Metabolismo cellulare Complesso delle reazioni reversibili chimiche e fisiche che avvengono in un organismo o in una sua parte . È legato a variazioni della condizione energetica.
Si divide in : Anabolismo : (biosintesi) comprende i processi di sintesi delle molecole organiche più complesse a partire da quelle più semplici . Richiedono energia che viene fornita dall'ATP. Catabolismo: processo che comporta la degradazione di molecole complesse in molecole più semplici liberando energia (chimica o termica).
Anabolismo endoergonico (assorbe energia) Catabolismo esoergonico (sviluppa energia)
le molecole che partecipano al metabolismo sono detti metaboliti All'interno della cellula il metabolismo racchiude tutti i processi che trasformano la materia in energia le molecole che partecipano al metabolismo sono detti metaboliti
producono sostanze organiche e partire da sostanze inorganiche presenti nell'ambiente (piante alghe batteri) Autotrofi sfruttano la luce solare come fonte di energia Fotoautotrofi sfruttano l'energia liberata dall'ossidoriduzione di sostanze inorganiche Chemioautotrofi organismi che non sono in grado di sintetizzare autonomamente molecole organiche partendo da molecole inorganiche. Si cibano di autotrofi, altri eterotrofi oppure di sostanze organiche che ottengono da parassiti o da prodotti di rifiuto (animali funghi protozoi e batteri) Eterotrofi
ATP : Adenosinatrifosfato Nucleotide sintetizzato secondo la reazione di condensazione ADP + Pi = ATP Viene prodotto da processi catabolici, come glicolisi , β-ossidazione degli acidi grassi e la respirazione cellulare , secondo una reazione endoergonica (che richiede energia 7,3kcal/mol)
ADP + fosfocreatina = ATP + creatina L'idrolisi di ATP in ADP e Pi libera 7,3 kcal/mol . Questa energia viene sfruttata dalla cellula per compiere le attività cellulari necessarie. L’ATP viene immagazzinata nei tessuti legata con la fosfocreatina secondo una reazione : ADP + fosfocreatina = ATP + creatina «moneta di scambio energetico»
Ossido riduzioni In una reazione chimica si creano e si rompono legami Ciò comporta passaggio di energia tra sostanze cioè passaggio di elettroni Le reazioni che presentano questo trasferimento sono dette di Ossido riduzione
una reazione in cui un elemento cede elettroni : ossidazione una reazione in cui un elemento acquista elettroni : riduzione sostanza che si ossida è detta riducente sostanza che si riduce è detta ossidante
NAD+ (forma ossidata) NADH(forma ridotta) Le due reazioni avvengono contemporaneamente . In ambito biologico i trasportatori di elettroni sono il FAD e il NAD NAD+ (forma ossidata) NADH(forma ridotta) (nicotinammideadenidinucleotide) FAD (forma ossidata) FADH2 (forma ridotta) (flavinaadenindinucleotide) NADP+ (ossidata) NADPH (ridotta)
Gli enzimi Gli enzimi sono catalizzatori biologici cioè aumentano la velocità delle reazioni biochimiche senza essere consumati. Gli enzimi hanno un sito attivo , sul quale si lega il substrato . Presentano elevata specificità
Coenzimi : sono legati debolmente agli enzimi Cofattori Gruppi prostetici : sono strettamente legati agli enzimi in modo permanente Coenzimi : sono legati debolmente agli enzimi Enzimi allosterici : sono in grado di legare altre molecole in siti specifici diversi dal sito attivo
ATPasi Polimerasi Idrolasi Proteasi Chinasi Isomerasi
La glicolisi è il principale processo attraverso il quale la cellula ricava energia ( procariota , eucariota) Può continuare in maniera aerobia o anaerobia Avviene nel citoplasma Energia totale ottenuta : 2ATP + 2NADH
La fermentazione La fermentazione è un processo ossidativo anaerobico svolto da organismi anaerobi. Lattica Alcolica
Respirazione cellulare Avviene nei mitocondri Consta di tre fasi : Decarbossilazione Ciclo di krebs Catena respiratoria
Decarbossilazione L’acido piruvico perde una molecola di CO2 trasformandosi in acetile e viene legato al coenzima A che prende il nome di Acetilcoenzima A, si forma una molecola di NADH.
2. Ciclo di Krebs
acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + ADP + Pi + 2 H2O → CoA + 3 NADH + 3 H+ + FADH2 + ATP + 2 CO2 L'energia che si ricava dalla completa demolizione di una molecola di glucosio attraverso i tre diversi stadi della respirazione cellulare (glicolisi, ciclo di Krebs e catena di trasporto di elettroni), è idealmente di 36 molecole di ATP. In realtà sono 38 le molecole nette di ATP ad essere prodotte, ma 2 di esse vengono consumate per trasportare (tramite trasporto attivo) dal citoplasma alla matrice mitocondriale le 2 molecole di NADH prodotte nella glicolisi.
3. Catena respiratoria L’energia contenuta nel FADH2 e nel NADH formati nelle fasi precedenti viene utilizzata per formare ATP ,questo avviene a livello delle creste mitocondriali, tramite la catena di trasporto degli elettroni.