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La Respirazione cellulare

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  • La Respirazione cellulare

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    ( Tratto da : treccani.it/ Enciclopedie on line )


    Rrespirazióne cellulare:
    Processo metabolico che consente alla cellula di utilizzare l'energia contenuta nei materiali nutritizi.
    Si svolge all'interno delle strutture cellulari in presenza di ossigeno, e consiste in una serie di reazioni enzimatiche di demolizione di carboidrati e acidi grassi in molecole più semplici, fino a ottenere anidride carbonica e acqua.
    L'energia liberata dalla rottura dei legami chimici nel corso di queste reazioni viene immagazzinata sotto forma di molecole di ATP.

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  • #2
    Re: La Respirazione cellulare

    ( Tratto da : treccani.it/ Enciclopedie on line )


    FASI della respirazione cellulare

    La respirazione cellulare è costituita da tre fasi principali.

    - Nella prima, le molecole organiche ottenute dalle sostanze nutritive vengono degradate, nel citoplasma della cellula, fino a ottenere come prodotto finale un composto a due atomi di carbonio (acetil-coenzima A).

    - Nella seconda tappa, questo composto entra nei mitocondri, dove viene ossidato per generare atomi di idrogeno che si legano a un coenzima (NAD) e anidride carbonica attraverso una serie di reazioni enzimatiche note come ciclo degli acidi tricarbossilici o di Krebs.

    - Nella terza fase della respirazione cellulare, gli atomi di idrogeno prodotti nella tappa precedente sono trasportati dai coenzimi ridotti, sia nicotinici (NADH) che flavinici (FADH2), all'interno dei mitocondri.
    Qui, attraverso una sequenza ordinata di reazioni enzimatiche di ossidoriduzione, viene effettuato un trasferimento di elettroni grazie all'intervento di una serie di molecole accettrici, l'ultima delle quali è rappresentata dall'ossigeno molecolare che viene ridotto ad acqua.

    Questa sequenza di reazioni, che si svolge sulle membrane interne del mitocondrio, nota come catena respiratoria o catena di trasporto degli elettroni, è accoppiata al rilascio di energia che viene utilizzata per formare molecole di ATP nel corso di un processo chiamato fosforilazione ossidativa (addizione di molecole di fosfato).
    Una parte dell'energia prodotta durante i processi di respirazione cellulare viene dissipata sotto forma di calore.
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    • #3
      Re: La Respirazione cellulare

      .
      Il CICLO di KREBS - Che cos’è e a che cosa serve

      (Tratto da "focus.it" giugno 2002)


      Il ciclo di Krebs fa parte del catabolismo, cioè dell’insieme di reazioni chimiche del nostro organismo in cui sostanze complesse vengono progressivamente trasformate in molecole semplici.
      Ha lo scopo di trasformare in un’unica sorgente di energia tutte le molecole introdotte nell’organismo con gli alimenti: proteine, zuccheri e grassi.

      Otto reazioni. Il ciclo consiste in una serie di otto reazioni chimiche che, dalle molecole degli alimenti, portano da una parte alla formazione di anidride carbonica e dall’altra a molecole ricche di energia, i cosiddetti coenzimi ridotti.
      Perché l’energia così ottenuta possa essere utilizzata dalla cellula è però necessario che queste molecole subiscano altre trasformazioni attraverso un secondo meccanismo biochimico, la fosforilazione ossidativa.

      I composti intermedi del ciclo inoltre possono essere utilizzati nella biosintesi, cioè nella formazione di nuove molecole.

      Il ciclo di Krebs si svolge all’interno dei mitocondri, organelli cellulari specializzati nella produzione di energia.

      Il ciclo prende il nome dal suo scopritore, il chimico tedesco Hans Krebs, che nel 1953 vinse il premio Nobel per le sue ricerche su questo fenomeno.
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      • #4
        Re: La Respirazione cellulare


        Il CICLO di KREBS

        ( Tratto da : my-personaltrainer.it )


        Il ciclo di krebs è anche chiamato ciclo degli acidi tricarbossilici e utilizza come metabolita di partenza l'acetil coezima A, che si ottiene per azione della piruvato deidrogenasi sul piruvato prodotto dalla glicolisi.
        Dal ciclo di krebs si ottengono ATP e potere riducente.
        Il potere riducente viene inviato alla catena respiratoria dove NADH e FADH2 vengono ossidati rispettivamente a NAD+ e FAD: il potere riducente viene ceduto, lungo la catena respiratoria, a dei sistemi di accoppiamento dai quali viene prodotto ulteriore ATP.

