Glicolisi e fotosintesi

Materie:Riassunto
Categoria:Biologia

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Testo

I LEGGE TERMODINAMICA: l’energia può essere trasformata da una forma a un’altra, ma non può essere né creata né distrutta.
II LEGGE TERMODINAMICA: l’energia potenziale presente alla fine di un processo, trasformazione o scambio energetico è sempre minore di quella presente all’inizio dello stesso. Tutti i processi naturali tendono a far aumentare il disordine (entropia) dell’universo.
REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE: Sono quelle reazioni dove gli elettroni passano da un atomo o molecola ad un altro atomo o molecola.
ossidazione: perdita di un elettrone
riduzione: acquisto di un elettrone
Avvengono sempre contemporaneamente.
Ossidazione del glucosio: la molecola perde 2 atomi di idrogeno e li prende l’ossigeno formando l’acqua.
ENZIMI: molecole proteiche con funzione di catalizzatori (abbassano l’energia d’attivazione necessaria a una reazione chimica). Ogni enzima catalizza una specifica reazione chimica.
Substrato: molecola su cui agisce l’enzima.
Sito attivo: parte dell’enzima in cui avvengono le reazioni catalizzate.
ATP: (base azotata, zucchero a 5 atomi di C, 3 gruppi fosfato)
Reazione accoppiata: le reazioni endoergoniche (che richiedono energia) sono abbinate a reazioni esoergoniche che forniscono un surplus di energia consentendo al processo di avvenire.
Idrolisi: scissione nell’ ATP che diventa ADP+fosfato. Serve a ottenere energia.
ATPasi: enzimi che catalizzano l’idrolisi dell’ATP.
Fosforilazione: acquisizione di un gruppo fosfato di un ATP da parte di una molecola.
OSSIDAZIONE DEL GLUCOSIO: 2 tappe: la glicolisi e la respirazione cellulare (ciclo di Krebs+trasporto finale di elettroni). 38ATP x molecola di glucosio.
NADH: 3ATP FADH:2 ATP
GLICOLISI: Avviene nel citosol La molecola di glucosio viene scissa in 2molecole di acido piruvico. È composta da 9tappe (reazioni) ciascuna catalizzata da uno specifico enzima. Nelle prime 4tappe si richiede un apporto di energia (2ATP) dato dalla fosforilazione che avviene nella 1° e nella 3° tappa. Nella tappa 4 la molecola di glucosio a 6atomi di carbonio si divide in 2 e da qui in avanti produce energia (guadagno: 2ATP e 2NADH). Le 2 molecole di acido piruvico prodotte dalla glicolisi, in un ambiente aerobico, vengono demolite completamente con la produzione di anidride carbonica e acqua attraverso la respirazione cellulare; altrimenti, in ambiente anaerobico, avviene la fermentazione
RESPIRAZIONE CELLULARE: Avviene in presenza di ossigeno e si svolge in 2 fasi: il ciclo di Krebs e il trasporto finale di elettroni.
MITOCONDRI: 2 membrane (interna ed esterna)_creste_matrice
CICLO DI KREBS: Avviene nella matrice dei mitocondri. Prima di entrare nel ciclo di Krebs l’acido piruvico si ossida. Viene eliminato il Carbonio1 sottoforma di CO2 e rimane un gruppo acetile. Vengono inoltre prodotte 2molecole di NADH x la riduzione dell’NAD. Il gruppo acetile si unisce al coenzima A formando l’acetil-CoA. Questo coenzima fa da spola tra il gruppo acetile e la matrice del mitocondrio. Il processo ha inizio quando il gruppo acetile a 2 atomi di carbonio si combina con l’acido ossalacetico a 4 atomi di carbonio producendo l’acido citrico a 6 atomi di carbonio. Alla fine del ciclo, dopo aver compiuto 2 giri, vengono rilasciati 4 molecole di CO2 mentre il guadagno energetico complessivo è di 2ATP, 6NADH e 2FADH.
TRASPORTO FINALE DI ELETTRONI: è l’ultima fase della respirazione cellulare. Alcuni elettroni, provenienti dalla glicolisi, dall’ossidazione dell’acido piruvico e dal ciclo di Krebs si trovano ancora ad un livello d’energia molto alto. Questi elettroni vengono trasferiti all’ossigeno scendendo via via a livelli energetici + bassi. È un passaggio graduale reso possibile da una catena di trasporto formata da molecole trasportatrici (soprattutto citocromi). Il passaggio degli elettroni comporta la liberazione di energia che viene immagazzinata nell’ADP tramite il legame di gruppi fosfato e la sintesi di molecole di ATP. La sintesi di tali molecole viene operata dall’enzima ATPsintetasi; avviene attraverso un processo chemiosmotico, e sfrutta l’energia liberata da un flusso di ioni idrogeno H+ che si spostano attraverso la membrana del mitocondrio secondo il loro gradiente di concentrazione.
BILANCIO ENERGETICO: Glicolisi_2ATP+2NADH ossidazioneacidopiruvico_2x1NADH ciclodikrebs2x(1ATP+3NADH+1FADH) = 38ATP
FERMENTAZIONE: Avviene in assenza di ossigeno. l’acido piruvico diventa etanolo (alcolica) oppure acido lattico (lattica)
