidazione completa di una molecola di glucosio siottengono 38 molecole di ATP.

ques e:2 molecole di ATP sono prodotte dalla glicolisi36 molecole di ATP sono prodotte dalla respirazione aerobia

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Un ciclo in 9 tappe che inizia

con lacetil-CoA che vienelegato ad un acido a 4 atomi di

Carbonio (ossalacetato), per

formare acido citrico (6 C)

Un ciclo in 9 tappe che inizia

con lacetil-CoA che vienelegato ad un acido a 4 atomi di

Carbonio (ossalacetato), per

formare acido citrico (6 C)

Durante il ciclo

vengono eliminate

Durante il ciclo

vengono eliminate

Gli atomi di

idrogeno vengono

Gli atomi di

idrogeno vengono ossalacetato

produzione di unacido a 5 atomi di

C che si trasforma

immediatamente

in un composto a4 atomi di C

produzione di unacido a 5 atomi di

C che si trasforma

immediatamente

in un composto a4 atomi di C

accettori specifici(NAD+ e FAD),

Viene prodotta

una molecola diATP.

accettori specifici(NAD+ e FAD),

Viene prodotta

una molecola diATP.

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Bilancio del Ciclo di Krebs Durante il ciclo diKrebs una singola

molecola di acetil-CoA

produce:

3 molecole di NADH

1 mol. di FADH2

1 mol. di ATP

2 mol. di CO2

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Martini Fondamenti di Anatomia e Fisiologia Capitolo 7

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CONDENSAZIONE

Idratazione

Ox

DECARBOSSILAZIONE OSSIDATIVA

DECARBOSSILAZIONE OSSIDATIVA

Pt int.memb

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BILANCIOATP NADH

2FADH2

GLICOLISI2(in realt se ne formano4, ma due sono usati

2 0ne a g co s

formazioneacetilCoA 0 2 0

Ciclo di KREBS 2 6 2

totale 4 10 2

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Intermedi del ciclo dellacido citrico come precursori per le vie anaboliche

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Fosforilazione ossidativaFosforilazione ossidativa

Gli elettroni rimossi dal GLU durante laGli elettroni rimossi dal GLU durante la

glicolisi, la formazione di Acetil CoA ed ilglicolisi, la formazione di Acetil CoA ed ilCiclo di Krebs, sono stati accettati daCiclo di Krebs, sono stati accettati da NADNAD++

e FADe FAD con formazione dicon formazione di NADH e FADHNADH e FADH22

compost r ott entrano ne acompost r ott entrano ne a catenacatenatrasporto degli elettronitrasporto degli elettroni dove passano dadove passano daun accettore all altro perdendo energiaun accettore all altro perdendo energia

Queste reazioni Redox sono esoergonicheQueste reazioni Redox sono esoergonichee l energia viene usata per fosforilare le l energia viene usata per fosforilare lADP in ATP (fosforilazione ossidativa)ADP in ATP (fosforilazione ossidativa)

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Conservazione dellenergia nellaConservazione dellenergia nella

fermentazione e nella respirazionefermentazione e nella respirazione

Nella fermentazione la sintesi dellATP e ilNella fermentazione la sintesi dellATP e ilrisultato della fosforilazione a livello del substrato.risultato della fosforilazione a livello del substrato.Un gruppo fosfato viene aggiunto a intermediUn gruppo fosfato viene aggiunto a intermedibiochimici dove diviene un gruppo fosfato ad altabiochimici dove diviene un gruppo fosfato ad altaener ia e viene tras erito dallA P allATPener ia e viene tras erito dallA P allATP

Nella respirazione la differenza di potenzialeNella respirazione la differenza di potenzialeattraverso la membrana citoplasmatica generataattraverso la membrana citoplasmatica generatagrazie alla forza proton motrice dissipa parte digrazie alla forza proton motrice dissipa parte di

questa energia per formare ATP a partire dallADPquesta energia per formare ATP a partire dallADPe Pi, attraverso il processo detto fosforilazionee Pi, attraverso il processo detto fosforilazioneossidativa. Questo accoppiamento tra forza protonossidativa. Questo accoppiamento tra forza protonmotrice e sintesi di ATP avviene attraverso unmotrice e sintesi di ATP avviene attraverso uncomplesso enzimatico chiamato ATP sintasicomplesso enzimatico chiamato ATP sintasi(ATPase).(ATPase).

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L ossidazione diL ossidazione di

NADHNADH nella catenanella catenadi trasporto deglidi trasporto deglielettroni porta aelettroni porta a 33molecole di ATPmolecole di ATP mamail NADH ottenutoil NADH ottenutonelle glicolisi punelle glicolisi pu

ortare solo aortare solo a 22

ATPATP perch inperch inalcune cellule ilalcune cellule iltrasporto altrasporto almitocondriomitocondrionecessita dinecessita dienergiaenergia

IlIl FADH2FADH2 produceproduce 22

ATPATP per molecolaper molecola

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LA RESPIRAZIONE CELLULARE

Modello di mitocondrio eschema generale dellarespirazione cellulare

La respirazione aerobica ha luogo nella

matrice e nella membranamitocondriale interna e questo processo incrementato dalla grande superficie

offerta dalle creste. La matrice contiene lamaggior parte degli enzimi coinvolti

enzimi degli acidi tricarbossilici (ciclo diKrebs); sono inoltre presenti DNAmitocondriale ed RNA. La membranamitocondriale interna contiene icitocromi, le molecole di trasporto dellacatena di trasporto degli elettroni e gli

enzimi coinvolti nella produzione di ATP.

I mitocondri sono considerati organulisemiautonomi, perch riescono asintetizzare molte delle proteine di cuinecessitano; inoltre, vanno incontro ad

unautoreplicazione mediante un processo

che analogo alla divisione dei batteri.

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Shuttle del glicerolo-fosfato

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Shuttle del malato-aspartato

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I complessi I, III e IVI complessi I, III e IV

pompano protonipompano protoni Il gradiente protonicoIl gradiente protonico

costituisce energiacostituisce energia

potenziale che servepotenziale che servealla sintesi dell ATPalla sintesi dell ATP

La diffusione deiLa diffusione dei

gradiente avvienegradiente avvieneattraverso un canaleattraverso un canalespecifico, lspecifico, lATP sintasiATP sintasi

ed accoppiata allaed accoppiata allasintesi dell ATPsintesi dell ATP

1997 Boyer e Walker1997 Boyer e Walker::l ATP sintasi unl ATP sintasi un

motore molecolaremotore molecolare

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Lo stadio finale della respirazione cellulare prende il nome di fosforilazione ossidativa e

comprende sia la catena di trasporto degli elettroni che la chemiosmosi. Nella catena di trasporto gli elettroni ceduti dal NADPH,che si ossidato a

NAD+,scendono lungo i trasportatori di elettroni mediante reazioni di ossidoriduzione.