        Il ciclo di krebs è un punto nevralgico non solo per il metabolismo del glucosio ma anche per il metabolismo degli acidi grassi e degli amminoacidi, infatti il piruvato che viene convertito ad acetil coenzima A non proviene solo dalla degradazione del glucosio: si ottiene, ad esempio, anche dalla transaminazione dell'alanina (un amminoacido).

        Circa l'80% dell'acetil coenzima A che partecipa al ciclo di krebs, proviene dal metabolismo degli acidi grassi.
        L'acetil coenzima A è un tioestere perciò ha un elevato contenuto energetico che viene sfruttato dalla citrato sintasi per formare un nuovo legame carbonio-carbonio; la citrato sintasi è il primo enzima del ciclo di krebs.

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        • #5
          Re: La Respirazione cellulare


          Il CICLO di KREBS

          ( Tratto da : my-personaltrainer.it )


          Il carbonio metilico dell'acetil coenzima A cede volentieri (per tautomeria) un protone (diventa un carboanione) e attacca il carbonio carbonilico dell'ossalacetato: si forma un tioestere ad alto contenuto energetico (il citril coenzima A) dal quale, per idrolisi, si ottiene il citrato e si riforma il coenzima A.
          La citrato sintasi è modulata negativamente dal prodotto, cioè dal citrato e dall'ATP: se si accumula il citrato significa che questo stadio è più veloce degli altri perciò deve rallentare (il citrato è un modulatore negativo).

          Anche l'ATP influenza l'azione della citrato sintasi dal momento che dal ciclo di krebs si ottiene potere riducente che viene, poi, inviato alla catena respiratoria dalla quale viene prodotto ATP.
          Se si accumula ATP vuol dire che ne viene prodotto più di quello che serve.
          Rallentando il ciclo di krebs (il ciclo rallenta se si rallenta una sua tappa) viene rallentata anche la produzione di ATP: la modulazione negativa dell'ATP è una modulazione feed-back (viene modulata la formazione di uno dei prodotti finali regolando la velocità di una tappa del processo).

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          • #6
            Re: La Respirazione cellulare


            Il CICLO di KREBS

            ( Tratto da : my-personaltrainer.it )


            Nella seconda tappa del ciclo di krebs, il citrato viene convertito in isocitrato per azione dell'enzima aconitasi; il nome dell'enzima deriva dal fatto che il citrato viene prima disidratato con formazione del cis-aconitato e, successivamente, l'acqua rientra attaccandosi ad un carbonio diverso da quello su cui era legato prima.
            Si ottiene l'isocitrato senza che il substrato lasci il sito catalitico; l'aconitasi è un enzima stereospecifico: riconosce i tre centri carbossilici del citrato e ciò fa sì che il citrato rimanga legato all'enzima cosicché l'uscita e l'entrata dell'acqua passino sempre attraverso l'intermedio cis-aconitato.

            Nella terza tappa del ciclo di krebs si ha il primo corrispettivo energetico perché si ha la perdita di un carbonio eliminato come anidride carbonica.
            L'enzima che catalizza questo stadio è la isocitrato deidrogenasi; il substrato subisce, innanzitutto, una deidrogenazione: il NAD+ acquista potere riducente e si forma ossalosuccinato (è un ossal derivato dell'acido succinico). L'ossalosuccinato subisce, poi, la decarbossilazione ad α-chetoglutarato.

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            • #7
              Re: La Respirazione cellulare


              Il CICLO di KREBS

              ( Tratto da : my-personaltrainer.it )


              L'enzima isocitrato deidrogenasi possiede due siti di modulazione: una modulazione positiva dovuta all'ADP e una modulazione negativa dovuta all'ATP.
              La quantità di ATP consumata quotidianamente è molto alta: l'ATP fornisce l'energia liberata dalla sua idrolisi, all'ADP e all'ortofosfato.
              La concentrazione totale di nucleosidi (base azotata più zucchero) e nucleotidi (nucloside più fosfato) in un organismo è pressoché costante: dire, quindi, che c'è molto ATP o poco ADP (o viceversa, molto ADP e poco ATP) è la stessa cosa; l'ADP è un sinonimo di bisogno di energia ed è, quindi, un modulatore positivo, mentre, l'ATP è un sintomo di disponibilità di energia ed è, quindi, un modulatore negativo.