FOTOSINTESI: energia luminosa trasformata in energia chimica. Acqua+CO2+E→glucosio+ossigeno
SPETTRO ELETTROMAGNETICO: Maggiore è la lunghezza d’onda, minore è l’energia.
PIGMENTO: Sostanza in grado di assorbire la luce. Quando i pigmenti assorbono luce, gli elettroni al loro interno vengono spinti a livelli di energia superiori. O ridiscendono immediatamente ai livelli di partenza, oppure l’energia assorbita innesca una reazione chimica (ossido-riduzione)
CLOROPLASTI: La clorofilla e gli altri pigmenti si trovano sulle membrane dei tilacoidi. I cloroplasti si trovano nelle cellule a palizzata dove avviene gran parte della fotosintesi. 2membrane_spazio libero=stroma_pile di tilacoidi=grani
STADI DELLA FOTOSINTESI: 1°stadio le reazioni luce-dipendenti: L’energia luminosa è convertita in energia elettrica (trasporto di elettroni) e l’energia elettrica in energia chimica immagazzinata nei legami delle molecole di NADPH e ATP. 2°stadio le reazioni luce-indipendenti: l’ATP e l’NADPH formati nel primo stadio vengono utilizzati x ridurre la CO2 e sintetizzare gli zuccheri. In contemporanea viene incorporata CO2=fissazione del carbonio che implica il ciclo di Calvin.
REAZIONI LUCE-DIPENDENTI: Nei tilacoidi la clorofilla è ammassata nei fotosistemi. Ogni fotosistema contiene 250÷400molecole-antenna x catturare la luce. Fotosistema II: L’energia assorbita dai pigmenti-antenna è trasferita a una molecola di clorofilla a detta P680. questa energia spinge gli elettroni ad un livello di energia superiore. Da qui gli elettroni scendono a un livello di energia più basso (molecola P700 del fotosistema I) attraverso una catena di trasporto. L’energia liberata viene utilizzata x la sintesi dell’ATP (necessari 2è x 1molecola). Fotosistema I: Uguale al fotosistema II ma gli elettroni scendono dal livello di energia superiore al NADP che, con l’aggiunta di uno ione H+ formano una molecola di NADPH. ATP e NADPH=guadagno netto delle reazioni luce-dipendenti. Fotofosforilazione: sintesi di ATP da ADP x mezzo dell’energia potenziale del gradiente elettrochimico. È data dal differente gradiente di concentrazione dei protoni tra lo stroma(bassa concentrazione) e i tilacoidi(alta concentrazione) generato dalla catena di trasporto degli elettroni. Durante la fotofosforilazione:1)la molecola di P680sostituisce i 2è persi prendendoli da una molecola d’acqua, liberando ossigeno e ioni H+ 2)altra energia luminosa è catturata dal P700 innescando il fotosistema I 3)gli elettroni persi dalla molecola P700 vengono sostituiti coi 2è del fotosistema II.
REAZIONI LUCE-INDIPENDENTI: la CO2(fonte di carbonio) raggiunge le cellule fotosintetiche attraverso gli stomi. Queste reazioni richiedono ATP e NADPH i quali vengono sintetizzati soltanto in presenza di luce. Appena sono disponibili, le successive reazioni possono avvenire anche in assenza di luce.
CICLO DI CALVIN: LA VIA DEL C3: Avviene nello stroma dei cloroplasti e consiste nella riduzione del carbonio. A ogni giro una molecola di anidride carbonica si combina con il ribulosio di fosfato, uno zucchero a 5C, formando 2molecole di acido fosfoglicerico a 3C (questa reazione è catalizzata dal RuDP-carbossilasi). Dopo 3giri si ottiene una molecola di fosfogliceraldeide (3C). Sono necessari quindi 6giri x ottenere una molecola di zucchero a 6C (2fosfogliceraldeide x la sintesi di zuccheri, amminoacidi e acidi grassi).
Fotorespirazione: (luce-dipendente) avviene in carenza di CO2. Il RuDP-carbossilasi quindi si lega all’ossigeno, dando origine a una serie di reazioni che consumano carboidrati sviluppando CO2. Simile alla respirazione cellulare, ma non redditizio dal punto di vista energetico. Avviene in condizioni di clima caldo e asciutto.
La via del C4: 2° modo x catturare CO2. La CO2 entra attraverso gli stomi nelle cellule del mesofillo, dove si combina con l’acido fosfoenolpiruvico formando l’acido ossalacetico a 4C. L’acido ossalacetico viene trasformato in acido malico, il quale entra nella guaina vascolare e viene demolito in acido piruvico e CO2. La CO2 va ad alimentare il ciclo di Calvin; l’acido piruvico invece ritorna attraverso i plasmodesmi nelle cellule del mesofillo, viene ritrasformato in acido fosfoenolpiruvico pronro x ricevere un’altra molecola di CO2. Sono meglio delle piante C3 in ambienti caldi e secchi
Le piante CAM: 3° soluzione x catturare CO2. Queste piante (cactus, ananas ecc…) Catturano CO2 la notte, trasformandola in acidi a 4C che, durante il giorno, liberano nuovamente la CO2 che viene subito x la fotosintesi.

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