il metabolismo a
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Caratteristiche generali dei sistemi viventi 1 Unicità chimica 2 Complessità ed organizzazione gerarchica 3 Metabolismo 4 Interazione ambientale: Regolazione e omeostasi 5 Riproduzione 6 Sviluppo 7 Evoluzione biologica Le cellule estraggono l’energia dal loro ambiente e convertono le sostanze nutrienti nei componenti cellulari mediante una rete altamente integrata di reazioni chimiche chiamata metabolismo La presenza degli stessi tipi di processi di raccolta dell’energia pressochè in tutte le forme di vita suggerisce che questi processi metabolici si siano evoluti in un periodo molto precoce della storia della vita e che le somiglianze metaboliche rispecchiano una comune ascendenza di tutti gli organismi viventi. Anabolismo Costruzione di sostanze complesse a partire da sostanze più semplici, con consumo di energia Sintesi di una proteina a partire dagli aminoacidi Catabolismo Scissione o degradazione di sostanze complesse, con rilascio di energia Respirazione cellulare Gli organismi trasformano energia Tutti gli esseri viventi devono ottenere energia dall’ambiente nessuna cellula vivente produce energia. L’ATP (adenosintrifosfato) è il trasportatore universale di energia libera nei sistemi biologici Energia potenziale della molecola conferita dall’ affollamento di cariche negative presenti nella coda di trifosfato I gruppi fosfato si legano alle molecole attivandole energeticamente I legami possono essere rotti per idrolisi ATP + H2O ADP +Pi + energia Il ruolo dell’ATP è quello di fornire energia chimica necessaria per i lavori cellulari L’energia viene accumulata in questa molecola da una reazione di condensazione e può essere recuperata facilmente per mezzo di una reazione di idrolisi Un organismo che compie lavoro utilizza ATP in modo continuo; tuttavia l’ATP è una risorsa rinnovabile Ciclo dell’ATP Se l’ATP non potesse essere riciclato ma dovesse essere ogni volta completamente risintetizzato il nostro organismo consumerebbe una quantità di ATP pari al nostro peso NAD (nicotinammideadenindinucleotide) Coenzima ossidoriduttivo: trasferisce gli elettroni tramite lo spostamento di atomi di idrogeno GLICOLISI Prima fase di ossidazione del glucosio Glicolisi: decomposizione dello zucchero, consiste di 10 reazioni Aldeide3-fosfoglicerica Il successivo destino del piruvato dipende dal tipo di organismo e dalla presenza o meno di ossigeno nell’ambiente in cui avviene il processo, cioè se questo è aerobio (contenente ossigeno gassoso, O2) o anaerobio (privo di ossigeno). La quantità di energia convertita in ATP è minore nella fermentazione che nella respirazione IN PRESENZA DI OSSIGENO RESPIRAZIONE AEROBICA C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38 ATP Seconda fase di ossidazione del glucosio Nel mitocondrio Terza fase di ossidazione del glucosio Ciclo di Krebs citrato ossalacetato Il destino dei protoni e degli elettroni costitutivi degli atomi di idrogeno è la storia della restante parte della respirazione cellulare • Un elettrone passa attraverso una serie di trasportatori di elettroni detti complessivamente catena respiratoria • Il flusso di tali elettroni lungo la catena determina il trasporto attivo di protoni attraverso la membrana mitocondriale interna • I protoni diffondono verso la matrice mitocondriale e tale flusso viene accoppiato alla sintesi di ATP (fosforilazione ossidativa) RESPIRAZIONE Energia C H O2 C6H12O6 ATP O2 H2O C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + ATP IN ASSENZA DI OSSIGENO (ANAEROBIOSI) FERMENTAZIONE C6 H12 O6 → 2 CH3 -CH2 OH + 2 CO 2 + 58.6 kJoule Fermentazione lattica Avviene in numerosi organismi (batteri del genere Clostridium) e nelle nostre cellule muscolari Riduzione del piruvato Le cellule muscolari possiedono gli enzimi necessari per realizzare la fermentazione e sono perciò in grado di passare dal metabolismo ossidativo a quello fermentativo Fermentazione alcolica In condizioni anaerobie certi lieviti e cellule vegetali compiono la fermentazione alcolica Decarbossilazione del piruvato producendo acetaldeide Ridotta dal NADH+H+ a alcol etilico
