GLI ESSERI VIVENTI OPERANO TRASDUZIONI ENERGETICHE GLI ANIMALI TRASFORMANO I CIBI RICAVANDO ENERGIA CHIMICA E CALORE GLI ESSERI VIVENTI NON SONO MAI IN EQUILIBRIO CON L’AMBIENTE ANALOGIA TRA RESPIRAZIONE E COMBUSTIONE

Somma di tutte le trasformazioni chimiche che avvengono in una cellula Gli organismi scambiano energia e materia con l’ambiente (sistema aperto) METABOLISMO Somma di tutte le trasformazioni chimiche che avvengono in una cellula

Le cellule viventi sono delle strutture dinamiche che richiedono un continuo apporto di energia attraverso l’assunzione dei nutrienti

RESPIRAZIONE CELLULARE Gli organismi eterotrofi acquistano energia attraverso l’assunzione dei nutrienti Autotrofi Eterotrofi RESPIRAZIONE CELLULARE reazioni che comportano il consumo di O2 e la formazione di CO2

Somma di tutte le trasformazioni chimiche che avvengono in una cellula METABOLISMO Somma di tutte le trasformazioni chimiche che avvengono in una cellula Catabolismo Anabolismo Energia chimica Nutrienti ricchi di energia Carboidrati Lipidi Proteine Prodotti finali poveri di energia CO2 H2O NH3 Macromolecole Polisaccaridi Acidi nucleici Molecole precursori Amminoacidi Zuccheri Acidi grassi Basi azotate OSSIDAZIONE RIDUZIONE

REAZIONI DI OSSIDORIDUZIONE Gli elettroni non possono esistere isolati, pertanto si parla di ossidoriduzioni o reazioni redox Le reazioni di ossidoriduzione comportano un trasferimento di elettroni da una specie chimica ad un’altra

ossidativo, esoergonico riduttivo, endoergonico L’energia liberata dai processi catabolici viene bilanciata da quella spesa nei processi anabolici Catabolismo ossidativo, esoergonico Anabolismo riduttivo, endoergonico

Endoergonico Esoergonico LE REAZIONI ACCOPPIATE COLLEGANO REAZIONI ENDOERGONICHE ED ESOERGONICHE Una reazione esoergonica fornisce l’energia necessaria ad una reazione endoergonica

LE REAZIONI ACCOPPIATE COLLEGANO REAZIONI ENDOERGONICHE ED ESOERGONICHE La reazione 3 è la somma delle reazioni 1 e 2 e procede spontaneamente in quanto DG < 0

L’ATP fornisce l’energia necessaria per far avvenire le reazioni endoergoniche attraverso il trasferimento del gruppo fosfato

ATP Nelle reazioni accoppiate la risorsa di energia libera è costituita dall’idrolisi di legami fosfoanidridici dell’ATP e dal trasferimento del gruppo fosfato ATP

ATP + H2O ADP + Pi + H+ DG0’= - 30,5 kJ/mole L’idrolisi dell’ATP elimina la repulsione elettrostatica tra le 4 cariche negative

1) Repulsione elettrostatica di 4 cariche negative BASI CHIMICHE CHE SPIEGANO LA GRANDE VARIAZIONE DI ENERGIA LIBERA RELATIVA ALL’IDROLISI DELL’ATP Idrolisi con rimozione della repulsione tra cariche Stabilizzazione per risonanza Ionizzazione con rilascio di H+ 1) Repulsione elettrostatica di 4 cariche negative 2) H3PO4 libero è un ibrido di risonanza 3) I prodotti di idrolisi ADP e P sono ionizzati a pH 7 4) I prodotti sono più solvatati dei reagenti

Nicotinammide adenin dinucleotide (NAD)

Flavina adenin dinucleotide (FAD) Flavin Adenine Dinucleotide, FAD Siti reattivi

Coenzima A (CoA o CoASH)

I percorsi metabolici Lineare Ciclico Spirale

AcetilCoA prodotto catabolico comune Prodotti finali del catabolismo Fase 2 Le unità costitutive vengono degradate ad un prodotto comune: il gruppo acetilico dell’ acetilCoA Fase 1 Le macromolecole vengono scisse nelle loro unità costitutive Fase 3 Le vie cataboliche convergono attraverso il Ciclo dll’acido citrico nei 3 principali prodotti finali: acqua, anidride carbonica e ammoniaca (urea negli animali terrestri) AcetilCoA prodotto catabolico comune Prodotti finali del catabolismo

Coenzima A (CoA o CoASH) e acetil CoA