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LA CATENA RESPIRATORIA MITOCONDRIALE
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LA CATENA RESPIRATORIA UNA SERIE DI REAZIONI
DI OSSIDO-RIDUZIONE

• La catena respiratoria (catena di trasporto degli
  elettroni) avviene grazie alla presenza nella
  membrana interna mitocondriale di
• 4 grandi Complessi enzimatici (I, II, III, IV)
  intra-membrana (coppie redox)
• Coenzima Q10 , componente mobile liposolubile
  (doppio strato lipidico)
• Citocromo c, piccola proteina mobile
  idrosolubile (superficie esterna della membrana
  interna)
• Il processo consiste nel flusso di idrogeno e di
  elettroni attraverso i Complessi ed i componenti
  mobili fino allossigeno molecolare che viene
  ridotto con formazione di H2O.
• La riduzione dellossigeno avviene tramite una
  serie di reazioni di ossido-riduzione con
  passaggio di atomi di H e di elettroni su
  accettori, componenti della catena respiratoria,
  con affinità per gli elettroni crescente (
  potenziale redox maggiore).

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LA CATENA RESPIRATORIA
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LA CATENA RESPIRATORIA MITOCONDRIALE
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LA CATENA RESPIRATORIA MITOCONDRIALE
Un individuo di sesso maschile di 70 Kg che
svolga un lavoro sedentario necessita di circa
2800 kcal al giorno equivalenti a 190 Kg di ATP.
La quantità reale di ATP presente (stato
stazionario) è invece di soli 50 g che vengono
sintetizzati e utilizzati migliaia di volte al
giorno.
SPAZIO INTERMEMBRANA
H
H
H
Cit. c





COMPLESSO IV Citocromo aa3
COMPLESSO III Citocromo bc1
CoQ10
COMPLESSO I NADHH
½ O2 2 H
H2O
FLUSSO DI ELETTRONI
COMPLESSO II FADH2
MEMBRANA MITOCONDRIALE INTERNA
- - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - -
NADH H FADH2
MATRICE MITOCONDRIALE
CATABOLISMO
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LA FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA
I Complessi I, III e IV sono pompe protoniche e
utilizzano lenergia liberata dal flusso di
elettroni per pompare H dalla matrice allo
spazio intermembrana. Così si genera un
GRADIENTE ELETTROCHIMICO nel quale è conservata
parte dellenergia associata alle reazioni redox
della catena respiratoria.
Lenergia del gradiente elettrochimico viene
utilizzata per sintetizzare molecole di ATP ad
opera dell enzima transmembrana ATP sintasi. Il
processo che accoppia lossidazione dei coenzimi
NADH H e FADH2 , attraverso la catena
respiratoria, alla sintesi di ATP si chiama
FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA
1 NADH riossidato ? 3 ATP 1 FADH2 riossidato ?
2 ATP
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LA FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA SCHEMA
H
H
H
H
ATPasi
IV
I
III
e-
ADPPi
ATPH2O
½ O2 H2O
Lenergia liberata in seguito alla riossidazione
del NADH H che porta alla riduzione di O2 ad
H2O è pari a 52,7 kcal. e, se venisse liberata
tutta assieme, sarebbe dispersa in gran parte
come calore la gradualità di trasferimento di H
ed elettroni permette di intrappolare il 40 di
essa sotto forma di 3 molecole di ATP.
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FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA
NADH H 3ADP 3Pi 1/2O2 NAD 3ATP
H2O
NADH H 1/2O 2 NAD
H2O ENERGY
Il NADH è riossidato a NAD dallossigeno e
lossigeno è ridotto ad acqua. Questa reazione
rilascia una grossa quantità di energia, ma
sarebbe inutilazzabile dalla cellula se avvenisse
in una singola reazione La reazione ha luogo
attraverso la catena di trasporto di elettroni
che consente di rilasciare lenergia in modo
controllato e quindi utilizzabile.
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Lossidazione di NADH a NAD pompa 3 protoni
che caricano il gradiente electrochimico di un
potenziale sufficiente a generare 3 ATP
Lossidazione di FADH2 a FAD pompa 2 protoni
che caricano il gradiente electrochimico di un
potenziale sufficiente a generare 2 ATP
In realtà 1NADH genera 2.5 ATP e 1FADH2 genera
1.5 ATP La ragione è che non tutta lenergia
immagazzinata nel gradiente protonico è
utilizzata per generare ATP. Una quota di questa
energia è utilizzata per il trasporto di ioni
fuori e dentro il mitocondrio.
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LA FOSFOCREATINAUN TAMPONE DI GRUPPI FOSFATO
MUSCOLO RILASSATO
ATP
CREATINA
ATP
CPK
CPK
MUSCOLO CONTRATTO
ADP
ADP
FOSFOCREATINA
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La reazione che produce direttamente energia
utilizzabile per la contrazione muscolare è
catalizzata dalla miosina-ATPasi ATP H2O ADP
Pi (1)
DG - 30.5 kJ/mol
Tuttavia, la quantita' di ATP presente nel
muscolo è sufficiente per sostenere una attivita'
contrattile solo per un periodo limitato di tempo
CK PCr ADP H ATP Cr (2)
DG - 43 kJ/mol
La somma di (1) e (2)
PCr H2O H Cr Pi
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LA RESPIRAZIONE CELLULARE