Date post: | 01-May-2015 |
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L´Ossigeno: amico e nemico
Ossigeno amico
Bioenergetica Mitocondriale (stress ossidativo)
Fosforilazione ossidativa
Ossigeno nemico
Specie reattive dell´ossigeno e stress ossidativo
Antiossidanti e determinazione della loro attività
Seminario DIOR 25 Febbraio 2011
Copyright © 2006 Zanichelli editore
Capitolo 6Capitolo 6
La respirazione cellulare
Copyright © 2006 Zanichelli editore
6.4 Le cellule ricavano energia trasferendo elettroni dalle molecole organiche all’ossigeno
• Durante il loro trasferimento dai composti organici all’ossigeno gli elettroni liberano energia potenziale.
• Quando il glucosio è trasformato in diossido di carbonio, perde atomi di idrogeno, che vengono acquistati dall’ossigeno molecolare, formando acqua.
C6H12O6 6 O2 6 CO2 6 H2O
Perdita d’atomi di idrogeno
Acquisto di atomi di idrogeno
Energia
(ATP)Glucosio
+ + +
Figura 6.4
Seminario DIOR 25 Febbraio 2011 Tratto da “Biochimica” di Mathews, Van Holde, Ahern. Casa Editrice Ambrosiana
Epatocita
1. Mitocondrio
2. Reticolo endoplasmatico liscio
3. Reticolo endoplasmatico rugoso
4. Golgi
Seminario DIOR 25 Febbraio 2011
Copyright © 2006 Zanichelli editore
NADHNADH
NADH NADH FADH2
Citoplasma
Trasportatore di membrana degli elettroni
Mitocondrio
GLICOLISI1
molecola di glucosio
Dalla fosforilazione a livello di substrato
Dalla fosforilazione a livello di substrato
Dalla fosforilazione ossidativa
FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA
(Catena di trasporto e chemiosmosi)
2 Acetil CoA
CICLO DI KREBS
2 ATP 2 ATP circa 34 ATP
Resa massima per molecola di glucosio:
Circa 38 ATP
2 molecole di acido piruvico
2 6 2
2 2
(o 2 FADH2)
Figura 6.13
La resa complessiva della respirazione cellulare:
Copyright © 2006 Zanichelli editore
La glicolisi produce ATP mediante un processo chiamato fosforilazione a livello del substrato nel quale un gruppo fosfato è trasferito da una molecola organica (substrato) ad una molecola di ADP.
Enzima
Adenosina
Molecola organica (substrato)
ADP ATP
P
PP P
P
Figura 6.7B
G > 0Non avviene
spontaneamenteReazione
Endoergonica
G < 0Avviene
spontaneamenteReazione
Esoergonica
Tratto da “Lehninger's Principles of Biochemistry 4th Editoin - D L Nelson, Cox Lehninger - W H Freeman 2004”
Seminario DIOR 25 Febbraio 2011
Seminario DIOR 25 Febbraio 2011
Modificata da “Lehninger's Principles of Biochemistry 4th Editoin - D L Nelson, Cox Lehninger - W H Freeman 2004”
ADP +Pi ATP
PEP +ADP PIR+ATP
PEP PIR +Pi
Copyright © 2006 Zanichelli editore
NADHNADH
NADH NADH FADH2
Citoplasma
Trasportatore di membrana degli elettroni
Mitocondrio
GLICOLISI1
molecola di glucosio
Dalla fosforilazione a livello di substrato
Dalla fosforilazione a livello di substrato
Dalla fosforilazione ossidativa
FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA
(Catena di trasporto e chemiosmosi)
2 Acetil CoA
CICLO DI KREBS
2 ATP 2 ATP circa 34 ATP
Resa massima per molecola di glucosio:
Circa 38 ATP
2 molecole di acido piruvico
2 6 2
2 2
(o 2 FADH2)
Figura 6.13
La resa complessiva della respirazione cellulare:
Tratto da “Biochimica” di Mathews, Van Holde, Ahern Casa Editrice Ambrosiana.
All’equilibrio
-RT ln KeqGo’ =
nFEo’ = RT ln Keq
Eo’ POSITIVO PER REAZIONI
ESOERGONICHE
-nF Eo’Go’ =
Seminario DIOR 25 Febbraio 2011
Go’ RT ln [Ox1] [Red2][Red1] [Ox2]
Ox1 + Red2Red1 + Ox2
G = +
Eo’ RT ln [Ox1] [Red2][Red1] [Ox2]nF
Red1 + Ox2 Ox1 + Red2
E = -
Seminario DIOR 25 Febbraio 2011
Tratto da “Il Mitocondrio. Permeabilità e Metabolismo. Passarella, Atlante, Barile. Ed. Piccin”
0.27 volt12.2 kcal · mol-1
51.0 kJ · mol-1 0.22 volt9.9 kcal · mol-1
41.4 kJ · mol-1
0.53 volt23.8 kcal · mol-1
99.5 kJ · mol-1
Modificato da “Biochimica” di Mathews, Van Holde, Ahern. Casa Editrice Ambrosiana
NADH Fe-S
FMN
Fe-S
Q
b
c1
c
a
a3
O2
ADP + Pi
ADP + Pi
ADP + Pi
ATP + H2O
ATP + H2O
ATP + H2O
FADH2
Copyright © 2006 Zanichelli editore
6.10 NADH e FADH2 cedono i propri elettroni alla catena di trasporto e infine all’ossigeno
• La catena di trasporto degli elettroni è lo stadio finale della respirazione cellulare.
• L’energia liberata dalle reazioni redox è usata per trasportare attivamente ioni H+ nello spazio intermembrana dei mitocondri.
H2O
NAD
NADH
ATP
H
H
Energia possibile
per la sintesi di
ATP
Catena di trasporto
degli elettroni
2 O2
2e
2e
12
Figura 6.10
Copyright © 2006 Zanichelli editore
Spazio intermembrana
Membrana interna mitocondriale
Matrice mitocondriale
Complesso enzimatico
Flusso di elettroni
Trasportatore di elettroni
NADH NAD+
FADH2 FAD
H2OATPADP
ATP sintetasi
H+ H+ H+
H+
H+ H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
P
O2
Catena di trasporto degli elettroni Chemiosmosi
.
FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA
+ 212
Figura 6.11
La fosforilazione ossidativa avviene accoppiando il trasporto degli elettroni alla chemiosmosi.
p +59 mV pH
= Potenziale elettrico
pH = Potenziale chimico (H+)
p= Forza proton-motrice
Seminario DIOR 25 Febbraio 2011
Copyright © 2006 Zanichelli editore
ATPsintetasi
H+
H+
H+
H+
H+
H+ H+ H+ H+
H+
H+
H+H+
O2
H2OP ATP
NADH NAD+
FADH2 FAD
Rotenone Cianuro, monossido di carbonio
Oligomicina
DNP
2
ADP
Catena di trasporto degli elettroni Chemiosmosi
12
Figura 6.12
R O S
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
+ + + + + + + +
Matrice
M.M.I. Qc
½ O2H2O
H+
ADP + Pi
ATP
IIFAD ATPasi
H+H+ H+ H+
H+H+ H+
Spazio intermembrane
III IV
FMN
I
e-
e- e-e-e-
Membrana esterna
Membrana interna
Matrice
Spazio intermembran
e
NADH +H+NAD+
pH
SUCC FUM
R O S
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