METABOLISMO: Nel nostro organismo avvengono reazioni chimiche con lo scopo di ricavare energia. Infatti, il metabolismo è l’insieme di reazioni per produrre energia e usarla per mantenerci vivi. Per far si che queste reazioni avvengano hanno bisogno di ENZIMI (= “facilitatori”). Gli ENZIMI sono delle proteine specializzate per far avvenire determinate reazioni chimiche e per accorciare il loto tempo di avvenuta, per questo vengono definiti anche “catalizzatori”. ES. pepsina = nello stomaco, facilita la digestione delle proteine. Le reazioni del metabolismo sono di 2 tipi, quelle che: 1. Consumano energia (per avvenire) → reazioni endoergoniche; 2. Liberano energia (per avvenire) → reazioni esoergoniche*. *Molto spesso anche le reazioni esoergoniche hanno bisogno di enzimi per avvenire perché non sono spontanee. Ogni reazione chimica, infatti, per avvenire, deve superare una energia di attivazione, che serve per far reagire i substrati. Il ruolo degli enzimi è facilitare la reazione dei substrati e abbassare l’energia di attivazione = l’azione degli enzimi si chiama CATALISI. L'attività degli enzimi è determinata dalla struttura terziaria (ovvero la conformazione tridimensionale) degli enzimi stessi. Gli enizimi per funzionare hanno bisogno di legarsi a molecole non proteiche = coenzimi = vitamine: molecole non proteiche che si associano a particolari enzimi e li fanno funzionare, ma che noi non possiamo produrre. Tutti gli enzimi possiedono un sito attivo, cioè uno spazio / area all’interno della struttura proteica dove possono entrare i reagenti = substrati (che è specifico / complementare al suo sito attivo), e in cui avviene la reazione chimica, che una volta avvenuta, si ha la formazione dei prodotti che verranno liberati all’esterno, il sito attivo torna libero. È possibile interferire con la reazione enzimatica, cioè trovare delle molecole che si legano al sito attivo senza essere il substrato = inibitori (es. aspirina*) che impediscono al substrato di entrare e la reazione enzimatica non può avvenire. Molti farmaci si comportano da inibitori, per esempio quelli che vengono denominati *FANS = antiinfiammatori non steroidei. MA, alcuni batteri, per sopravvivere hanno evoluto un enzima, la CATALASI che è in grado di neutralizzare il perossido di idrogeno, e esistono dei test per determinare la presenza di catalasi nei batteri, che si basa sulla liberazione di molecole di ossigeno (sottoforma di bolle di gas). REAZIONI METABOLICHE: L’insieme delle reazioni degli enzimi che avvengono all’interno della cellula = metabolismo cellulare. Al suo interno si distinguono l’insieme delle reazioni che producono energia (esoergoniche) che costituiscono il catabolismo, e l’insieme di reazioni che richiedono energia che prende il nome di anabolismo. Le reazione avvengono e sono organizzate in maniera ordinata e sequenziale, in modo da formare le vie metaboliche costituite da una serie di reazioni (chimiche) enzimatiche sequenziali. I processi costituiti da molte reazioni enzimatiche in sequenza possono essere vie lineari (se si elimina una parte intermedia si elimina la via metabolica) oppure vie cicliche / circolari (il substrato dell’inizio è anche il prodotto finale). Le vie del catabolismo trasformano i nutrienti, molecole complesse e ricche di energia, a molecole semplici = libera energia. L’energia che viene liberata da queste reazioni, viene utilizzata per fare avvenire quelle anaboliche, che costruiscono molecole complesse a partire da quelle semplici. Poiché le reazioni cataboliche ed anaboliche avvengono in luoghi e momenti diversi, la cellula trasferisce l’energia dalle prime alle seconde sottoforma di molecole tra cui l’ATP (adenosina tri-fosfato). Altrimenti l’energia prodotta dalle reazioni cataboliche andrebbe dispersa. L’ATP è un derivato dei nucleotidi a cui sono legati 3 gruppi fosfato. In particolare l’energia viene utilizzata, in quanto per ottenerla: l’ATP conserva l’energia tra il secondo e terzo gruppo fosfato