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              • #8
                Re: La Respirazione cellulare


                Il CICLO di KREBS

                ( Tratto da : my-personaltrainer.it )


                L'enzima che catalizza la quarta tappa del ciclo di krebs è la α-cheto glutarato deidrogenasi; tale enzima è un complesso enzimatico molto simile alla piruvato deidrogenasi.
                Entrambi sono composti da 48-60 proteine in cui si riconoscono tre diverse attività enzimatiche ed hanno anche gli stessi cofattori enzimatic.
                Sono enzimi molto simili perché agiscono su substrati simili: sia il piruvato sia l'α-cheto glutarato, sono α-cheto acidi.

                Il meccanismo di azione dei due complessi enzimatici è il medesimo.
                L'attacco da parte della tiamina pirofosfato sul carbonile (C=O) dell'α-chetoglutarato, porta alla sua decarbossilazione e si ha la formazione del carbossi idrossi propil derivato.
                Con il successivo trasferimento sulla lipoamide, si verifica un processo ossidoriduttivo interno, dal quale si ottiene il carbossiderivato della lipoamide ossia la succinil lipoamide.

                La succinil lipoamide reagisce, poi, con il coenzima A per dare il succinil coenzima A (che prosegue nel ciclo di krebs) e la lipoamide ridotta che viene riossidata dal FAD: il FADH2 che si è formato, viene riossidato dal NAD+ e si ottiene NADH.
                In questa tappa si è, quindi, verificata la seconda eliminazione di un carbonio dallo scheletro carbonioso, sottoforma di anidride carbonica.

                Un gruppo acile legato al coenzima A è in forma attivata cioè ha un elevato contenuto energetico: è possibile, quindi, sfruttare l'energia del succinil coenzima A.

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                • #9
                  Re: La Respirazione cellulare


                  Il CICLO di KREBS

                  ( Tratto da : my-personaltrainer.it )


                  Nella quinta tappa del ciclo di krebs, il succinil coenzima A viene sottoposto all'azione della succinil tiochinasi; sono state fatte due ipotesi sulla sua modalità di azione: noi descriveremo solamente una delle due perché è la più accreditata.

                  Secondo questa ipotesi, il succinil coenzima A viene attaccato dall'azoto di una istidina (Hys) dell'enzima: si libera coenzima A e si forma, come intermedio, un addotto derivato dall'istidina cioè il succinil-enzima (o succinil-Hys); su questo intermedio agisce un ortofosfato, portando alla liberazione del succinato e alla formazione del fosfoenzima.
                  Il fosfoenzima, attaccato dal guanosin difosfato (GDP), produce guasnosin trifosfato (GTP) e si libera l'enzima.

                  Dal punto di vista energetico GTP=ATP: il legame che fornisce energia è lo stesso in entrambe le specie (è il legame anidridico tra il fosforile Β e il fosforile γ).
                  In alcuni casi il GTP viene utilizzato come materiale ad alto contenuto energetico ma, solitamente, il GTP viene convertito in ATP per azione dell'enzima nucleoside difosfo chinasi (NDPK); è un enzima che si trova nelle cellule e catalizza la seguente reazione:

                  N1TP + N2DP → N1DP + N2TP
                  è una reazione reversibile; nel nostro caso avviene:
                  GTP + ADP → GDP + ATP

                  quindi può procedere verso destra o verso sinistra anche per piccole variazioni delle concentrazioni dei reagenti.

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                  • #10
                    Re: La Respirazione cellulare


                    Il CICLO di KREBS

                    ( Tratto da : my-personaltrainer.it )


                    Se il ciclo di krebs procede ad una velocità tale da portare ad una produzione di ATP superiore al fabbisogno energetico, si ha una scarsa disponibilità di ADP mentre si avrà molto ATP: la reazione catalizzata dalla nucleoside difosfo chinasi è, allora, diretta verso sinistra (il GTP si accumula se il nucleoside difosfo chinasi non ha sufficiente substrato ossia ADP).
                    Il GTP è, perciò, un segnale di disponibilità energetica e rallenta, quindi, il ciclo di krebs.


                    La sesta tappa del ciclo di krebs porta alla formazione del fumarato per azione della succinato deidrogenasi; questo enzima dà una reazione stereospecifica in quanto si forma sempre l'insaturo (è un alchene) trans ossia il fumarato (mentre l'isomero cis è il maleato).

