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il ciclo dell'acido citrico, La fosforilazione ossidativa e la…
il ciclo dell'acido citrico
il metabolismo terminale coinvolge la reazioni mitocondriali e comprende
la decarbossilazione ossidativa del piruvato
il ciclo dell’acido citrico
producendo energia cellulare
I mitocondri sono le centrali energetiche cellulari
La membrana interna del mitocondrio si introflette a formare numerose pieghe, dette creste mitocondriali, che delimitano uno spazio interno, la matrice mitocondriale.
Negli eucarioti, compresi gli esseri umani, i processi ossidativi completi che avvengono dopo la glicolisi si svolgono nei mitocondri, organuli cellulari rivestiti da un doppio sistema di membrane.
La decarbossilazione ossidativa dell’acido piruvico genera acetil-CoA
Il processo inizia con l’ingresso della molecola di piruvato nei mitocondri grazie a un trasportatore di membrana.
A questo punto il piruvato diviene il substrato di una reazione catalizzata dal complesso multienzimatico della piruvato deidrogenasi, costituito da numerose subunità proteiche con tre diverse attività enzimatiche e da cinque coenzimi.
Il ciclo dell’acido citrico ossida
l’acetil-CoA A CO2
Nel ciclo dell’acido citrico una molecola di acetil-CoA viene completamente ossidata a due molecole di CO2, con liberazione del CoA, di una molecola di GTP, di tre molecole di NADH e una di FADH2.
Il ciclo dell’acido citrico ha un ruolo anche nell’anabolismo.
ha un ruolo anfibolico, ovvero partecipa sia al catabolismo sia all’anabolismo. È fondamentale che gli intermedi della via siano sempre presenti in quantità adeguate. Sono quindi di particolare importanza le reazioni anaplerotiche (reazioni di riempimento), in cui vengono prodotti intermedi del ciclo dell’acido citrico e grazie alle quali è garantito il loro continuo rifornimento.
La fosforilazione ossidativa e la biosintesi dell’ATP
La fosforilazione ossidativa è il processo grazie al quale l’energia derivata dal catabolismo ossidativo viene impiegata per produrre molecole di ATP a partire da ADP e Pi.
La teoria chemiosmotica --> la biosintesi dell’ATP dipende dalla formazione di un gradiente elettrochimico ai due lati della membrana mitocondriale interna; questo gradiente deriva, a sua volta, dal trasferimento di elettroni nella catena respiratoria.
L’ATP sintasi
La sintesi di ATP avviene a livello dell’ATP sintasi (o FoF1 ATPasi), un complesso proteico associato alla membrana mitocondriale interna.
Il complesso della ATP sintasi usa l’energia associata al gradiente protonico ai due lati della membrana mitocondriale interna per sintetizzare ATP da ADP e Pi.
la sisntesi dell'ATP
Serie di eventi molecolari che, a partire da ADP e Pi , portano al rilascio dell’ATP sintetizzato secondo la reazione:
La cessione di due elettroni da parte di una molecola di NADH alla catena respiratoria determina la sintesi e il rilascio di 2,5 molecole di ATP.
La cessione di due elettroni da parte di una molecola di FADH2 alla catena respiratoria determina la sintesi e il rilascio di 1,5 molecole di ATP.
La resa energetica dell’ossidazione completa del glucosio --> Nel complesso, si producono 32 molecole di ATP per ogni molecola di glucosio ossidata completamente a CO2 e H2O.
Il trasferimento di elettroni nella catena respiratoria
La catena di trasporto degli elettroni
I coenzimi NADH e FADH2 sono riconvertiti alla loro forma ossidata, ovvero NAD+ e FAD.
La sequenza delle reazioni redox attraverso cui gli elettroni vengono trasferiti dai donatori iniziali, ovvero il NADH o il FADH2 , all’accettore finale, cioè O2 , prende il nome di catena di trasporto degli elettroni (o catena respiratoria).
i 4 complessi della catena respiratoria sono:
gli elettroni dal NADH entrano nella catena di trasporto degli elettroni.
sono traferito a una serie di trasporti
il processo si svolge a livello della membrana mitocondriale interna.
infine, gli elettroni arrivano all'ossigeno molecolare, che lega protoni ed elettroni per formare acqua.
Il gradiente protonico
Ai due lati della membrana mitocondriale interna si genera un gradiente protonico (o gradiente elettrochimico) dovuto alla combinazione di due componenti:
il gradiente chimico è generato dalla diversa concentrazione di protoni ai due lati della membrana mitocondriale interna;
il gradiente elettrico è dovuto alla diversa distribuzione delle cariche positive degli ioni H+, che si accumulano nello spazio intermembrana.
L’accumulo di ioni H+ nello spazio intermembrana è proporzionale all’intensità del flusso di elettroni nella catena respiratoria.