LA RESPIRAZIONE CELLULARE - COMPLETO

finalmente possiamo ora cominciare con la respirazione cellulare respirazione cellulare è il metabolismo principale con cui funzionano le nostre cellule e consiste nella demolizione dei carboidrati che si compone in ben tre tappe queste respirazione a una componente anaerobica e una componente aerobica ovvero una componente dove l'ossigeno non partecipa a questo processo e poi fece una componente in cui l'ossigeno partecipa ed è essenziale per il suo completamento la componente anaerobica della respirazione cellulare è la glicolisi in cui all'interno del citoplasma della cellula lo zucchero il glucosio viene scisso tramite 10 reazioni chimiche in due molecole di acido

piruvico questo avviene nel citoplasma della cellula in condizioni anaerobiche senza ossigeno poi il processo si trasferisce dentro il mitocondrio l'organo della cellula specifico per la respirazione cellulare dove all'interno abbiamo la componente aerobica del processo in cui l'ossigeno interviene nella respirazione e abbiamo le 8 reazioni chimiche del cibo di crepe che vedremo a breve e poi la catena di trasporto di elettroni che tramite una serie di reazioni chimiche trasporti energia sotto forma di azioni di ossidazione e riduzione di molecole di acidi nucleici fino ad arrivare alla settore finale dell'ossigeno è un processo ossidativo controllato in modo

che l'energia non si liberi tutto quanto insieme ma venga in qualche modo incanalata in un processo più controllato ricordiamoci quindi che la glicolisi corrisponde alla fase anaerobica del processo mentre i restanti passaggi della respirazione cellulare corrispondono alla componente aerobica del processo in cui l'ossigeno che respiriamo è un fattore importante in questa serie di reazioni chimiche cominciamo dall agricoli sim si svolge nel citoplasma sia delle cellule caliò teche procariote quindi è un processo molto antico perché è comune a tutti gli assetti da terra quando un processo è comune a tutti gli esseri anti della terra animali

vegetali batte ho molti cellulari vuol dire che è un processo molto antico che risale all'alba dei tempi è uno dei primi processi metabolici della vita per questo tutti quanti noi lo abbiamo perché quando poi la vita si è differenziata in tutte le sue verità sul pianeta ha condiviso con sé questo metabolismo unico infatti questa viene definita anche come una eredità metabolica perché ci deriva da un progenitore comune a tutti gli esseri viventi della terra quindi prendiamo in considerazione la cellula nel citoplasma ovvero al di fuori degli organi abbiamo la glicolisi dello zucchero il glucosio viene

preso da sangue e in questa fase subisce il processo di glicolisi una volta che lo zucchero è stato diviso nelle sue componenti di acido piruvato questo va all'interno del mitocondrio vi ricordo che lo zucchero deriva dalla fotosintesi delle piante quindi quello che facciamo noi è semplicemente invertire il processo della fotosintesi delle piante quindi il glucosio che noi mangiamo in un certo senso tornerà ad essere a di carbonica e acqua alla fine del processo tutto questo per estrarre sotto forma di atp l'energia che le piante avevano raccolto grazie alla luce solare quindi di fatto quando noi

utilizziamo lo zucchero stiamo estraendo da quello zucchero l'energia solare che le piante hanno utilizzato per costruirlo per questo come vedremo dopo le piante sono alla base di tutte le catene alimentari per che convertono l'energia solare in energia chimica da cui poi dipende tutto l'ecosistema che sorreggono poi come vedete l'agricole easy avviene nel citoplasma al di fuori una volta prodotto la ci ho provato questo va all'interno del mitocondrio dove abbiamo il ciclo di craps e la fosforilazione ossidativa ovvero la catena di trasporto gli elettroni vedremo questi due processi a breve cominciamo dal clic holy see l'agricole

