LEZIONE 21 La respirazione cellulare

1 LEZIONE . 21. La respirazione cellulare IL F ILO DEL DISC ORSO. che pu essere seguita dalla GLICOLISI FERMENTAZIONE. comprende LA respirazione CICLO DI KREBS. cellulare . CATENA DI TRASPORTO. DEGLI ELETTRONI. coinvolge come il TRASPORTATORI. DI ELETTRONI NAD. >. CHE COS' LA respirazione cellulare . BUILD D YOUR L'ATP, necessario per distribuire energia nelle cellule, si forma attraverso una reazione ENGLISH endoergonica da ADP e fosfato. L'energia per innescare questa reazione fornita VOCABULARY dal processo di respirazione cellulare , nel quale le sostanze nutritive vengono ossidate While studying this e si ha un trasferimento di elettroni che rende disponibile energia. lesson, write down the definitions of all Perch abbiamo bisogno di ossigeno Nelle reazioni redox le sostanze the KEY TERMS. si scambiano elettroni highlighted in capital Quanti di noi sanno spiegare in che modo l'ossigeno letters.

2 Then use your ci mantiene in vita? In altre parole, perch non pos- Il principio che regola il trasporto degli elettroni . English vocabulary to answer the questions at siamo fare a meno di respirare? Respirando, i nostri semplice: alcune sostanze esercitano sugli elettroni LE UN IT FU NZ IONALI D EI V IVE N TI: LE CEL LULE. the end of the lesson. polmoni attuano uno scambio di gas che consente un'attrazione maggiore rispetto ad altre. Quando una alle cellule di avere sempre ossigeno a disposizione, sostanza cede uno o pi elettroni a un'altra, subisce e l'ossigeno necessario per estrarre l'energia dalle un'OSSIDAZIONE. Viceversa, la sostanza che acquista sostanze nutritive. In altre parole, l'ossigeno coin- gli elettroni subisce una RIDUZIONE. (Un'apparente volto in un complesso di reazioni che, partendo dalle contraddizione nei termini, che si comprende cos : sostanze nutritive, ha come risultato finale la produ- poich gli elettroni hanno carica negativa, nella so- zione di molecole di ATP, necessarie per distribuire stanza che li acquista si riduce la carica positiva.)

3 L'energia nell'organismo. Questo processo si chiama Nelle cellule, l'ossidazione e la riduzione non sono respirazione cellulare . mai indipendenti l'una dall'altra: se una sostanza si . Per ricostruire l'intero processo con cui l'ener- ossida, un'altra deve ridursi. Il passaggio concomi- gia viene trasferita dalle sostanze nutritive all'ATP, tante di elettroni da una molecola a un'altra de- partiamo da una molecola di glucosio. La scissione finito reazione di ossidoriduzione o REAZIONE RE- della molecola di glucosio, ad alto contenuto ener- DOX. fondamentale rilevare che, dal punto di vista getico, rende disponibili i suoi elettroni di legame energetico, in una reazione redox gli elettroni della che, scendendo dal colle dell'energia, gradualmen- sostanza ossidata viaggiano in discesa , ossia du- SE G UI I L F I LO te alimentano la reazione endoergonica con cui un rante l'ossidazione si libera energia.

4 Contrariamen- gruppo fosfato si lega all'ADP per formare ATP. te a quanto pu far pensare il termine ossidazione , respirazione . cellulare Durante la loro discesa, gli elettroni del glucosio le reazioni redox non coinvolgono necessariamente CELLULAR incontrano un gran numero di molecole intermedie, l'ossigeno. Qualsiasi composto sottragga elettroni a . RESPIRATION. Processo di estrazione ma al termine del percorso trovano sempre ad at- un altro pu essere definito agente ossidante. dell'energia dalle tenderli una molecola di ossigeno. Noi abbiamo bi- Torniamo alla nostra molecola di glucosio e ve- UN IT D. sostanze nutritive che sogno di ossigeno proprio per questo motivo: esso ci diamo come avviene il trasferimento degli elettroni. avviene nella maggior parte delle cellule. serve come accettore finale di elettroni nel processo Il glucosio, ricco di energia, ossidato da un'altra di respirazione cellulare .

5 Molecola, che a sua volta ossidata dalla successiva. 242. 242 21-01-2011 9:09:48. LA RESP IRAZIONE C ELLULA RE LEZIONE 21 . Le molecole che nel processo di formazione dell'ATP volta in NADH ( ). Possiamo quindi afferma- bio clip . spostano gli elettroni da una molecola all'altra sono re che il NAD si trasforma in NADH ossidando chiamate TRASPORTATORI DI ELETTRONI. La loro una sostanza, cio sottraendole elettroni. Nel nostro Oxidation and Reduction funzione particolarmente complessa perch mol- caso, la molecola ossidata dal NAD un derivato ti elettroni da trasportare sono in realt confinati della molecola iniziale di glucosio. dentro atomi di idrogeno, ognuno dei quali, come Ora il NADH pu procedere in discesa lungo il abbiamo visto nella LEZIONE 13, composto da un colle dell'energia per cedere il suo carico ad altre protone e da un elettrone. molecole che abbiano una maggiore forza di attra- S EGUI I L FI LO.

