Biologia - Scuola secondaria di secondo grado Metabolismo Respirazione cellulare Catena di trasporto degli elettroni

Capitolo 9: Metabolismo terminale e produzione dell’ATP

20 esercizi

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L'ATP sintasi

L'ATPasi mitocondriale, conosciuta anche come complesso ________, è una multisubunità enzimatica che catalizza la sintesi dell'________ durante la fosforilazione ossidativa. In questo complesso si possono identificare due porzioni composte da numerose subunità: una testa rotondeggiante (F1), contenente il sito di formazione dell'ATP e sporgente verso la ________, e uno stelo (F0), in contatto con la testa e ancorato alla membrana ________ interna, che funge da canale per i ________.

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Biologia

La struttura dell'ATP sintasi

La struttura della ATP sintasi prevede un rotore a spirale posto nello spessore della matrice che ruota in senso antiorario quando i protoni vi fluiscono attraverso, seguendo il gradiente di concentrazione. Anche lo «stelo» che collega il rotore alla subunità F1 ruota attivando i siti proteolitici presenti in quest'ultima.

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Biologia

Il ciclo dell'acido citrico

Il ciclo dell'acido citrico:

A: porta alla formazione di due molecole di CO₂e quattro di coenzimi ridotti

B: avviene nello spazio intermembrana dei mitocondri

C: produce intermedi utilizzati in altre reazioni

D: è controllato dalla concentrazione di FAD

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Il ciclo di Krebs

Il ciclo dell'acido citrico è una sequenza ciclica di ________ reazioni enzimatiche, nelle quali si ricava energia libera sotto forma di ________, NADH e FADH₂________ del gruppo acetilico dell'acetil CoA a CO₂. È detto anche ciclo di Krebs o ciclo degli acidi ________. Il principale enzima regolatore del ciclo è la citrato ________, che ne catalizza la prima reazione; l'enzima è ________ allostericamente dall'ATP.

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Biologia

I citocromi

Cosa sono i citocromi?

A: Proteine che trasportano protoni.

B: Proteine coinvolte in reazioni redox.

C: Proteine con un gruppo prostetico eme contenente ferro.

D: Proteine coinvolte nella sintesi degli acidi grassi.

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Il coenzima Q

Il coenzima Q, detto anche ubichinolo, è un chinone con una coda isoprenoide che funziona nelle vie di trasporto degli elettroni come trasportatore idrosolubile di elettroni. È una molecola organica che può legare due elettroni riducendosi a ubichinone. L'ubichinone non fa parte di alcun complesso proteico e si trova immerso nella membrana ribosomiale interna.

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La decarbossilazione ossidativa del piruvato

La piruvato deidrogenasi è un complesso multienzimatico costituito da tre diverse attività enzimatiche e cinque coenzimi (tiaminpirofosfato, CoA, lipoato, FAD e NAD⁺) che trasforma il piruvato in ATP per mezzo di un processo chiamato decarbossilazione riduttiva del piruvato, generando molecole di acetil CoA che entrano generalmente nel ciclo degli acidi grassi. La decarbossilazione ossidativa del piruvato è una reazione reversibile in cui si ha la produzione di una molecola di acetil CoA, accoppiata alla riduzione di una molecola di NAD⁺ e alla liberazione di una molecola di ossigeno.

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Biologia

L'ATP

L'ATP è una fonte d'energia che:

A: deriva da reazioni di riduzione

B: può venir prodotta nei cloroplasti delle piante

C: nella fotosintesi clorofilliana deriva dal sole

D: deriva da reazioni in cui si verifica un passaggio di elettroni da specie chimiche meno ossidanti a specie più ossidanti

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La fosforilazione ossidativa

Il meccanismo molecolare attraverso cui l'energia liberata nel trasferimento di elettroni lungo la catena ________ viene utilizzata per sintetizzare ________ è noto come fosforilazione ________. In questo processo l'energia libera ottenuta dalla reazione di ________ dei carburanti metabolici è impiegata per produrre ATP da ADP.

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Biologia

Un processo che trasforma in energia chimica la luce solare

Questa reazione:

A: è tipica degli anfibi.

B: è la fotosintesi clorofilliana.

C: porta alla formazione di saccarosio, acqua e ossigeno.

D: può essere vista come l'inverso del metabolismo ossidativo.

Vero o falso

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Biologia

I mitocondri

Cosa sono i mitocondri?

A: Sono organuli dotati di una tripla membrana.

B: Sono i responsabili della beta-ossidazione degli acidi grassi.

