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STORIA Inizi 800 – sviluppo della chimica organica 1937 – uso di isotopi radioattivi usati come traccianti per identificare le tappe del metabolismo intermedio.

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1 STORIA Inizi 800 – sviluppo della chimica organica 1937 – uso di isotopi radioattivi usati come traccianti per identificare le tappe del metabolismo intermedio Necessità cellulare: COSTRUIRE, DEMOLIRE, RINNOVARE

2 FUNZIONI DEL METABOLISMO Fornire energia per permettere alla cellula di svolgere le sue attività. Fornire materia per la costruzione di molecole specifiche. Assicurare il ricambio molecolare, permettendo alla cellula di regolare il suo ambiente interno e le sue attività.

3 METABOLISMO IN SINTESI Ingestione di macromolecole (proteine, glucidi e lipidi) Lapparato digerente riduce le macromolecole in molecole più piccole Le molecole piccole passano al citoplasma dove vengono ulteriormente demolite attraverso i processi di: – Glicolisi – degradazione del glucosio – Fermentazione (assenza di O2) ATP – Respirazione cellulare (presenza di O2)

4 GLICOLISI Via metabolica antica già usata dai batteri 3,5 miliardi di anni fa. Si tratta del metabolismo dei glucidi e stadio di estrazione di energia dal glucosio. GLICOLISI = DEGRADAZIONE DEL GLUCOSIO

5 GLICOLISI A cosa serve: – Fonte di energia In anaerobiosi – 2 ATP In aerobiosi – 38 ATP – Fonte di materia Precursore di molecole di interesse biologico (es. Pentosi - ribosio, desossiribosio)

6 GLICOLISI Origine del glucosio: – Alimentare – digestione dei polisaccaridi e disaccaridi – Metabolica – prodotta dalle cellule del fegato Dove avviene: – Nel citoplasma delle cellule e avviene CONTINUAMENTE (tessuti glucosio-dipendenti: globuli rossi e cervello).

7 GLICOLISI É una serie di reazioni, mediante le quali il glucosio viene trasformato in due molecole di un composto a tre atomi di carbonio, la gliceraldeide 3-fosfato o fosfogliceraldeide (PGAl), e successivamente in due molecole di piruvato. Nella prima serie di tappe, il glucosio viene trasformato in PGAl, previo utilizzo di due molecole di ATP. La tappa 3 è catalizzata dall'enzima fosfofruttochinasi. Questo meccanismo viene utilizzato dalle cellule per evitare di produrre ATP quando non serve

8 GLICOLISI

9

10 RESPIRAZIONE CELLULARE Permette di estrarre dal glucosio la maggior quantità di ATP in presenza di Ossigeno. Avviene nei mitocondri.

11 RESPIRAZIONE CELLULARE

12 In presenza di ossigeno: lacido piruvico entra nel mitocondrio e si pone nella matrice mitocondriale e qui grazie agli enzimi perde il gruppo O2 Ac.piruvico Ac. Piruvico perde: CO2 – decabossilazione H - deidrogenazione

13 RESPIRAZIONE CELLULARE Il gruppo acetile si attacca alla grande molecola di coenzima A (COA), quindi si ottiene lacetil coenzima A Gruppo acetile

14 RESPIRAZIONE CELLULARE Chi permette questa reazione è unenzima chiamata piruvato-deidrogenasi (complesso proteico grande attivato da vitamine del complesso B di cui la tiamina - vitamina B1 – è particolarmente importante

15 RESPIRAZIONE CELLULARE Lacetil-CoA è molto importante perché è il punto di convergenza del metabolismo dei glucidi, dei lipidi e delle proteine. Questo acetil-CoA entra nella matrice mitocondriale, in un ciclo di reazione che si chiama ciclo di Krebs.

16 RESPIRAZIONE CELLULARE Il Ciclo di Krebs è una sequenza di reazioni cicliche che ha come finalità ossidare completamente lacetil-CoA a CO2, prodotto di rifiuto della cellula. Sir Hans Adolf Krebs, vincitore del premio Nobel per la medicina nel 1953.

17 RESPIRAZIONE CELLULARE Il ciclo di Krebs è una sorgente di energia che si libera dalla rottura dei legami che si uniscono agli atomi di carbonio. Ad ogni giro lenergia viene immagazzinata in 1 ATP, 3 di NADH e 1 di FADH2. Per ossidare una molecola di glucosio sono necessari quindi 2 giri del ciclo di Krebs.

18 CICLO DI KREBS Citrato 6C Isocitrato 6C Chetoglutarato 5C Succinile Co-A 4C Succinato 4C Fumarato 4C Malato 4C Ossalacetato 4C H2O NADH FADH2 H2O Acetil Co-A 2C CO2 NADH ATP Co-A

19 RESPIRAZIONE CELLULARE

20 Il ciclo di Krebs è sempre seguito dalla fosforilazione ossidativa, una catena di trasporto di elettroni. Questa respirazione cellulare estrae energia da NADH e FADH2, ricreando NAD+ e FAD, permettendo in tal modo al Ciclo di continuare.

21 RESPIRAZIONE CELLULARE Catena respiratoria o catena di trasporto degli elettroni: - Il NADH (proveniente dalla glicolisi, dallossidazione del piruvato in acetil-CoA e dal ciclo di Krebs) ha immagazzinato energia che per poter essere usata dalla cellula, deve essere convertita in ATP.

22 RESPIRAZIONE CELLULARE

23 SISTEMA DI TRASPORTO DI ELETTRONI NADH flavoproteina proteine Fe-S coenzima Q. Succinato FAD proteine Fe-S coenzima Q coenzima Q proteine FeS cit c1 cit c Cit c CuA cit a cit a3 CuB O 2

24 RIASSUNTO ENERGETICO GLUCOSIO2 ATP2 ATP 2 NADH 6 ATPPIRUVATO 1 NADH1 NADH2 NADH6 ATPAcetil Co-ACiclo Krebs 3 NADH3 NADH6 NADH 18 ATP 1 FADH21 FADH22 FADH4 ATP 1 ATP1 ATP2 ATP2 ATP TOTALE ATP 38 ATP OGNI NADH = 3 ATP OGNI FADH2 = 2 ATP

25 FERMENTAZIONE Processo mediante il quale organismi ricavano energia chimica dalla demolizione parziale del glucosio in assenza di ossigeno molecolare (anaerobiosi)

26 FERMENTAZIONE Funzione nelluomo: – Permette ai muscoli di lavorare quando lapporto di O2 è insufficiente – Permette ai globuli rossi di ricavare energia giacché sono sprovvisti di mitocondri Dove avviene: – Nel citoplasma cellulare

27 FERMENTAZIONE LATTICA – Formazione di Acido lattico – sensazione di affaticamento da parte dei muscoli Casi di acidosi metabolica – insufficienza epatica o cardiaca, ustioni, leucemie ALCOLICA – Formazione di alcol etilico Bibite alcoliche – es: Saccaromyces cervisiae Panifici – lieviti – liberazione di CO2 Formazione dellacido acetico

28 FERMENTAZIONE LATTICA – Formazione di Acido lattico – sensazione di affaticamento da parte dei muscoli Casi di acidosi metabolica – insufficienza epatica o cardiaca, ustioni, leucemie ALCOLICA – Formazione di alcol etilico Bibite alcoliche – es: Saccaromyces cervisiae Panifici – lieviti – liberazione di CO2 Formazione dellacido acetico

29 FERMENTAZIONE


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