i sì è una via metabolica costituita da 10 reazioni chimiche però queste dieci reazioni chimiche sono controllate da altrettanti enzimi ma in particolare i tre enzimi chiave che sono gli enzimi rubinetto di queste elezioni sono il primo il terzo è il decimo infatti il primo l'enzima esso di nancy è quello che si inibisce con atti i valori di glucosio ovvero se ne lasciarla ci sono atti per di glucosio questo enzima rallenta la sua attività in modo da evitare che ci sia un surplus di produzione di atp quindi l'eccesso quantitativo di glucosio fadani bit ore in

qualche modo spingendo questo enzima come spiegato prima poi abbiamo lettere che è benzema fosfo frutto praticamente lui si inibisce con alti valori di atp se nella cellula ci sono già altri progetti p per evitare che se ne producono altri questo enzima si disattiva e quindi ferma o rallenta le reazione vedete come la reazione di glicolisi si modula in base l'ambiente esterno se ne ambiente esterno c'è troppo zucchero o troppo atp questa reazione chimica rallenta o si spinge in modo da evitare un surplus di questa produzione e poi abbiamo l'ultimo l'enzima 10 che si inibisce anche

questo con atti valori da tp quindi sono delle valvole di sicurezza che fermano o rallentano questa via metabolica se i valori dei suoi prodotti finali sono abbastanza numerosi quindi non ne servono altri tutte le prime tabò lì che sono modulate in questo modo si attivano e si disattivano in base a dei segnali chimici esterni che indicano i livelli di prodotti e dirigenti presenti nell'ambiente di reazione che cosa succede se questo meccanismo di autoregolazione non funziona bene lo vediamo nelle cellule tumorali per esempio le cellule tumorali sono cellule che crescono senza controllo creando una massa che

poi un po danneggiare i tessuti e gli organi circostanti queste cellule hanno perso il controllo della crescita e continuano a consumare tantissimo zucchero perché hanno bisogno di atp per crescere infatti hanno visto che i legali di greek holy see all'interno delle cellule tumorali sono molto elevati perché il meccanismo di autoregolazione in qualche modo non funziona più e lasciandola continua a produrre atp e consumare zucchero per continuare a crescere senza controllo infatti una delle tecniche che alcuni scienziati utilizzano per combattere i tumori è quello di togliere a tagliare o recidere i vasi sanguigni intorno alla massa

morale in modo che a queste cellule tumorali non avevi più zucchero in ossigeno è letteralmente muoiono di fame è una delle tante tecniche sperimentali che hanno utilizzato e stanno sperimentando per provare a uccidere e combattere una massa tumorale però a parte questa parentesi quanto costa alla cellula fare l'agricole i sì ricordo che per le cellule l'energia è l'equivalente della moneta quindi se andiamo a vedere quanto è costato a lasciarlo fare questo lavoro vediamo che per fare tutta la nazione la cellula spende 2 atp per ogni molecola di zucchero però da questa reazione ottiene 4 atp

e 2 nov quindi il guadagno netto delle agricoli si sono due molecole di atp e due di nat quindi questo processo di greek holy see è positivo ovvero comunque sia nonostante abbia dei costi i guadagni sono maggiori di costi quindi ha un rendimento positivo e già questa semplice reazione produce una piccola quantità di energia che lasciarla può utilizzare i primi organismi cellulari utilizzavano questa creek holy see per svolgere le loro metabolismi basali però poi vedremo che l'evoluzione ha dato alle cellule passaggi successivi di metabolismi per poter poi continuare a ricavare energia dai prodotti di questa

lezione che cosa succede alla fine dell'agri coli si il prodotto finale di quelle dieci reazioni della gregori si genera due molecole di acido piruvico ho anche provato queste molecole vengono trasportate dentro il mitocondrio dove interagiscono con la parte ossidativa della respirazione tramite il ciclo di craps in video contro è un organo all'interno della cellula la sua funzione specifica e quella della respirazione cellulare qui avviene la parte ossidativa della l'espressione cellulare è costituito da una membrana esterna produttiva e una membrana interna applicata più volte su se stessa che separa uno spazio interne brana da uno spazio

