Bio

• Gli organismi sono sistemi aperti che scambiano materia ed energia con l'ambiente
• L'energia si presenta in diverse forme come quella chimica, meccanica, luminosa ed elettrica
• La termodinamica studia l'energia e le sue trasformazioni
• Leggi fondamentali della termodinamica:

  • Prima legge: l'energia dell'universo rimane costante e non può essere creata o distrutta, solo trasformata
  • Seconda legge: l'entropia dell'universo aumenta nella conversione da una forma all'altra, con parte dell'energia dissipata come calore
• Nessun processo ha una conversione del 100% dell'energia, l'energia utile è l'energia totale meno quella dissipata
• Le vie metaboliche negli organismi possono essere di anabolismo (biosintesi) o di catabolismo (degradazione)
• Le reazioni chimiche endoergoniche si accoppiano a reazioni esoergoniche per avvenire e producono energia conservata in legami chimici
• L'ATP è la molecola di scambio energetico più utilizzata negli organismi e fornisce energia alle reazioni endoergoniche
• Gli enzimi sono proteine che aumentano il rendimento e la coordinazione, consentono la regolazione e diminuiscono lo spreco di risorse
• Ossidazione: perdita di elettroni da una molecola

  Riduzione: acquisizione di elettroni da una molecola

  Reazioni di ossido-riduzione sono accoppiate e liberano energia disponibile per svolgere un lavoro come la sintesi di ATP
• Respirazione cellulare aerobica:

  • Fasi: glicolisi, ossidazione del piruvato, ciclo di Krebs, catena di trasporto degli elettroni
  • Glicolisi: processo metabolico che scompone gli zuccheri per creare energia
  • Ossidazione del piruvato: trasformazione del piruvato in acetil-coenzima A all'interno del mitocondrio
  • Ciclo di Krebs: serie di reazioni di ossidazione che producono CO2, NADH + H+ e FADH2
  • Fosforilazione ossidativa: produzione di ATP tramite la catena di trasporto degli elettroni e l'enzima ATP sintasi
• Tipi di respirazione:

  • Aerobica: con accettore finale degli elettroni O2
  • Anaerobica: con accettore finale diverso da O2
• Tipi di organismi:

  • Aerobi obbligati: ottengono energia solo con la respirazione aerobica
  • Anaerobi: ottengono energia con vie metaboliche alternative come la fermentazione
  • Anaerobi facoltativi: possono passare da una condizione all'altra in base alla disponibilità di O2
• Fermentazione:

  • Via metabolica per ricavare energia da molecole organiche in assenza di ossigeno
  • Può essere lattica o alcolica
  • La fermentazione alcolica trasforma zuccheri in alcol etilico e anidride carbonica
  • La fermentazione lattica trasforma glucosio in acido lattico con bassa resa energetica
• Ossidazione del piruvato:
• Il piruvato viene trasportato all'interno del mitocondrio tramite il carrier del piruvato, una proteina integrale della membrana mitocondriale interna
• Il piruvato viene decarbossilato grazie alla piruvato deidrogenasi, trasformandosi in "gruppo acetile" e legandosi al co-enzima A per formare l'acetil-coenzima A
• L'acetil-coenzima A è il punto d'ingresso nel ciclo di Krebs, rilasciando CO2 e producendo NADH
• Ciclo di Krebs:
• L'acetil-CoA subisce una serie di 8 reazioni di ossidazione fino alla formazione di molecole di CO2 e alla produzione di NADH + H+ e FADH2
• Il ciclo di Krebs avviene nella matrice mitocondriale
• Fosforilazione ossidativa:
• La maggior parte dell'ATP è prodotta tramite fosforilazione ossidativa
• Catena di trasporto degli elettroni:
• Gli elettroni trasportati da NADH e FADH2 vengono scambiati dalla catena enzimatica transmembrana per generare un gradiente protonico transmembrana
• L'ossigeno viene ridotto ad acqua durante questo processo
• Sintesi di ATP:
• Avviene tramite fosforilazione di ADP da parte dell'enzima ATP sintasi, sfruttando il gradiente creato in precedenza
• Tipi di respirazione:
• Respirazione aerobica: l'accettore finale degli elettroni è l'ossigeno
• Respirazione anaerobica: l'accettore finale degli elettroni non è l'ossigeno
• Tipi di organismi:
• Aerobi obbligati: ottengono energia solo con la respirazione aerobica
• Anaerobi: ottengono energia con vie metaboliche alternative come la fermentazione
• Anaerobi facoltativi: possono passare da una condizione all'altra in base alla disponibilità di ossigeno
• Fermentazione:
• La fermentazione è una via metabolica che permette di ricavare energia da molecole organiche in assenza di ossigeno
• Fermentazione alcolica: trasforma gli zuccheri in alcol etilico e anidride carbonica, utilizzata nella produzione di bevande alcoliche e nella lievitazione del pane
• Fermentazione lattica: trasforma il glucosio in acido lattico con una bassa resa energetica
• Glicolisi avviene nel citosol