C: Sono organuli che presentano delle creste sulla membrana esterna.

D: Sono la sede della fosforilazione ossidativa.

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Biologia

La funzione degli ormoni tiroidei nella catena respiratoria

Che funzione hanno gli ormoni tiroidei sulla catena respiratoria?

A: Hanno un effetto metabolico.

B: Stimolano la produzione di O₂ e il consumo di CO₂.

C: Controllano il consumo di ossigeno.

D: Stimolano le reazioni di riduzione mitocondriali.

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Biologia

Le trasformazioni energetiche nei mitocondri

Nelle ossidazioni terminali intramitocondriali le molecole di acetil ________ prodotte nel metabolismo vengono ossidate a CO₂ attraverso reazioni ________ catalizzate da ________ prevalentemente localizzati nella ________ mitocondriale. L'energia che si libera in questi trasferimenti viene utilizzata per la biosintesi della maggior parte dell'________ prodotto dalla cellula grazie all'intervento di altri complessi proteici presenti nella ________ mitocondriale interna.

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Biologia

Il metabolismo terminale

La via metabolica attraverso cui l'acetil CoA viene ossidato a ________ va sotto il nome di ciclo dell'acido citrico (ciclo degli acidi tricarbossilici o ciclo di ________) e tutti gli enzimi che ne catalizzano le reazioni meno uno sono localizzati nella ________ mitocondriale. Il processo che consente il trasferimento degli atomi di idrogeno (e i loro elettroni) dai coenzimi ridotti all'O₂ con formazione di ________ prende il nome di catena respiratoria; infine, il processo attraverso cui l'energia chimica liberata nella catena respiratoria viene utilizzata per la sintesi di ATP viene indicato come fosforilazione
________.

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Biologia

I sistemi redox

Tutte le coppie redox più riducenti, con affinità per gli elettroni ________ di quella ________, hanno potenziale di riduzione ________, tanto più negativo quanto minore è la loro ________ per gli elettroni; invece le coppie redox più ossidanti (con affinità per gli elettroni maggiore) di quella dell'idrogeno avranno potenziale di ________ positivo, tanto ________ quanto più sono ossidanti.

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Biologia

Le coppie redox

Quali dei seguenti composti possono essere considerati coppie redox?

A: piruvato e lattato

B: fumarato e lattato

C: NAD⁺ e NADH + H⁺

D: ubichinone e ubichinolato

Vero o falso

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Chimica

Il potenziale di riduzione delle coppie redox

Gli elettroni si trasferiscono spontaneamente da coppie redox che possiedono potenziale di riduzione maggiore a coppie con potenziale di riduzione minore liberando anidride carbonica in una quantità che dipende dalla somma di potenziale tra le due coppie redox.

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Biologia

Il bilancio energetico dell'ossidazione del glucosio

L'idrolisi di una mole di ATP ad ________ e fosfato inorganico libera circa 7,3 ________: ciò significa che nell'intero processo vengono conservate sotto forma di legami ad alta energia dell'ATP circa 233,5 kcal delle 679 liberate dalla reazione di ________ completa di una mole di glucosio, corrispondenti a una resa del 34% circa. Correggendo questi dati per i valori di energia libera standard reali associati alla formazione di una molecola di ________ nelle condizioni presenti all'interno della cellula, questa resa si avvicina addirittura al 65%.

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Biologia

La respirazione cellulare

La respirazione cellulare si articola in tre fasi: nella prima fase, le molecole delle sostanze nutrienti (________, alcuni amminoacidi, acidi grassi) vengono ossidate fino ad acetil CoA; nella seconda fase, ________ viene ulteriormente ossidato ad ________ con formazione di NADH + H⁺ e ________; nella terza fase, gli atomi di idrogeno sono trasferiti dai coenzimi ridotti all'O₂ con produzione di ________, con liberazione di una rilevante quantità di energia che permette la sintesi della maggior parte dell'________ utilizzato dalla cellula.

Posizionamento

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Biologia

La catena respiratoria

Nella catena ________ esistono diversi tipi di trasportatori di ________: un esempio sono le ________, ossia proteine che contengono un gruppo prostetico ________ in grado di legare reversibilmente due elettroni. Esistono inoltre le proteine ________, cioè proteine che possiedono come gruppi prostetici centri ferro-zolfo (Fe-S) costituiti da ioni ferro ________ in vario modo con atomi di zolfo appartenenti a residui di ________ e, in alcuni casi, anche da zolfo inorganico.

Posizionamento

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