                    La succinato deidrogenasi, si trova sulla membrana mitocondriale interna, mentre tutti gli altri enzimi del ciclo di krebs sono sparsi per il mitocondrio.
                    La succinato deidrogenasi ha come cofattore il FAD; è inibita dall'ossalacetato (inibizione feed-back) mentre ha come modulatore positivo (attivatore) il succinato e il fumarato.

                    Se non ci stupisce che il succinato sia modulatore positivo, è la prima volta che vediamo che il prodotto di un enzima è anche il suo attivatore. Cerchiamo di capire perché, facendo un salto alla tappa conclusiva del ciclo si krebs.

                    La tappa conclusiva del ciclo di krebs richiede energia, perciò l'unica possibilità per ottenere l'ossalacetato dal malato è che la concentrazione di malato sia molto elevata: il malato è uno dei metaboliti a più alta concentrazione nelle cellule.

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                    • #11
                      Re: La Respirazione cellulare


                      Il CICLO di KREBS

                      ( Tratto da : my-personaltrainer.it )


                      La reazione che converte il malato in ossalacetato è, inoltre, favorita dal fatto che la concentrazione di ossalacetato sia mantenuta bassa dall'azione della citrato sintasi.
                      La reazione catalizzata dalla succinato deidrogenasi è, allora, una reazione che si autoalimenta e questo è l'unico modo per fare avvenire la trasformazione di malato in ossalacetato.

                      La concentrazione di malato mitocondriale deve essere compatibile alla concentrazione del malato citoplasmatico: solo quando la concentrazione di malato mitocondriale è talmente alta da garantire la conversione del malato in ossalacetato (nel ciclo di krebs) allora il malato può essere utilizzato anche in altre vie (che sono citoplasmatiche): nel citoplasma il malato può essere convertito in ossalacetato dal quale si può ottenere l'aspartato per azione della GOT (è una transaminasi), oppure il glucosio attraverso la gluconeogenesi.

                      Ritorniamo alla settima tappa del ciclo di krebs è catalizzata dall'enzima fumarasi: si addiziona acqua in maniera stereospecifica per fare L-malato.
                      Nell'ultima tappa del ciclo di Krebs, di cui abbiamo già parlato, viene sfruttata l'azione della malato deidrogenasi. Questo enzima utilizza una molecola di NAD+ per la sua azione catalitica.
                      Abbiamo così concluso la descrizione delle varie tappe del ciclo di krebs.
                      Il ciclo di krebs è totalmente reversibile.

                      Per aumentare la velocità del ciclo di krebs, si può aumentare la concentrazione dei metaboliti presenti in tale ciclo.

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                      • #12
                        Re: La Respirazione cellulare


                        Il CICLO di KREBS

                        ( Tratto da : my-personaltrainer.it )


                        Una delle strategie per aumentare la velocità del ciclo di krebs consiste nel convertire parte del piruvato che entra nei mitocondri, in ossalacetato (per azione della piruvato carbossilasi) e non trasformarlo tutto in acetil coenzima A: aumenta, così, la concentrazione di ossalacetato che è un metabolita del ciclo di krebs e, quindi, aumenta la velocità di tutto il ciclo.

                        Nel ciclo di krebs si convertono tre NAD+ in tre NADH e un FAD in FADH2 ed, inoltre, si ottiene un GTP: canalizzando il potere riducente ottenuto dal ciclo di krebs, si ha produzione di ulteriore ATP; nella catena respiratoria, il potere riducente viene trasferito da NADH e FADH2 all'ossigeno: tale trasferimento è dovuto ad una serie di enzimi localizzati sulla membrana mitocondriale che, nella loro azione, portano alla produzione di ATP.

                        I processi della catena respiratoria sono processi esoergonici e l'energia liberata viene usata per produrre ATP; lo scopo della cellula è sfruttare i processi esoergonici per far avvenire la sintesi dell'ATP.
                        Per ogni molecola di NADH che entra nella catena respiratoria, si ottengono 2.5 molecole di ATP e per ogni FADH2 si ottengono 1.5 molecole di ATP; questa diversità è dovuta al fatto che il FADH2 entra ad un livello più basso rispetto al NADH, nella catena respiratoria.

