METABOLISMO CELLULARE

Il termine Metabolismo indica l’insieme di tutte le reazioni chimiche che avvengono in una cellula. Le reazioni metaboliche possono essere di 2 tipi: Anaboliche: se determinano la produzione di molecole complesse e più grandi, a partire da molecole più semplici. (es. sintesi glucosio=gluconeogenesi, sintesi proteine) 2. Cataboliche: se determinano la rottura di molecole grandi in molecole più piccole. (es. glicogenolisi, glicolisi, lipolisi)

Le principali reazioni metaboliche sono: Idrolisi / condensazione Fosforilazione / defosforilazione Ossido / Riduzione L’insieme delle reazioni coinvolte nell’immagazzinamento e nell’utilizzo di energia (detto anche Bilancio Energetico) viene chiamato metabolismo energetico. La principale reazione del metabolismo energetico è l’ossidazione del glucosio

Glucosio 2 molecole piruvato METABOLISMO CARBOIDRATI L’ossidazione del glucosio nella cellula è un processo a 3 stadi, ed ognuno avviene in una specifica sede cellulare: Glicolisi (= scissione dello zucchero) via metabolica formata da 10 reazioni, ognuna catalizzata da un diverso enzima, ed avviene nel citosol. Glucosio 2 molecole piruvato Acido lattico Sintesi netta di 2 ATP e formazione di 2 NADH Non si consuma O2 e non si produce CO2 !!! in assenza di O2 in presenza di O2 AcetilCoA Ciclo di Krebs

Ciclo di Krebs: serie di reazioni cicliche. Il piruvato prodotto dalla glicolisi entra in mitocondri come acetilCoA 1 acetilCoA 3 CO2 + 1 ATP + 4 NADH +1 FADH2 Non si consuma O2 In totale da 1 molecola glucosio con c. Krebs si formano 6 CO2 + 2 ATP + 8 NADH +2 FADH2 ciclo di Krebs

Finora non è stato consumato O2 !!! Le molecole di coenzima ridotto (NADH e FADH2) entrano nella reazione successiva dove cedono elettroni e rilasciano Energia per produrre ATP. Fosforilazione ossidativa: avviene in membrana mitocondriale interna Comprende 2 processi simultanei: Trasporto elettroni lungo catena respiratoria (sulle creste mitocondriali) libera Energia. Accoppiamento chemio-osmotico utilizza E. liberata per pompare H+ da matrice mitocondriale vs spazio intermembrana e di qui vs citosol.

In totale Glicolisi + Ciclo di Krebs + F.O. ATP sintetasi situato sulla m. mitocondriale interna utilizza E. potenziale legata al gradiente di concentrazione di H+ per sintetizzare ATP: 1 molecola glucosio 34 ATP In totale Glicolisi + Ciclo di Krebs + F.O. da 1 molecola glucosio otteniamo 38 ATP (90% da F.O.) Completa ossidazione glucosio fornisce 686 kcal/mole, ma solo il 40% è utilizzato per sintesi ATP (266 kcal), il resto è perso come Q.

Piruvato + NADH + H+ lattato +NAD+ In assenza di O2 il piruvato è convertito in acido lattico nel citosol dall’enzima lattato deidrogenasi: Piruvato + NADH + H+ lattato +NAD+ Questa reazione è fondamentale perché genera NAD+ essenziale per la reazione n° 6 della glicolisi Globuli rossi che non hanno mitocondri ricavano TUTTO il loro ATP dalla glicolisi Cellula puo’ anche metabolizzare fruttosio, galattosio e mannosio convertendoli in glucosio-6-fosfato e fruttosio-6-fosfato (intermedi della glicolisi)

Quando glucosio scarseggia, organismo può utilizzare grassi e proteine come fonti energetiche. Viceversa quando apporto di glucosio è sufficiente, reazioni procedono all’inverso per sintetizzare grassi, proteine e glicogeno (glicogenesi). Organismo è capace di sintetizzare glucosio a partire da precursori non glucidici (GLUCONEOGENESI). Come fonti può usare: Glicerolo Lattato Aminoacidi

Alcuni aa vengono convertiti in piruvato e di qui in glucosio Altri aa vengono convertiti in ossalacetato (intermedio del c. di Krebs) che è poi convertito in fosfoenolpiruvato (intermedio della glicolisi) e di qui in glucosio Altri aa possono venir convertiti in acetil-CoA, ma non esiste strada per sintetizzare da qui glucosio Non tutti aa possono essere pertanto convertiti in glucosio!!! Anche acidi grassi non possono venire convertiti in glucosio !

LIPOLISI (= scissione dei grassi) METABOLISMO LIPIDI Lipidi sono immagazzinati sotto forma di trigliceridi. LIPOLISI (= scissione dei grassi) Glicerolo acidi grassi Glicolisi acetil CoA Ciclo di Krebs Fosforilazione Ossidativa

METABOLISMO PROTEINE PROTEOLISI (scissione proteine) Aminoacidi vengono quindi deaminati piruvato NH3 acetl CoA urea nel fegato Ciclo di Krebs F.O. escreta nell’urina