METABOLISMO LE VIE DELL’ENERGIA 2009 © N. Rainone

ENERGIA POTENZIALE CINETICA METABOLISMO ENERGIA POTENZIALE Energia “immagazzinata” che può trasformarsi in energia cinetica in opportune condizioni. CINETICA Si manifesta con il movimento (ruota, automobile, muscoli, elettroni, molecole, ecc.)

METABOLISMO TRASFORMAZIONE POTENZIALE  CINETICA

TRASFORMAZIONI ENERGETICHE METABOLISMO TRASFORMAZIONI ENERGETICHE POTENZIALE CINETICA ELASTICA CINETICA CHIMICA TERMICA GRAVITAZIONALE ELETTRICA

1° e 2° principio della termodinamica METABOLISMO 1° e 2° principio della termodinamica 1° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA: L’energia nell’universo è in quantità costante, non si crea e non si distrugge e si trasforma da un tipo ad un altro. 2° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA: Ogni trasformazione di energia comporta una produzione di energia termica. Quindi da energia ordinata si passa ad energia disordinata (il calore) e questo concetto si esprime dicendo che aumenta l’entropia (il disordine) del sistema James Prescott Joule Lord Kelvin

ENTROPIA Aumento di entropia METABOLISMO ENTROPIA Aumento di entropia Una stella: un sistema ordinato di energia che si trasforma in calore e luce in grado di far vivere un pianeta. La stella esplode: un sistema disordinato di energia diffusa che non può più illuminare e riscaldare un pianeta.

METABOLISMO L’ENERGIA E I VIVENTI Nella rete alimentare, l’energia luminosa viene convertita in energia chimica e calore. Poiché il calore si disperde, il sistema deve continuamente essere alimentato dall’energia solare.

METABOLISMO ATP L'adenosintrifosfato (o ATP) è un ribonucleotide trifosfato formato da una base azotata, cioè l'adenina, dal ribosio, che è uno zucchero pentoso, e da tre gruppi fosfato. È uno dei reagenti necessari per la sintesi dell'RNA, ma soprattutto è il collegamento chimico fra catabolismo e anabolismo e costituisce la "moneta" corrente energetica.

ADP ATP ATP P P P ENERGIA PROCESSI PROCESSI ENDOERGONICI ESOERGONICI METABOLISMO ATP PROCESSI ENDOERGONICI (ANABOLICI) PROCESSI ESOERGONICI (CATABOLICI) ENERGIA P I gruppi fosfato dell’ATP sono legati da un legame doppio covalente ad alto contenuto di energia. L’idrolisi di un gruppo fosfato produce energia per i processi endoergonici (assorbono energia dall’ATP) e l’ATP si trasforma in ADP perdendo un fosfato. La fosforilazione dell’ADP per mezzo di energia prodotta da reazioni cataboliche legano un fosfato all’ADP che si trasforma ATP acquistando energia. P adenina P ribosio ATP ADP

Tipi di reazioni chimiche METABOLISMO Tipi di reazioni chimiche ENERGIA reagenti prodotti Reazione ENDOERGONICA Assorbe energia dall’ambiente I prodotti contengono più energia dei reagenti ENERGIA reagenti prodotti Reazione ESOERGONICA Rilascia energia nell’ambiente I prodotti contengono meno energia dei reagenti

IL METABOLISMO METABOLISMO Il metabolismo è il complesso delle reazioni chimiche e fisiche che avvengono in un organismo o in una sua parte e che danno luogo al continuo scambio di energia e di sostanze tra l'ambiente esterno e la cellula stessa. Si distingue in: anabolismo cellulare, in cui si comprendono tutti i processi per mezzo dei quali la cellula si arricchisce di sostanze vitali per essa e immagazzina complesse molecole chimiche fondamentali per la sua evoluzione e per il suo trofismo; catabolismo cellulare, con cui si intendono tutti i processi distruttivi cui vanno incontro le molecole chimiche precedentemente immagazzinate; distruzione che porta alla formazione di energia con conseguente eliminazione dei rifiuti.

METABOLISMO IL METABOLISMO Quando si parla di processo metabolico, ci si riferisce ad una complessa macchina che coinvolge ormoni ed enzimi che “convertono” il cibo in carburante. Ma non solo. Il processo metabolico determina anche con quanta efficienza quel “carburante” viene bruciato, cioè quanto velocemente prendiamo peso e quanto, altrettanto facilmente, lo perdiamo.

reagenti prodotti Tipi di reazioni metaboliche Reazione ENDOERGONICA METABOLISMO Tipi di reazioni metaboliche reagenti prodotti Reazione ENDOERGONICA Assorbe energia da altre molecole (o dal Sole) I prodotti contengono più energia dei reagenti

Tipi di reazioni metaboliche METABOLISMO Tipi di reazioni metaboliche Reazione ENDOERGONICA Assorbe energia da altre molecole (o dal Sole) I prodotti contengono più energia dei reagenti

reagenti prodotti Tipi di reazioni metaboliche Reazione ESOERGONICA METABOLISMO Tipi di reazioni metaboliche reagenti prodotti Reazione ESOERGONICA Fornisce energia ad altre molecole, che si formano I prodotti contengono meno energia dei reagenti

Tipi di reazioni metaboliche METABOLISMO Tipi di reazioni metaboliche Reazione ESOERGONICA Fornisce energia ad altre molecole, che si formano I prodotti contengono meno energia dei reagenti

Come funziona un enzima METABOLISMO Come funziona un enzima Meccanismo dell’adattamento indotto Molecola A enzima Molecola B Prodotto della reazione L’enzima “costringe” le molecole ad avvicinarsi nel modo giusto, al punto di reagire tra loro, accogliendole nel suo sito attivo.

Come funziona un enzima METABOLISMO Come funziona un enzima Azione sull’energia di attivazione Energia di attivazione Energia di attivazione con enzima Contenuto di energia dopo la reazione Contenuto di energia prima della reazione

Come funziona un enzima METABOLISMO Come funziona un enzima Azione sull’energia di attivazione

Vie metaboliche lineari METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono in sequenza, non si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + + A B

Vie metaboliche lineari METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono in sequenza, non si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + + C

Vie metaboliche lineari METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono in sequenza, non si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + + C D

Vie metaboliche lineari METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono in sequenza, non si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + + E

Vie metaboliche lineari METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento Molecola iniziale + A B AB + B C AC ACB

Vie metaboliche lineari METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + A B AB + B C AC ACB

Vie metaboliche lineari METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + A B AB + B C AC ACB

Vie metaboliche lineari METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + A B AB + B C AC ACB

Vie metaboliche lineari METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + A B AB + B C AC ACB

Vie metaboliche lineari METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + A B AB + B C AC ACB Prodotto finale

Vie metaboliche lineari METABOLISMO Vie metaboliche lineari Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento + A B AB La reazione torna al Punto di partenza Riutilizzando la Molecola B + B C AC ACB

Catene di trasporto degli elettroni METABOLISMO Catene di trasporto degli elettroni Energia liberata in forma di calore Energia non utile al metabolismo H+ H+ H+ H+ Energia utile al metabolismo H H + + + + 2e- H2O H H O O H2 energia posseduta dagli elettroni

METABOLISMO LE VIE DELL’ENERGIA FINE 2008 © N. Rainone