6 zione verso gli elettroni. Dopo aver ceduto gli elet- Un intermediario delle reazioni redox: il NAD troni a una di queste molecole, il trasportatore sca- TRASPORTATORE. Il principale trasportatore di elettroni coinvolto nel rico si trova nuovamente nella forma NAD ed DI ELETTRONI. ELECTRON CARRIER. trasferimento di energia un composto chiamato pronto a caricarsi di altri elettroni ( ). Molecola che NICOTINAMIDE ADENINA DINUCLEOTIDE, o pi sem- Il trasferimento di elettroni tramite molecole in- consente il movimento di elettroni tra altre plicemente NAD. Questa molecola pu essere para- termediarie come il NAD fornisce l'energia neces- molecole nel processo gonata a un taxi che pu viaggiare sia vuoto, sia con saria per produrre la maggior parte dell'ATP. Nei di- di produzione dell'ATP. i passeggeri a bordo. I passeggeri prelevati e scari- segni di questa LEZIONE , che illustrano la respirazione NAD.

7 Cati dal NAD sono gli elettroni (bio|visual ). cellulare , leggerete perci una di queste reazioni, a (NICOTINAMIDE. ADENINA. Quando scarico , il NAD si trova nella forma seconda che il trasportatore di elettroni passi da DINUCLEOTIDE). ionica NAD , dotata di carica positiva in quanto scarico (NAD ) a carico (NADH) o viceversa: NAD. (NICOTINAMIDE. possiede pi protoni che elettroni ( ). Quando NAD NADH NADH NAD ADENINE. partecipa a una reazione redox, il NAD raccoglie DINUCLEOTIDE). Molecola che un atomo di idrogeno (un elettrone e un protone) e rappresenta un elettrone solitario (prelevato da un secondo ato- mo di idrogeno). Quest'ultimo neutralizza la carica ? ALLAR GA IL D ISC OR SO. In che modo i TRASPORTATORI DI ELETTRONI. il principale trasportatore di elettroni nella positiva del trasportatore, trasformando il NAD in partecipano a REAZIONI REDOX? respirazione cellulare .

8 NAD, mentre l'atomo di idrogeno lo converte a sua bio visual S T EP BY S TE P. IL TRASPORTO DI ELETTRONI TRAMITE IL NAD.. NAD NADH NAD . scarico carico scarico riparte per raccogliere . altri elettroni H protone NAD. (ossidato). H.. utili in uno stadio successivo NAD NAD H. della respirazione . (ridotto). H . utile in uno stadio successivo . H della respirazione .. Il NAD si riduce a NAD accettando B un elettrone da un atomo di idrogeno. Il NAD si trova all'interno della cellula, Quindi si unisce a un altro atomo di idrogeno A dove sono presenti anche due atomi e si trasforma in NADH. di idrogeno provenienti dalle molecole di Il NADH trasporta gli elettroni a una C tappa successiva della respirazione sostanze nutritive. cellulare , dove li cede, ossidandosi e tornando alla sua forma originaria, NAD . 243. 243 21-01-2011 9:09:49. >. LE PRIME DUE FASI: GLICOLISI E CICLO DI KREBS.

9 La molecola di glucosio, ricca di energia, viene demolita nei diversi passaggi della glicolisi e del ciclo di Krebs per formare 4 molecole di ATP. Le prime due fasi della respirazione cellulare forniscono elettroni ricchi di energia per la fase nale, la catena di trasporto degli elettroni. bio flix La respirazione cellulare addirittura l'unica fase del processo. La glicolisi un processo in tre stadi probabilmente il pi antico meccanismo di acqui- La respirazione cellulare sizione dell'energia che, nella maggior parte degli MYSOCIALBOOK Tutti i partecipanti al grande gioco dell'energia organismi, stato successivamente affiancato dal sono stati presentati: il glucosio, le reazioni redox, i ciclo di Krebs e dalla catena di trasporto degli elet- trasportatori di elettroni, gli enzimi, l'ossigeno. La troni. Il fattore critico che ha determinato questo respirazione cellulare , cio il processo che permette cambiamento stato l'impiego dell'ossigeno nell'ac- alle cellule di estrarre energia dalle sostanze nutriti- quisizione dell'energia, e in particolare nell'ETC.

10 La ve in presenza di ossigeno, pu essere descritta com- glicolisi come pure il ciclo di Krebs infatti un plessivamente dalla seguente reazione: processo anaerobico, perch le sue reazioni avven- gono in assenza di ossigeno. Tuttavia, poich alla C6H12O6 6 O2 36 ADP 36 P fine anche i prodotti della glicolisi e del ciclo di 6 CO2 6 H2O 36 ATP Krebs partecipano alla catena di trasporto degli elettroni, che richiede ossigeno, tutta la respirazione La prima molecola della riga superiore, in cui sono cellulare pu essere considerata un processo aero- indicati i reagenti della reazione, il glucosio (un bico, cio che dipende dall'ossigeno. esempio di sostanza nutritiva), ricco di energia chi- La distinzione tra la glicolisi e le altre due fasi ha mica. A seguire si trovano l'ossigeno, necessario anche un'origine fisica. Nelle cellule eucariote come come accettore finale di elettroni, l'ADP e molecole le nostre, la glicolisi ha luogo nel citosol, mentre il inorganiche di fosfato (P) che, unendosi all'ADP, lo ciclo di Krebs e l'ETC avvengono nei mitocondri.