L`ENERGIA CHIMICA

L’ENERGIA CHIMICA
La molecola dell’ATP
Adenosintrifosfato
La RESPIRAZIONE CELLULARE
ENERGIA
L’energia è la capacità di svolgere un lavoro
Le cellule hanno bisogno di energia per
sopravvivere e funzionare
Funzionare significa svolgere reazioni
chimiche
Da dove ottengono energia le cellule?
In ultima analisi la fonte di energia per i
processi biologici è…..
Le piante con la
fotosintesi catturano
l’energia solare ,la
trasformano in
energia chimica, e
usano l’energia
chimica (ATP) per
produrre carboidrati
(glucosio che forma
l’amido)
GLUCOSIO
• Dal punto di vista chimico, il glucosio è uno zucchero a sei atomi di
carbonio e rientra pertanto nella categoria degli esosi.
• Il glucosio è un monosaccaride, cioè uno zucchero che non può
essere idrolizzato in un carboidrato più semplice.
• Il glucosio, infatti, si ottiene per idrolisi di molti carboidrati, fra cui il
saccarosio, il maltosio, la cellulosa, l'amido ed il glicogeno .
• Il fegato è in grado di trasformare in glucosio altri zuccheri semplici,
come il fruttosio.
• A partire dal glucosio è possibile sintetizzare tutti i carboidrati
necessari alla sopravvivenza dell'organismo.
• La maggior parte degli zuccheri complessi presenti
nell'alimentazione viene scissa e ridotta in glucosio e in altri glucidi
semplici.
• Il livello di glucosio nel sangue e nei tessuti è regolato con
precisione da alcuni ormoni ( insulina e glucagone ); il glucosio in
eccesso viene conservato in alcuni tessuti, tra cui quello muscolare,
sotto forma di glicogeno.
AMIDO:nei cerali e nelle patate
• L’amido è un polisaccaride formato dall’unione di
tante molecole di GLUCOSIO (C6H12O6 )
• Le piante producono il glucosio tramite la
FOTOSINTESI a partire dall’H2O e dalla CO2
• E’ presente in due forme dette AMILOSIO (più
semplice e solubile) e AMILOPECTINA (più
complessa e insolubile)
• E’ la molecola usata dalle piante per accumulare
energia
Che cos’è l’ATP
• È una molecola organica presente in tutti
gli esseri viventi
• È il modo con in cui tutti gli esseri viventi
accumulano,cedono,scambiano energia
• È le principale forma di energia chimica
delle cellule
• In tutte le cellule avviene la produzione di
ATP necessaria alla loro vita
ATP
• L'adenosina trifosfato, o ATP, è costituita
da una molecola di adenina e una di
ribosio (zucchero a 5 atomi di carbonio) a
cui sono legati tre gruppi fosforici,
mediante due legami ad alta energia.
L'energia immagazzinata nell'ATP deriva
dalla degradazione di carboidrati, proteine
e lipidi, attraverso reazioni metaboliche.
Lo schema della molecola dell’ATP
ADENINA
Legame altamente
energetico
RIBOSIO
P
P
Sono tre gruppi fosforici
È una base azotata come
quella del DNA
È uno monosaccaride
pentoso
P
Il ciclo dell’ATP
• È Il modo con cui le molecole di ATP
accumulano o rilasciano energia nella
cellula
• Ogni ATP può rilasciare 1 o 2 gruppi
fosforici trasformandosi in ADP o AMP
secondo le seguenti reazioni:
ADP e AMP=adenosindifosfato e
adenosinmonofosfato
• ATP
ADP + 1 P energia
Quando le attività metaboliche
richiedono energia un gruppo
fosforico si stacca dall’ATP che
diventa ADP e il P che si stacca serve
a fornire energia per una qualche
reazione che lo richiede
AMP+ 2 P molta energia
Quando serve più energia
si possono staccare 2 P
dall’ATP che diventa AMP
L’ADP
ADENINA
RIBOSIO
P
P
Sono due gruppi fosforici
È una base azotata come
quella del DNA
È uno monosaccaride
pentoso
Come fa l’ATP a liberare e incamerare
energia
• legami ad alta energia dell'ATP sono quelli che
legano fra loro i tre gruppi fosfato.
• Tali legami possono venire scissi per mezzo di una
reazione di idrolisi;
la loro rottura libera una grande quantità di energia,
(circa 7,5 Kcal).
• L'idrolisi dell'ATP avviene a opera dell'enzima
denominato ATPasi.
• Oltre alla liberazione dell'energia, l'idrolisi parziale
dell'ATP porta alla formazione di una molecola di
adenosina difosfato (ADP) e di un gruppo fosfato;
• l'idrolisi totale forma invece una molecola di
adenosina monofosfato(AMP) e due gruppi fosfato.
• Una volta scissa, l'ATP viene sintetizzata
nuovamente mediante reazioni di fosforilazione
dell'ADP, attraverso le quali vengono aggiunti alle
molecole i gruppi fosfato.
•
L’AMP (ha la struttura di un nucleotide dell’RNA)
ADENINA
È una base azotata come
quella del DNA
RIBOSIO
È uno monosaccaride
pentoso
P
Un solo
gruppo
fosforico
Come si produce l’ATP
In tutte le cellule avviene la produzione di
ATP
I processi di produzione di ATP sono
essenzialmente due:
RESPIRAZIONE CELLULARE in presenza
di ossigeno
FERMENTAZIONE in assenza di ossigeno
Come ottengono energia gli
autotrofi e gli eterotrofi
• Le piante (Autotrofi)
ottengono energia
trasformando
l’energia solare in
energia chimica
tramite la
FOTOSINTESI
CLOROFILLIANA
• Gli animali
(Eterotrofi)ottengono
energia dagli alimenti
che vengono digeriti
• I principi nutritivi
assorbiti vengono poi
utilizzati per la
produzione di ATP
RESPIRAZIONE
CELLULARE
La respirazione cellulare avviene in
tutte le cellule aerobiche
• Nelle cellule
procariote (batteri)
avviene sui
mesosomi che
sono pieghe della
membrana
cellulare
• Nelle cellule
eucariote avviene
nel citoplasma
cellulare e nei
mitocondri
La cellula eucariota
La cellula procariota
La fermentazione
• Gli organismi anaerobici (lieviti,batteri…)non possono
usare l’O2 dell’aria e perciò trasformano gli zuccheri
(Glucosio) in prodotti diversi secondo il tipo di
fermentazione
• Questa reazione produce ancora un composto organico
che contiene energia , ma anche un po’ di ATP che serve
al microrganismo per vivere
• La fermentazione più nota è la
FERMENTAZIONE ALCOLICA
svolta dai lieviti Saccaromiceti
Fermentazione alcoolica
• La fermentazione alcolica è una forma di
metabolismo energetico che avviene in alcuni
lieviti in assenza di ossigeno.
• Questo tipo di fermentazione è dovuto all’azione
di lieviti appartenenti al genere Saccharomyces ,
di cui il più famoso è il S.cerevisiae,presente
sulla buccia del vino come nel lievito di birra,
che trasformano il glucosio in alcool etilico o
etanolo e anidride carbonica.
Glucosio
anidride carbonica e
alcool etilico+ 2ATP
• C6H12O6 → 2 CO2 + CH3 CH2OH
alcool etilico+ 2ATP
• La fermentazione alcoolica è utilizzata per
la produzione del vino della birra dello
champagne ,delle bevande alcooliche in
generale e nella produzione del pane
• Le 2 molecole di ATP servono ai lieviti per
il loro metabolismo