Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
GLI ORGANISMI E L'ENERGIA - Coggle Diagram
GLI ORGANISMI E L'ENERGIA
1) Gli organismi viventi scambiano energia con l'ambiente. L'unità di misura dell'energia è il joule (J) o la caloria (cal) e la kilocaloria (kcal).
La forma di energia più importante è quella chimica, contenuta nelle molecole (come i grassi e i carboidrati), che l'organismo trasforma per alimentare il movimento, la crescita e le funzioni vitali.
Questa capacità di prelevare e convertire energia è una caratteristica degli esseri viventi
2) L'adenosintrifosfato, o ATP, rappresenta la "moneta energetica" della cellula, utilizzata per catturare, trasferire e spendere energia nei processi vitali. E' composta da una base azotata (adenina) e da uno zucchero (ribosio) a cui sono attaccati tre gruppi fosfato.
L'energia viene rilasciata attraverso l'idrolisi dell'ATP, una reazione che produce una molecola di ADP (adenosindifosfato), uno ione fosfato inorganico ed energia. Questo processo rilascia abbastanza energia per attivare le reazioni cellulari ma non così elevata da danneggiare la cellula.
Le cellule per sintetizzare ATP utilizzano l'energia contenuta nelle molecole dei nutrienti, in particolare nel glucosio. Questo ciclo continuo tra sintesi e idrolisi dell'ATP è chiamato accoppiamento energetico
3) Il glucosio è una molecola ad alto contenuto energetico che, nelle cellule, viene ossidata per produrre ATP attraverso una serie di tappe controllate da enzimi.
Il metabolismo del glucosio inizia con la glicolisi che serve per produrre ATP. Poi può proseguire con la fermentazione (in assenza di ossigeno) ovvero un processo anaerobico durante il quale non si produce ATP, oppure con la respirazione cellulare (in presenza di ossigeno) che permette di ricavare grandi quantità di ATP.
Alcuni organismi (chiamati anaerobi facoltativi) possono svolgere sia la respirazione cellulare sia la fermentazione.
5) Quando la glicolisi non basta a garantire la sopravvivenza, le cellule utilizzano la respirazione cellulare, un processo aerobico che avviene nei mitocondri e produce molto ATP.
I mitocondri sono avvolti da una membrana interna, molto estesa e ripiegata a formare delle creste, e da una membrana esterna. Tra le due membrane si trova lo spazio intermembrana, mentre nella membrana interna troviamo la matrice, ovvero una soluzione gelatinosa.
La respirazione si divide in tre fasi: le prime due avvengono nella matrice e sono la fase di preparazione e il ciclo di Krebs, la terza invece avviene sulle creste della membrana interna ed è la fase di fosforilazione ossidativa.
La respirazione cellulare inizia con la fase preparatoria, che avviene nella matrice dei mitocondri e collega la glicolisi al ciclo di Krebs. In questa fase il piruvato viene ossidato e trasformato in acetil-CoA, producendo una molecola di CO2 e una di NADH per ogni molecola di piruvato.
Successivamente, l'acetil-CoA entra nel ciclo di Krebs, una serie di otto reazioni cicliche che completano l'ossidazione del glucosio. Per ogni ciclo vengono liberate due molecole di CO2 e viene prodotta energia sottoforma di una molecola di ATP, tre di NADH e una di FADH2.
L'ultima fase, la fosforilazione ossidativa, è dove viene prodotta la maggior parte dell'ATP. Le molecole di NADH e FADH2 cedono elettroni alla catena respiratoria mitocondriale, costituita da dei trasportatori di elettroni. Mentre gli elettroni passano lungo la catena, viene rilasciata energia per formare ioni H+.
Questi ioni rientrano nella matrice attraverso l'enzima ATP-sintasi, che sfrutta il loro flusso per sintetizzare ATP (processo di chemiosmosi). Alla fine della catena l'ossigeno agisce come accettore finale di elettroni, legandosi all'idrogeno per formare molecole d'acqua.
Senza ossigeno la catena non funziona e i mitocondri non producono ATP
Poichè il ciclo avviene 2 volte per ogni molecola di glucosio iniziale, il risultato finale è la scomposizione dei 6 atomi di carbonio iniziali in altrettante molecole di CO2, che viene espulsa dall'organismo tramite la respirazione
4) La glicolisi è una via metabolica universale che avviene nel citoplasma. Durante questo processo una molecola a 6 atomi di carbonio viene scissa in due molecole di piruvato a 3 atomi di carbonio.
Si divide in due fasi: una di investimento energetico, che consuma 2 molecole di ATP e la cellula spende energia, e una di rendimento energetico, che produce 4 molecole di ATP e 2 molecole di NADH. Il guadagno finale è di 2 ATP e 2 NADH.
Poiché il piruvato contiene ancora molta energia, la resa della glicolisi è imitata. Per far si che la glicolisi continui, è fondamentale che il coenzima NAD+ venga costantemente rigenerato a partire dal NADH.