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METABOLISMO CELLULARE
Definizione
Metabolismo cellulare
insieme delle reazioni che producono e necessitano energia nel
nostro corpo.
Nel metabolismo si distinguono due fasi:
Fase catabolica
Insieme delle reazioni di degradazione delle macromolecole, per
ottenere composti più piccoli, liberando energia.
Fase anabolica
Insieme delle reazioni di sintesi di macromolecole, consumando
energia.
Queste due fasi sono sempre presenti contemporaneamente.
Le reazioni che producono energia sono esoergoniche
Le reazioni che necessitano di energia per avvenire sono endoergoniche.
Le reazioni esoergoniche e quelle endoergoniche del metabolismo cellulare sono legate dalla
molecola di ATP.
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1. ATP
La cellula riesce a svolgere le sue funzioni vitali attraverso l’energia, prodotta durante delle
reazioni chimiche.
Questa energia viene immagazzinata attraverso una “moneta energetica”, ossia molecola di ATP
(adenosintrifosfato)
ribosio, monosaccaride
La molecola di ATP è
costituita da:
una parte contenente azoto (base azotata)
atomi di fosforo
Base azotata
Gruppo fosfato
zuccher
Sono proprio i gruppi fosfato a fare in modo che l’ATP possa immagazzinare energia.
I legami che trattengono il fosforo non sono stabili. Il terzo gruppo fosfato può essere staccato
facilmente dalla molecola di ATP, rompendo il legame che lo lega al secondo gruppo. La rottura di
questo legame è accompagnata dalla liberazione di energia e dalla trasformazione dell’ATP in ADP
(adenosina difosfato).
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2. La respirazione cellulare
Definizione
Respirazione cellulare
Reazione di combustione del glucosio, che libera energia.
Il glucosio reagisce con l’ossigeno, per produrre anidride carbonica, acqua ed energia.
Nella respirazione cellulare ogni fase comporta una liberazione graduale di energia, con modesta
dispersione di calore. Si tratta di un processo controllato che libera energia poco alla volta.
Questa energia è immagazzinata in una molecola, l’ATP: la moneta energetica.
La respirazione cellulare non si svolge in una sola tappa, ma attraverso una sequenza di operazioni,
ognuna governata da enzimi specifici.
Fasi della respirazione cellulare:
1. Glicolisi
-
2. Ciclo di Krebs
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-
processo rapido
si svolge nel citoplasma delle cellule
avviene in assenza di ossigeno (anaerobiosi)
una molecola di glucosio è trasformata in 2 di acido
piruvico
viene liberata energia, immagazzinata nei legami di due
ATP
viene anche prodotto NADH, una sostanza che servirà in
seguito per produrre altra energia
acido piruvico viene trasformato in acidi tricarbossilici
avviene nei mitocondri
viene prodotta energia (2 ATP)
vengono prodotti NADH e anidride carbonica
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3. Catena di trasporto
degli elettroni ( o
fosforilazione
ossidativa)
-
idrogeno prodotto della fase precedente si accoppia con
ossigeno, formando acqua.
viene prodotta energia
grazie al NADH vendono trasportati gli elettroni
Complessivamente, da una molecola di glucosio iniziale si ottengono 36 ATP.
Dato che la respirazione cellulare produce energia, è una reazione esoergonica
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3. La fermentazione
La respirazione cellulare può avvenire quindi soltanto in presenza di ossigeno.
Alcuni organismi unicellulari, però, ricavano energia anche in assenza di ossigeno, attraverso
un processo che è chiamato fermentazione.
Definizione
Fermentazione
-
Processo anaerobico (avviene in assenza di ossigeno)
Il glucosio viene trasformato in acido piruvico (come in glicolisi)
Acido piruvico trasformato in etanolo o acido lattico
Le cellule dei muscoli sotto sforzo non ricevono abbastanza ossigeno e iniziano quindi a lavorare in
anaerobiosi, producendo acido lattico.
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4. La fotosintesi
Mediante la fotosintesi, le piante utilizzano l’energia luminosa proveniente dal Sole per produrre
molecole organiche.
Le cellule vegetali contengono infatti al loro interno dei pigmenti (come la clorofilla), in grado di
assorbire l’energia luminosa. La fotosintesi avviene in organuli cellulari chiamati cloroplasti e
comprende numerose reazioni chimiche.
Le prime reazioni avvengono solo in presenza della luce solare (reazioni luminose): l’energia
solare viene convertita in energia chimica, immagazzinata poi in molecole di ATP, e di NADPH,
producendo ossigeno.
ATP e NADPH alimentano la fase successiva della fotosintesi, che avviene anche se l’organismo
vegetale non è illuminato.
Nella fase al buio, gli atomi di carbonio, provenienti dall’anidride carbonica, sono utilizzati per
sintetizzare nuove molecole organiche, come gli zuccheri. Questi vengono poi utilizzati dalle piante
per produrre energia, attraverso il processo di respirazione cellulare.
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