Presentazione di PowerPoint

METABOLISMO
LE VIE DELL’ENERGIA
2009 © N. Rainone
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
METABOLISMO
TRASFORMAZIONI ENERGETICHE
POTENZIALE
ELASTICA
CHIMICA
GRAVITAZIONALE
CINETICA
CINETICA
TERMICA
ELETTRICA
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.
James Prescott Joule
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
Lord Kelvin
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.
METABOLISMO
ATP
ENERGIA
PROCESSI
ESOERGONICI
ENDOERGONICI
(CATABOLICI)
(ANABOLICI)
P
I gruppi fosfato dell’ATP sono legati da un
legame doppio covalente ad alto contenuto di
energia.
P
adenina
P
ribosio
ATP
ADP
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.
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
METABOLISMO
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
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.
IL METABOLISMO
METABOLISMO
Tipi di reazioni metaboliche
reagenti
prodotti
Reazione ENDOERGONICA
Assorbe energia da altre molecole (o dal Sole)
I prodotti contengono più energia dei reagenti
METABOLISMO
Tipi di reazioni metaboliche
Reazione ENDOERGONICA
Assorbe energia da altre molecole (o dal Sole)
I prodotti contengono più energia dei reagenti
METABOLISMO
Tipi di reazioni metaboliche
reagenti
prodotti
Reazione ESOERGONICA
Fornisce energia ad altre molecole, che si formano
I prodotti contengono meno energia dei reagenti
METABOLISMO
Tipi di reazioni metaboliche
Reazione ESOERGONICA
Fornisce energia ad altre molecole, che si formano
I prodotti contengono meno energia dei reagenti
METABOLISMO
Come funziona un enzima
Meccanismo dell’adattamento indotto
Prodotto della reazione
L’enzima “costringe” le molecole ad avvicinarsi nel modo
giusto, al punto di reagire tra loro, accogliendole nel suo
sito attivo.
METABOLISMO
Come funziona un enzima
Azione sull’energia di attivazione
Energia di
attivazione
Energia di
attivazione
con enzima
Contenuto di energia
prima della reazione
Contenuto di energia
dopo la reazione
METABOLISMO
Come funziona un enzima
Azione sull’energia di attivazione
METABOLISMO
Vie metaboliche lineari
Le reazioni avvengono in sequenza, non si ha
il riutilizzo di sostanze dopo il completamento
+
A
+
B
METABOLISMO
Vie metaboliche lineari
Le reazioni avvengono in sequenza, non si ha
il riutilizzo di sostanze dopo il completamento
+
+
C
METABOLISMO
Vie metaboliche lineari
Le reazioni avvengono in sequenza, non si ha
il riutilizzo di sostanze dopo il completamento
+
+
C
D
METABOLISMO
Vie metaboliche lineari
Le reazioni avvengono in sequenza, non si ha
il riutilizzo di sostanze dopo il completamento
+
+
E
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
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
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
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
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
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
Prodotto
finale
ACB
METABOLISMO
Vie metaboliche lineari
Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico,
si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento
+
La reazione torna al
Punto di partenza
Riutilizzando la
Molecola B
A
B
AB
+
B
C
AC
ACB
METABOLISMO
Catene di trasporto degli elettroni
Energia liberata
in forma di calore
Energia non utile al metabolismo
H+
Energia utile al metabolismo
H+
+
H+
+H
+
H+
H+
2e-
H2O
H H
O O
H2
energia posseduta
dagli elettroni
METABOLISMO
LE VIE DELL’ENERGIA
FINE
2008 © N. Rainone