interno dello spazio interno abbiamo enzimi e proteine di membrana nella membrana interna dove avvengono le reazioni della respirazione cellulare andiamo avanti e vediamo cosa succede all'acido piruvico praticamente il privato oa cheyrou vi conviene e ossidato e decarbossilasi ovvero gli viene tolto un ossigeno e un carbonio tramite l'enzima provato deidrogenasi il coenzima nab più c'è nando jonico che diventano h perché si prende l'idrogeno che cosa succede abbiamo lasciato piruvico con i suoi tre carboni che reagisce con il quasi mai e con l'acido nuclei con iniziato per perdere una carbonia sotto forma di anidride carbonica e diventare

la ct con zima a la ct con sì ma andrà poi a partecipare alla prima reazione del cibo di craps che vedremo a breve quindi in soldoni la molecola si accorcia perde un carbonio che diventa co2 ora ne ha solamente 2 e diventa acetil e all'altro carbonio si perde sotto forma di co2 mentre la citi le si lega con il quasi ma ha in particolare era scritto con sì ma con il gruppo funzionali teorico sh ottenendo così laccetti quinzi ma questo acidi così ma può adesso partecipare al ciclo di craps visto che da ogni monaco

dico cose si ottengono due molecole di acido piruvico questa reazione va moltiplicata per due per ogni singola molecola di glucosio scomposta durante l'agricole easy vediamo adesso il cico di craps lasciati con sì ma sa che si è appena formato dall'acido piruvico reagisce con lo sia citato già presente nel mitocondrio che è praticamente il prodotto finale dell'ultima reazione del cibo di craps infatti cd craps a questa caratteristica per cui il prodotto di una reazione è reggente di con la successiva visto che un ciclo il prodotto ed ultima relazione diventa la gente della prima ed è un

ciclo che si ripete da questa reazione con l'asta citato si libera il coenzima a e grazie a ph della cellula il gruppo funzionale carbossilico c o o h non si ironizza parleremo quindi sempre di ha citato o di citrato e non di acido acetico o di acido citrico nella seconda reazione il citrato così ottenuto reagisce con l'acqua formandoli soci trato una molecola sempre a 6 atomi di carbonio nella terza tappa riso citrato va incontro a decarbonizzazione ossidativa e si trasforma in alfabeto brutto rato è una molecola 5 carboni infatti in questa reazione si perde un

carbonio per anidride carbonica è una molecola di nada nella quarta reazione la facchetti gru turato subisce un ulteriore decarbonizzazione ossidativa e il carbonio perso pavia sotto forma di co2 si formati una marco ladina e questa reazione interagisce il coenzima sh e otteniamo infine il su cinesi ma una molecola a quattro atomi di carbonio visto che un atomo di carbonio si è perso come anidride carbonica il suo cinico easy ma contiene un legame più essere adatte energia in questa quinta tappa questo legame devo essere viene scisso da questa molecola che diventa succinato sempre a quattro atomi

di carbonio l'energia così liberata e utilizzata per formare una molecola di gtp gwh anno sin 3 fosfato a partire dal gdp once in di fosfato praticamente queste due molecole sono la versione con la base dotata guanina dell'atp e della dp a sua volta il gp trasferisce su fosfato alla di p ovvero l'adenosina di fosfato per cui il risultato netto è la formazione di una molecola di atp quindi dalle gambe adatta energia del tirolo del suo cinico enzima alla fine di questa lezione otteniamo un trasferimento di questa energia dentro una molecola di atp nella sesta tappa