e per produrla / sintetizzarla si parte dall’ADP (1 gruppo fosfato in meno dell’ATP) e si aggiunge 1 gruppo fosfato. Se si rompe il legame dell’ATP viene liberata energia che verrà usata nelle reazioni anaboliche = IDROLISI. Una volta che il gruppo fosfato viene staccato, l’ATP si trasforma in ADP e viene poi utilizzato per riprodurre ATP utilizzando l’energia proveniente dalle reazioni cataboliche. NAD e FAD sono coenzimi delle deidrogenasi, famiglia di enzimi che hanno il compito di catalizzare le ossidoriduzioni del metabolismo cellulare. Queste reazioni avvengono tramite l'acquisto e la perdita di atomi di idrogeno, ciascuno dei quali è formato da un protone e un elettrone. In particolare NAD e FAD svolgono il ruolo di trasportatori di elettroni: rimuovono da un substrato donatore due atomi di idrogeno e li trasferiscono a un'altra molecola. Quando i due coenzimi acquistano (2) atomi di idrogeno passano: dalle forme ossidate (senza elettroni) di NAD e FAD a quelle ridotte NADH e FADH2. Il GLUCOSIO è una delle principali molecole che servono per liberare energia e da cui si produce ATP. La prima via metabolica che inizia a scindere il glucosio per produrre ATP è la GLICOLISI = è un processo che, attraverso dieci reazioni trasforma il glucosio, molecola a 6 atomi di carbonio, in due molecole di piruvato, molecola a 3 atomi di carbonio. È divisa in 2 fasi, 1. La prima è composta da 5 reazioni enzimatiche successive, in cui viene consumata energia (2 molecole di ATP spese per ogni molecola di glucosio) per produrre 2 molecole di gliceraldeide 3-fosfato ad alta energia. 2. La seconda in cui viene prodotta energia (4 molecole di ATP prodotte) dove le molecole di gliceraldeide 3-fosfato vengono trasformate in 2 molecole di piruvato, molecola a decisamente più basso contenuto energetico. Cosa avviene al piruvato e al NADH, dopo la 2a fase, se siamo in assenza di osigeno? In assenza di ossigeno la cellula intraprende la via metabolica della FERMENTAZIONE, dove il NADH ottenuto viene riossidato, trasferendo i suoi elettroni al piruvato e si trasforma in NAD+ (forma ossidata) che fa riavvenire e portare avanti il processo della glicolisi. Perciò, la fermentazione è un processo alla fine della glicolisi, che avviene quando c’è assenza di ossigeno, in maniera di liberare NADH dagli elettroni ( = riossidare) e in modo che possa essere riutilizzato nella glicolisi. Il piruvato, invece, da qui dopo aver ricevuto elettroni, può subire 3 processi diversi di fermentazione e quindi di trasformazione: − Etanolo ( + CO2) → viene chiamata “fermentazione alcolica”, dove viene utilizzato l’alcol deidrogenasi; − Acido lattico → “fermentazione lattica”, dove viene utilizzato l’enzima, che si trova nei muscoli e globuli rossi, chiamato acido lattico deidrogenasi = LDH; − Acido acetico → cioè quando il vino va a male, i batteri lo trasformano grazie all’enzima chiamato acetato deidrogenasi. In altre parole, la fermentazione è un meccanismo di salvataggio per riutilizzare NADH e far mandare avanti la glicolisi, nonostante la mancanza di ossigeno nella cellula. Cosa succede all’alcol / etanolo una volta ingerito nel nostro organismo? Innanzittutto è una molecola estranea al nostro corpo ed è considerata tossica che deve essere eliminata dal nostro organismo. Quando l’etanolo arriva al fegato, succede il processo opposto alla fermentazione; cioè l’alcol deidrogenasi elimina l’etanolo trasformandolo in acido acetico → prodotto finale della fermantazione. Ma la molecola intermedia della trasformazione da etanolo ad acido acetico viene chiamato = ACETALDEIDE. Questa viene prodotta nel fegato dall'ossidazione parziale dell'etanolo da parte dell'enzima alcol deidrogenasi ed è una delle cause che provoca il malessere dei postumi dopo il consumo di alcol (nasuea – girmaneti di testa…) ed è una molecola anch’essa tossica e cancerogena = molto pericolosa. Invece, se l’ossigeno è presente, il piruvato avrà un altro processo chiamato respirazione cellulare.