                        Col potere riducente del metabolismo aerobico si ottengono 30-32 ATP (219-233 kcal/mole) con un rendimento di circa 33% (il rendimento del metabolismo anaerobico è di circa il 2 %).
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                        • #13
                          Re: La Respirazione cellulare

                          .
                          CATALIZZATORI INTERMEDI e CHINONI

                          (Tratto da : medicinaintegrata.al tervista.org/omotossicologia - dr R. Rovida )



                          I Catalizzatori intermedi: sono gli intermedi metabolici del ciclo della respirazione cellulare (ciclo di Krebs).
                          La somministrazione di dosi omeopatiche di questi intermedi ha lo scopo di stimolare la ripresa della normale funzionalità della respirazione mitocondriale. Importanti nelle patologie inquadrabili nelle fasi cellulari della Tavola delle Omotossicosi.

                          Si comprendono in questo gruppo anche i Chinoni, che sono un gruppo di sostanze chimiche, naturali o sintetiche, che hanno come elemento comune, la spiccata capacità di legare l'ossigeno.
                          Alcuni di essi (ad es. l’ubichinone) sono fisiologicamente presenti a livello mitocondriale, ed insieme ai citocromi, alle deidrogenasi, alle flavoproteine, hanno un ruolo fondamentale nella catena di trasporto degli elettroni (quegli stessi elettroni che sotto forma di atomi di idrogeno erano scaturiti dallo svolgersi del Ciclo di Krebs) verso l’ossigeno molecolare.

                          Tuttavia chinoni tossici, eterologhi (da inquinamento, come il naftochinone o iatrogeni, come gli antrachinoni lassativi) o omologhi (da catabolismo, per es. radicale superossido, H2O2, ac. lattico), qualora si accumulino nei tessuti, determinano il blocco della catena di trasporto degli elettroni; la conseguenza è il sequestro di ossigeno molecolare, e quindi ipossia relativa e tutte le sequele patologiche che da essa derivano.

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                          • #14
                            Re: La Respirazione cellulare


                            CATALIZZATORI INTERMEDI e CHINONI

                            (Tratto da : medicinaintegrata.al tervista.org/omotossicologia - dr R. Rovida )


                            Il meccanismo d'azione del chinone omeopatizzato è come sempre interpretabile alla luce delle leggi della cinetica enzimatica:

                            a) se si utilizza un chinone naturale, cioè interprete fisiologico della respirazione mitocondriale, (per es. l'Ubichinone), la forma omeopatizzata accelera la velocita' della reazione di sintesi enzimatica dell'omologo chinone. Il risultato è lo sblocco della fosforilazione ossidativa e la ripresa della produzione di energia.

                            b) Se si utilizza un chinone sintetico, la sua forma omeopatizzata funziona da stimolo per la sintesi di enzimi antitossico-specifici che neutralizzeranno, con un processo di combustione digestiva, gli omologhi chinoni sintetici che si erano accumulati nella catena respiratoria impedendone il fisiologico svolgersi. Gli enzimi neosintetizzati operano una depolimerizzazione dei chinoni impregnanti.

                            Con i chinoni omeopatici si può combattere l’accumulo di valenze tossiche (radicali liberi) cui è esposto l’uomo in relazione all'inquinamento dell’ambiente e del cibo; la loro azione è essenzialmente definibile come antiossidante.
                            Vengono utilizzati in caso di patologie caratterizzate da carenza energetica, per esempio le malattie cronico-degenerative.
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                            • #15
                              Re: La Respirazione cellulare

                              .
                              CATALIZZATORI INTERMEDI del CICLO di KREBS e della FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA


                              (Tratto da : acquacluster.blogspo t.it/2011/01/la-farmacologia-omotossicologica - Fonte : Quaderni di Clinica Omotossicologica, Guna Editore )


                              Vengono utilizzati come stimolanti della respirazione cellulare in particolare nelle patologie a destra della tavola delle omotossicosi (patologie di matrice e cellulari).
                              Si tratta degli acidi e sali del ciclo di Krebs e di chinoni della catena respiratoria.

                              a) Catalizzatori intermedi del ciclo di Krebs
                              La loro somministrazione a dosi omeopatiche stimola la velocità della reazione in cui essi fanno da substrato ad un enzima del ciclo.

                              Essi sono:
                              Natrium pyruvicum
                              Natrium oxalaceticum
                              Acidum cis-aconitum
                              Acidum citricum
                              Acidum succinicum
                              Acidum DL-malicum
                              Acidum fumaricum
                              Baryum oxalsuccinicum
                              Acidum alfa-ketoglutaricum

                              segue..
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