la deidrogenazione del succinato genera il fumarato sempre una molecola a quattro atomi di carbonio in questa tappa il coenzima e ifad che viene quindi ridotto in fa da h 2 poi il doppio legame del fumarato viene addizionato con l'acqua e si ottiene un id rossi acido il malato sempre a quattro atomi di carbonio infine nell'ottava e ultima reazione del ciclo di craps il malato viene ossidato dal ned più e si converte in ossa l'acetato che ricomincia un nuovo ciclo quindi siamo tornati al punto di partenza per questo si chiama ciclo di crepe perché il prodotto

dell'ultima reazione l'ottava è praticamente il reagente della prima reazione la prima questo os era celato appena prodotto nell'ottava reazione andrà a reagire con il coenzima della prima per poter formare di nuovo il citrato e così via il ciclo di craps è uno dei tre passaggi fondamentali della respirazione cellulare lo abbiamo visto in dettaglio nella strade precedente lo possiamo riassumere anche in questa slide e con questo schema se volessimo fare un bilancio di questo ciclo possiamo dire questo ovvero da una molecola di glucosio da cui otteniamo due molecole di acido piruvato noi otteniamo in un solo

cd craps 4 molecole di co2 se molecole di nab 2 di fase ii atp quindi questo è il rendimento che otteniamo da una singola molecole di glucosio durante il ciclo di craps il passaggio successivo è il trasferimento di questa energia prodotta attraverso una catena di reazioni di riduzione e ossidazione che seguono diversi passaggi questi passaggi sono abbastanza elaborati per evitare che tutta questa energia venga liberata insieme perché molta energia quindi per avere un controllo di questo trasferimento di energia si segue il passaggio del trasporto di elettroni e della catena di fosforilazione ossidativa praticamente le molecole

di nardi fatte con il loro carico energetico acquisito durante il ciclo di craps seguono ora dei percorsi ben precisi in cui attraversano specifiche azioni di ossidoriduzione controllate in modo da rilasciare l'energia lentamente in modo moderato per tenerla sotto controllo se l'energia prodotta durante il giro di tre ex fosse liberata tutta quanta insieme non si avrebbe modo di raccogliere di conservarla sotto forma di molecole di atp il target finale di questi processi all'ossigeno infatti alla fine le molecole di nave di fatte per reagiscono con l'ossigeno e producono molecole di acqua quindi la maggior parte della respirazione

cellulare avviene all'interno dei mitocondri quindi alla fine la maggior parte della respirazione cellulare con cui sia la parte più importante della respirazione cellulare avviene all'interno del mito contro questo importante organo della cellula come ha fatto questo contro abbiamo una membrana esterna e una interna quella esterna delimita proteggermi da conto dell'ambiente esterno quella interna invece crea due ambienti separati in cui la loro interazione genera queste reazioni di trasferimento vediamo in dettaglio questa struttura qui vediamo un ingrandimento della parte principale del mitocondrio ovvero vediamo la membrana mitocondriale esterna che serve a proteggere tutto l'organo dall'ambiente esterno che

è praticamente citoplasma della cellula poi abbiamo lo spazio inter membrana la membrana mitocondriale e la matrice del mitocondrio nella membrana mi do un riale abbiamo il complesso proteico che lavora insieme per poter estrarre energia dal ciclo di craps precedentemente descritto i complessi 1 3 e 4 sono proteine di trasmetterla ovvero attraversano una membrana mentre la proteina 2 è una patina estrinseca che cosa vuol dire non attraversa la membrana ma si trova all'esterno di essa in particolare nella matrice del mitocondrio in questo complesso proteico fanno parte il coenzima q e citocromo c questi due lavorano insieme

nei percorsi metabolici di nat e fad infatti possiamo dire che questi complessi lavorano insieme per estrarre energia dalle molecole di magda e fad due che sono state generate nel ciclo di classe precedente e contemporaneamente spostano degli atomi di idrogeno all'interno della matrice del nido contro fino allo spazio internet rana questa differenza di concentrazione di idrogeno mette in moto poi come vedremo un'altra proteina che avrà lo scopo di produrre molecole di atp in base a quale molecola energetica viene estratta l'energia abbiamo due percorsi diversi per esempio se l'energia viene estratta da un ad allora il percorso

