La respirazione cellulare, reazioni redox, catena di trasporto degli elettroni

BIOLOGIA

LA RESPIRAZIONE CELLULARE

LA RESPIRAZIONE POLMONARE E CELLULARE

RESPIRAZIONE POLMONARE: il lavoro svolto dal nostro apparato respiratorio

RESPIRAZIONE CELLULARE: la trasformazione di materia organica in energia

SONO IN STRETTO CONTATTO TRA LORO

I polmoni prelevano O dall'aria e lo immettono nel sangue che lo trasporta alle cellule, dove viene utilizzato per ricavare energia dalle molecole organiche sotto forma di ATP

Durante la respirazione si forma CO , una sostanza di scarto che il sangue porta ai polmoni dove viene eliminata attraverso la respirazione polmonare con il vapore

FUNZIONE: estrazione di energia da molecole organiche immagazzinata sotto forma di ATP che la cellula può cedere rapidamente alle attività che la richiedono.

LE CELLULE RICAVANO ENERGIA TRASFERENDO ELETTRONI DALLE MOLECOLE ORGANICHE

L'energia di una molecola organica è contenuta nella disposizione di elettroni. L'energia di una sola molecola è troppa per il lavoro cellulare. La respirazione cellulare demolisce il glucosio in 3 tappe da cui ricava energia e la immagazzina sotto ATP dal cambiamento di disposizione di elettroni che rompono e riformano i legami. La cellula trasferisce energia all'ATP abbinando reazioni endoergoniche a reazioni esoergoniche.

REAZIONI REDOX

In una reazione in cui degli elettroni si trasferiscono da una molecola ad un'altra si chiama reazione redox. La perdita di elettroni di dice ossidazione e l'acquisto riduzione. Poiché un trasferimento di elettroni richiede un donatore e un accettore, ossidazione e riduzione sono sempre abbinate. Queste reazioni sono accompagnate da varie reazioni energetiche che cedono energia che può liberarsi sotto calore e può trasformarsi in energia elettrica o impiegata nell'ATP. In questa reazione sono fondamentali:l'enzima DEIDROGENASI e il suo coenzima NAD (una molecola organica che trasferisce elettroni). L'enzima allontana 2H dalla molecola che si ossida e il NAD acquista 2 elettroni e un protone riducendosi e diventando NADH, l'altro protone viene liberato. NADH è un trasportatore di idrogeno(H)e di elettroni(è). Un'altra molecola che ha questo ruolo è il FAD che si riduce in FADH

La respirazione cellulare avviene in 3 fasi ed è continua: GLICOLISI-CICLO DI KREBS-CATENA DI TRASPORTO DI ELETTRONI.

GLICOLISI nel citoplasma

Serie di

GLU                                                                                trasformazioni

A questo punto l'acido piruvico entra nel mitocondrio

CICLO DI KREBS

CATENA DI TRASPORTO DEGLI ELETTRONI

Sulla membrana sono presenti degli accettori di elettroni che prendono gli elettroni del NADH

Membrana interna:

NADH e FADH cedono gli elettroni, che passano per i citocromi, ritornando FAD e NAD. Più vanno avanti più i citocromi hanno un elevata capacità di attrarre elettroni     

Particolare sostanza, il passaggio di h+ in questa produce energia immagazzinata in ATP.

ALLA FINE ABBIAMO 38 ATP.

FERMENTAZIONE

I lieviti appartengono alla famiglia dei funghi e possono essere unicellulari o corte catene di cellule. Per elaborare i propri alimenti i lieviti utilizzano la respirazione aerobica ricavando circa 38 ATP per molecola di glucosio. I lieviti però possono vivere anche in assenza di ossigeno utilizzando 2 ATP per molecola di glucosio, quindi possono vivere in ambienti anaerobici se dispongono di una quantità elevata di glucosio. La glicolisi trasforma molecole di NAD+ in NADH, per svolgere la glicolisi in condizioni anaerobiche c'è bisogno di ri-ossidare il NADH in un modo completamente diverso dalla catena di trasporto degli elettroni che ha bisogno di ossigeno. Questo processo è detto fermentazione. Nelle cellule dei lieviti avviene la fermentazione alcolica: due reazioni catalizzate da due enzimi specifici che riducono l'acido piruvico prodotto dalla glicolisi in etanolo e CO2 contemporaneamente ossida il NADH. L'etanolo è un alcol(sostanza tossica) i microrganismi che svolgono la fermentazione alcolica eliminano i prodotti di scarto dell'ambiente, ma muoiono se la concentrazione alcolica è troppo alta.

Per produrre vino e birra ci deve essere un ambiente anaerobico,per fermentare zuccheri. I tini hanno valvole che fanno uscire CO2 ma non lasciano entrare aria. Anche il lievito del pane svolge una fermentazione alcolica la CO2 forma bollicine e kl'etanolo viene eliminato in cottura. Un altro tipo è la fermentazione lattica: in questo caso l'acido piruvico produce acido lattico, ma non CO2, conserva tutti e 3 gli atomi di carbonio, avviene nelle cellule muscolari rapide in caso di esercizio fisico intenso; si forma nelle fibre muscolari e passa nel sangue arrivando al fegato dove è riconvertito in acido piruvico. Questo tipo di fermentazioni viene svolta anche da alcuni batteri ed è sfruttata per yogurt e formaggi.