Cos’è il Metabolismo Si definisce metabolismo l’insieme dei processi chimici che rendono possibile la vita delle cellule.

- Esistono organismi fototrofi, i quali si procurano energia mediante la luce (fotoni); - E organismi chemiotrofi, i quali ricavano l’energia dalla demolizione delle sostanze nutritive.

La molecola ad alta Energia Adenosin trifosfato (ATP) Legami fosfoanidridici Adenina Ribosio 3 Gruppi Fosfati

Il metabolismo dei Glucidi La Glicolisi è un processo catabolico e anaerobio per cui la molecola di glucosio viene degradata fino alla formazione di acido piruvico. Ciò avviene nel citoplasma della cellula. La via del pentoso fosfato è un processo alternativo.

Le tappe della Glicolisi Continua…

1 Reazione -1 ATP

2 Reazione

3 Reazione -1 ATP

4 Reazione DAP GAP Gliceraldeide 3 - fosfato Diidrossiaceton - fosfato

5 Reazione DAP GAP Il DAP isomerizzandosi diventa GAP. Da qui in poi bisogna tener conto che le reazioni che seguono sono riferite a ciascuno dei 2 GAP.

Gliceraldeide 3 - fosfato 6 Reazione GAP Gliceraldeide 3 - fosfato Un NAD+ si riduce a NADH

7 Reazione ADP ATP +2 ATP

8 Reazione

9 Reazione H2O

10 Reazione Piruvatochinasi +2 ATP

Bilancio della Glicolisi Il glucosio viene degradato per questa via, fino ad ottenere ATP. Invero, la quantità di ATP prodotta durante la via glicolitica è esigua come si può vedere qui sotto. ATP prodotti = + 4 ATP impiegati = - 2 ____________________ Produzione netta = 2 ATP. Da tenere in conto che durante il processo vengono ridotti 2 NAD+. Continua…

Fermentazione lattica Fermentazione alcolica Dalla Glicolisi… 2 Piruvato Ciclo di Krebs Fermentazione lattica Fermentazione alcolica Via anaerobica Via aerobica (disponibilità di O2 )

Dal citosol ai mitocondri La Glicolisi, di cui prima si sono mostrate le tappe, ha luogo nel citosol, matrice cellulare della cellula, e produce 2 molecole di Piruvato. Queste in presenza di ossigeno vengono trasportate dal citoplasma nei mitocondri, dove avviene il ciclo di Krebs. Vai al Ciclo di Krebs

Preludio del Ciclo di Krebs Piruvato Piruvato deidrogenasi (processo multienzimatico) + H + NAD Coenzima A - CO2 Si riduce a NADH… Molecola essenziale per il metabolismo; considerato un trasportatore dei gruppi acile (acetile) Dercabosillazione Acetil co-A = Acetil Co-A Ciclo di Krebs

Ciclo di Krebs - H2O + H2O Ossalsuccinato I prodotti

Ciclo di Krebs NADH - H2O NADH + H2O Ossalsuccinato FADH NADH GTP

Produzione totale Glicolisi: Ciclo di Krebs: 2 GTP 4 ATP 2 NADH Piruvato deidrogenasi Glicolisi: Ciclo di Krebs: 4 ATP 2 NADH 2 NADH 2 GTP 2 NADH 2 NADH 2 NADH 2 FADH Vai alla Fosforilazione Ossidativa

La Fosforilazione Ossidativa I coenzimi ridotti (NADH e FADH), provenienti dal ciclo di Krebs e dalla glicolisi, partecipano alla fosforilazione ossidativa, processo che consiste nel trasferimento della coppia di elettroni all’ O2 attraverso una catena di molecole trasportatrici di elettroni, per produrre ATP. In carenza dell’accettore finale (l’ossigeno) la fosforilazione ossidativa si blocca, così come il ciclo di Krebs, ed il Piruvato della glicolisi viene deidrogenato a Lattato.

La Fosforilazione Ossidativa NAD NADH deidrogenasi  ATP FAD Coenzima Q Citocromo B Citocromo B-C ossidasi  ATP Citocromo C Citocromo A O2 H2O Citocromo A ossidasi  ATP Com’è prodotto l’ATP?

Come viene prodotto l’ATP durante la Fosforilazione Ossidativa? Pare che l’elettrone, attraversando la membrana della cresta mitocondriale, generi un gradiente elettrochimico che permetterebbe all’ ATP-sintetasi presente in loco di formare ATP: ADP + P  ATP per ciascun NADH vengono sintetizzati 3 ATP. per ciascun FADH vengono sintetizzati 2 ATP. In sintesi, si deduce che:

Piruvato deidrogenasi Produzione totale Piruvato deidrogenasi Glicolisi: Ciclo di Krebs: 4 ATP 2 NADH (conteggio teorico) 2 NADH (conteggio netto) 2 GTP 2 NADH 2 NADH 2 NADH 2 FADH (conteggio netto) 6 ATP 6 ATP (2+4) (risultato netto) 2 ATP (GTP) + 18 ATP (NADH) 4 ATP (FADH) Totale: 36 ATP

NADH e FADH NAD (nicotinammide adenin dinucleotide) è un coenzima accettore di elettroni che si riduce a NADH in presenza dell’enzima deidrogenasi. Il FAD (flavin adenin dinucleotide) funziona in maniera similare, riducendosi a FADH.