metabolico passa dalla proteina inter membrana 1 dal quinzi maku dalla proteina 3 dal citocromo c e poi dalla 4 quindi questo e percorso della catena di elettroni che avviene partendo da un ed ovviamente si finisce con l'ossigeno poi invece se si parte da un fatto fahd due in particolare si parte direttamente dalla proteina estrinseca due che si trova come detto prima nella matrice mitocondrio poi si passa quindi ma cu alla proteina 3 alcide chroma key e alla 4 anche questo finisce col ossigeno quindi la differenza che c'è tra i due percorsi metabolici è che se

si parte da ned si attraversa la proteina 1 se invece si parte del fad si attraversa la proteina 2 quindi anche se questi percorsi sono leggermente diversi la settore finale di questi elettroni e sempre l'ossigeno che va a compensarsi sotto forma di acqua tramite questa reazione o due più 4 idrogeno e 4 l'intro ni mi danno due molecole di acqua può capitare che la riduzione sia meno efficiente e quindi parziale si formano allora forme molto reattivi di ossigeno che possono danneggiare la molecola infatti se l'ossigeno ossidato completamente questo può danneggiare le cellule circostanti qui abbiamo

una reazione normale nel caso tutto l'ossigeno negozi dato qui invece quella parziale dove non tutto l'ossigeno via in ossidato e abbiamo poi questa forma di acqua ossigenata che di fatto è molto reattiva e può danneggiare e quindi accelerare i processi di invecchiamento della cellula questo complesso proteico in realtà non è proprio completo perché alla fine lavora insieme a un'altra proteina la proteina 5 che questa qua allora il processo della catena di trasporto di elettroni appena visto comprende le prime quattro proteine appena descritte si parte dalla prima se lavoriamo con nat si parte dalla seconda se

invece si lavora col fad poi percorsi sono identici mentre questi lavorano creano una differenza di concentrazione di idrogeno tra l'interno e l'esterno della membrana mitocondriale interna e questa differenza di concentrazione di idrogeno è attiva una quinta proteina l'atp sintasi che tramite un processo di che mi osmosi praticamente va a ri sintetizzare quindi regitrare molecole di adp in atp e l'energia che mette in moto questa proteina non è altro che la differenza di concentrazione tra l'idrogeno che è stata creata dalla catena di trasporto delle quattro proteine precedenti quindi vediamo che una parte dell'energia messa in moto

dalla catena dei trasporti elettroni viene in qualche modo recuperata riciclando molecole di adp in atp questa attività quindi è la sintesi della dp in atp e questo ovviamente ricicla e recupera molecole di atp tutto quanto è processo catena di trasporto e che mi osmosi si chiama fosforilazione ossidativa perché tramite processi ossidativi si va a rifos for its aree quindi a riciclare molecole di adipe in molecole di atp e quindi si va a recuperare energia sotto forma di legami chimici l'atp sintasi a questa formula adp ovvero adenosina di fosfato più gruppo fosfato mida l'atp adenosina trifosfato

e l'idrogeno pompato dal complesso 5 verso l'interno si lega con l'ossigeno della catena trasporto formando l'acqua come abbiamo visto prima quindi tutto quanto il sistema è chiuso allora facciamo un bilancio generale anche considerando il trasporto degli elettroni quindi cosa abbiamo possiamo calcolare l'efficienza energetica della respirazione cellulare calcolando quante molecole di atp si ricavano da una singola molecola di glucosio e otteniamo questo bilancio abbiamo che si ottengono due molecole di atp dalla glicolisi del glucosio in due molecole di acido provato questa è la parte non ossidativa quindi anaerobica della respirazione che avviene nel citoplasma otteniamo anche

