Metabolismo energetico Capitolo 7: Le vie del metabolismo cellulare che liberano energia chimica

METABOLISMO := complesso coordinato delle reazioni chimiche di un organismo Le trasformazioni chimiche in un organismo non si verificano in una singola reazione ma attraverso una serie di reazioni distinte (via metabolica). Ogni reazione di una via metabolica è catalizzata da uno specifico enzima Vi sono parti comuni e parti differenti nelle vie metaboliche di diversi organismi Le vie metaboliche sono regolate Le vie metaboliche sono compartimentate

CATABOLISMO ANABOLISMO Sostanze povere di energia CO2 H2O NH3 Sostanze nutrienti zuccheri, grassi, proteine CATABOLISMO ADP ATP NAD NADH FAD FADH2 Macromolecole Proteine, DNA,RNA Lipidi Molecole di precursori amino acidi, basi azotate, zuccheri ANABOLISMO

Autotrofi fotosintetici Eterotrofi Aerobi Eterotrofi Anaerobi Sostanze organiche O 2 Autotrofi fotosintetici Eterotrofi Aerobi Eterotrofi Anaerobi H O 2 CO 2

Glicolisi “Divisione degli zuccheri” glucosio C6H12O6 + 2ADP + 2Pi + 2NAD Notare che quando ADP e fosfato condensano per dare ATP si ha l’eliminazione di una molecola di H2O 2 piruvato 2 C3H3O3 + 2ATP + 2NADH + 2H+ +2H2O

Glicolisi - tappe 1-3: investimento energetico

Glicolisi - Tappe 4-5: lisi e isomerizzazione

Glicolisi – tappe 6-10: recupero dell’energia deidrogenasi

Reazioni di ossido-riduzione

Il NAD è un trasportatore universale di elettroni

Nicotinammide Adenin Dinucelotide NAD Due elettroni del doppio legame passano sull’azoto dell’anello nicotinico. Si sposta un doppio legame lasciando i carbonio in posizione para senza due elettroni che vengono donati da un idruro Nicotinammide Adenin Dinucelotide NAD Derivato dalla vitamina niacina

L’Ossidazione del NADH fornisce molta energia NADH + H+ + ½O2 NAD+ + H2O DG= - 52.4 kcal/mol 1 NADH = ~ 3ATP (nella respirazione)

Glicolisi – tappe 6-10: recupero dell’energia deidrogenasi

Fermentazione lattica lattato deidrogenasi

piruvato decarbossilasii Fermentazione alcolica alcol deidrogenasi

Bilancio dell’ossidazione del piruvato e del ciclo dell’acido citrico C3H3O3 + 4NAD+ + FAD + GDP + Pi + 3H2O 3CO2 + 4NADH + FADH2 + GTP + 3H+

Intermedi del ciclo dell’acido citrico come precursori per le vie anaboliche

CATENA RESPIRATORIA: OSSIDAZIONE DI NADH e FADH2

Catena respiratoria Gli elettroni contenuti in NADH e FADH2 passano ad una serie di trasportatori legati alla membrana del mitocondrio. L’accettore finale degli elettroni è l’ossigeno Il flusso di elettroni determina un trasporto attivo di protoni dalla matrice allo spazio intermembrana del mitocondrio La diffusione dei protoni verso la matrice mitocondriale fornisce l’enegia per produrre ATP da parte del complesso dell’ATP sintasi La produzione di ATP nella catena respiratoria prende il nome di fosforilazione ossidativa