viventi ed energia

Didascalia alternativa:

dai prodotti di scarto di altri organismi o da organismi morti. In un ecosistema, gli organismi sono connessi in complesse catene alimentari, che cominciano con i produttori e continuano per diversi livelli di consumatori (inclusi i decompositori). Tuttavia, il trasferimento di energia non è mai efficiente al 100%; una parte di energia si disperde sempre sotto forma di calore Nessun organismo riesce a usare come fonte energetica il calore, che quindi è dissipato in modo permanente. Ecco perché tutti gli ecosistemi dipendono da un continuo flusso di energia proveniente da una fonte esterna: il Sole. > bloenergetica: L'insieme dei meccanismi che assicurano le trasformazioni di energia negli organismi viventi. Il metabolismo è il complesso delle reazioni chimiche e fisiche che avvengono nelle cellule di ogni organismo vivente. Molte di queste trasformazioni della materia sono reversibili e sono legate a variazioni della condizione energetica. Gli organismi autotrofi (piante e alcuni batteri) utilizzano la luce solare per trasformare l'anidride carbonica e l'acqua in una molecola organica (glucosio) attraverso la fotosintesi. L'energia solare viene quindi accumulata come energia chimica nella molecola di glucosio. Gli organismi eterotrofi (umani, animali, batteri e funghi) ricavano energia dalle sostanze nutritive (composti organici) sintetizzate dagli organismi autotrofi. L'energia contenuta in queste molecole organiche viene liberata per lo più con un'ossidazione, mediante un processo chiamato respirazione aerobica. La liberazione di acqua e anidride carbonica da parte degli organismi eterotrofi completa questo ciclo energetico. Fotoni Organismi autotrofi Glucosio Ossigeno Acqua Anidride carbonica Organismi eterotrofi Le vie cataboliche sono esoergoniche, producono energia, mentre quelle anaboliche sono endoergoniche, richiedono energia. Le due principali molecole in cui viene immagazzinata l'energia libera sono ATP ATP (adenosintrifosfato) e NADPH (nicotinammide adenina dinucleotide fosfato), utilizzate nelle vie anaboliche Il metabolismo può essere distinto in due fasi fondamentali. Nella fase di catabolismo (o idrolisi), avviene la degradazione delle sostanze assimilate con produzione di molecole semplici e produce energia che viene immagazzinata in molecole di ATP: nella fase costruttiva, o anabolismo, avviene la sintesi di nuove sostanze utili alla cellula come riserva di energia o con funzione strutturale. Degradazione Metaboliti complessi ADP + HPO2- NADP+ ATP prodotte nelle vie cataboliche. Le sequenze di reazioni cataboliche e anaboliche si sovrappongono continuamente in un complesso interscambio, consentendo la sopravvivenza e la crescita cellulare NADPH Prodotti semplici Biosintesi Catabolismo Hans Krebs ha descritto tre gruppi di reazioni distinte necessarie per la produzione dell'energia attraverso l'ossidazione delle molecole organiche. Nel primo passaggio le grosse molecole vengono scisse in unità più piccole Nel secondo passaggio questo enorme numero di molecole viene degradato fino alla conversione di una molecola intermedia, l'acetil Coenzima A (acetil-CoA). Il terzo passaggio comprende il ciclo dell'acido citrico (ciclo di Krebs), che è la via finale comune per l'ossidazione di aminoacidi, acidi grassi e carboidrati. Si ha infine la fosforilazione ossidativa, o catena di trasporto degli elettroni, processo in cui l'ATP viene formato durante il trasferimento degli elettroni da NADH all'ossigeno. Attraverso la fosforilazione ossidativa le unità di acetil-CoA vengono completamente ossidate a dare anidride carbonica e viene prodotto ATP durante il flusso degli elettroni verso l'accettore finale, cioè l'ossigeno. La glicolisi è la via metabolica che converte il glucosio a piruvato da una molecola di glucosio si ricavano due molecole di piruvato e due molecole di ATP. In condizione aerobiche, la reazione successiva è la formazione dell'acetil-CoA e la sua completa ossidazione a CO2 nel ciclo di Krebs. Gli organismi anaerobi per produrre energia, in sostituzione del ciclo di Krebs, utilizzano le fermentazioni: dalla fermentazione lattica si produce lattato, dalla fermentazione alcolica si produce etanolo. Catabolismo Proteine Amminoacidi Catabolismo Lipidi Acetil Co-A Ciclo di Krebs Catabolismo Glucidi Catena di trasporto degli elettroni Piruvato Anabolismo Tra i processi anabolici assume particolare importanza la sintesi delle proteine: molte strutture della cellula, infatti, sono costituite da proteine. Le proteine sono sintetizzate a partire da aminoacidi; a loro volta gli amminoacidi vengono sintetizzati attraverso vie semplici. Nella costruzione di una proteina, gli aminoacidi che la compongono devono essere collegati tra loro in una sequenza precisa, che ne determina la struttura finale e la funzionalità. La sintesi delle proteine, i suoi meccanismi e la sua regolazione vengono controllati dal nucleo attraverso l'espressione dei geni presenti nel DNA. Altre reazioni di biosintesi sono richieste per la formazione dei carboidrati. Negli animali superiori la gluconeogenesi è un processo mediante il quale il glucosio viene sintetizzato a partire dal piruvato; il processo avviene nelle cellule del fegato e il prodotto viene poi immesso nel flusso sanguigno. Nelle plante i principali polisaccaridi di riserva sono l'amido e la cellulosa. L'assimilazione della CO2 atmosferica durante la fotosintesi da parte delle foglie porta alla formazione di saccarosio e amido. > L'amido è un polisaccaride complesso formato da due strutture: l'amilosio, essenzialmente lineare, e l'amilopectina, altamente ramificata. >Il saccarosio è, invece, un dimero formato da fruttosio e glucosio legati da un legame. PRODUTTORI plante producono cibo per se stessi CATENA ALIMENTARE insieme del rapporti tra gli organismi di un ecosistema CONSUMATORI animali erbivori consumatori di 1° grado carnivori che mangiano erbivori consumatori di 2° grado carnivori carnivori che mangiano altri carnivori o erbivori consumatori di 3° grado DECOMPOSITORI batteri trasformano i resti di vegetali e animali morti in sostanze utili alla vita per la crescita di nuove piante