due molecole di nat e complessivamente 6 molecole di atp poi il processo che prima del ciclo di crepe si trasforma la cd trovato in actv con sì ma mi genera altre due molecole di nappi è praticamente sei molecole di atp poi ancora abbiamo agito di craps che costa al sistema 2 atp però otteniamo senate e 18 tp2 fad 2 e 4 atp che cosa otteniamo alla fine consideriamo tutta questa energia capitalizzata nel trasporto di elettroni e nella chemio smossi otteniamo un totale di 34 atp quindi ogni volta che viene coinvolta una molecola di glucosio nella

respirazione cellulare si ottengono almeno 34 atp dico almeno perché se in alcuni casi la trasformazione non è completa si arriva a una quantità minore di attivi circa 28 quindi in base all'efficienza di questo meccanismo abbiamo fino a un massimo di 34 atp per molecole di glucosio abbiamo visto la struttura dell'atp all'inizio di questa lezione e abbiamo anche detto che ogni volta che si strappa un gruppo fosfato da questa molecola si liberano 723 kcal per mole quindi convertire una mole di atp in una di adp cioè adenosina trifosfato in adenosina trifosfato si liberano 7,3 kcal per

mole considerate che in un processo medio di respirazione cellulare durante la decorazione di una molecola di gru corsi si possono liberare fino a 34 molecole di atp per sapere la capacità energetica basta fare 34 per 7 a 3 kcal per mole e trovo che una mole di zucchero c'è una mole di glucosio mida fino a 248,2 kcal per mole questo valore e 34 in alcuni libri può variare ci sono testi che danno il bilancio energetico fino al 38 atp altri 32 a tre ancora anche 28 questa variazione dipende dall'efficienza delle varie reazioni di fosforilazione e

di riduzione altre volte anche da tutti i passaggi che vengono presi in considerazione però si può dire abbastanza fedelmente che una singola molecola di google rilascia mediamente tra le 32 e 34 molecole fp quindi questo è mediamente il rendimento di kcal che mi può dare una mole di glucosio la cellula di fatto è una macchina termica molto efficiente perché le nostre automobili hanno un'efficienza del 30 per cento cosa significa il carburante ovvero la benzina che viene bruciata dentro l'auto mobili trasforma in energia cinetica quindi il lavoro solamente il 30 per cento dell'energia che aveva imprigionata

sotto forma di legami chimici mentre la cellula trasforma fino al 65 per cento in lavoro l'energia di legame che lo zucchero aveva imprigionato nelle sue molecole quindi la cellula è esattamente una macchina termica come un'automobile ma molto più efficiente riesce a trasformare il lavoro il 65 per cento dell'energia trattenuta all'interno della molecola dello zucchero quindi le piante assorbono l'energia solare sotto forma di legami chimici delle molecole di zucchero noi animali estraiamo il 65 per cento di questa energia per poter vivere il restante 35 per cento viene perso sotto forma di dispersione di calore e altre

perdite quindi il restante 35 per cento è energia che si libera ma non viene recuperata e questa è la respirazione cellulare principale quella che da tutti noi ci permette di vivere e quella che anche la più efficiente praticamente una volta che l'ossigeno sia diffuso in atmosfera miliardi di anni fa la vita sulla terra ha adottato questa via metabolica per ricavare in modo efficiente l'energia da associato ma non è l'unica via metabolica che la vita ha sviluppato in questi miliardi di anni per poter ricavare energia dal cibo questo è solamente un estratto della lezione completa sul

metabolismo energetico degli esseri viventi nella lezione completa parlerò appunto dei concetti basi del metabolismo energetico vedremo gli aspetti generali del catabolismo e quelli più in dettaglio come ad esempio il ciclo di crepe e poi vedremo anche la fotosintesi delle piante potete trovare tutto questo ed altro ancora nella lezione completa del metabolismo energetico che troverete sul mio canale youtube e sulle pagine instagram e facebook prof antonio loiacono grazie