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INTRODUZIONE AL METABOLISMO - Coggle Diagram
INTRODUZIONE AL METABOLISMO
il metabolismo è la base della vita cellulare
molte reazioni
anaboliche
sono energeticamente
sfavorite
e perciò
non potrebbero
decorrere spontaneamente
tuttavia
1 more item...
quindi
tutte le reazioni
in cui sono sintetizzate
molecole
a partire da
precursori più semplici
consumano ATP
l'effetto di
tutto questo lavoro
è da una parte
è la sintesi
e l'interconversione
di un gran numero
di molecole diverse
presenti dentro
le cellule
e dall'altra
l'ossidazione
di numerose sostanze
accompagnata
dal trasferimento
di molecole di ATP
1 more item...
quindi nel corso
del metabolismo
l'ATP
viene continuamente
prodotto
da ADP
e fosfato
nelle reazioni
cataboliche
e rapidamente
1 more item...
lipidi
carboidrati
acidi nucleici
e altre molecole
fondamentali
per la vita cellulare
vengono continuamente
prodotte
dalle cellule
e incessantemente
degradate
attraverso
1 more item...
proteine
le reazioni del
secondo gruppo
costituiscono
il catabolismo
esse portano
alla degradazione
di molecole organiche
in prodotti di rifiuto
1 more item...
ATP
a moneta di scambio
energetico universale
del mondo vivente
viene utilizzato
in molte
delle reazioni
di sintesi
e di interconversione
nonché
1 more item...
il complesso
di trasformazioni chimiche
coordinate
e integrate
che si verifica
incessantemente
in tutte le cellule
prende il nome
di metabolismo
2 more items...
per es.
il prodotto ultimo
dell'ossidazione
biologica
degli atomi di carbonio
presenti
nelle molecole organiche
degli organismi superiori
1 more item...
degli atomi di idrogeno
è l'acqua (H2O)
mentre l'azoto
nei mammiferi
viene eliminato
soprattutto come
1 more item...
dunque
il metabolismo cellulare
è un insieme
altamente interconnesso
di reazioni
che portano
alla sintesi
o interconversione
di molecole
1 more item...
e di reazioni
1 more item...
il complesso
delle reazioni
del primo gruppo
viene indicato
come abolismo
e porta alla costruzione
di molecole
utili alla cellula
la vita
di una cellula
o di un organismo
pluricellulare
può essere vista
come una creazione
continua
di ordine dal disordine
tutti i costituenti
1 more item...
è stato calcolato
che la vita media
di una molecola
di ATP
in una cellula
sia di 1 secondo
e che un uomo
produca
e consumi giornalmente
almeno 40 kg di ATP
la vita
è un sistema
non all'equilibrio
che crea continuamente
ordine
e per esempio
nessuna
delle numerosissime
1 more item...
con morte
il processo si arresta
le varie reazioni
raggiungono equilibrio
chimico
e i costituenti cellulari
finiscono
per tornare
nello stato
di disordine
in cui si trovano
prima di essere
1 more item...
le strutture cellulari
si degradano
le cellule depositano e utilizzano energia sotto forma di ATP
l'ATP
prodotto rappresenta
con poche eccezioni
la moneta attraverso
cui viene
scambiata l'energia
liberata
nelle reazioni
1 more item...
tale energia
però non è
immediatamente spendibile
ma deve prima
essere trasformata
nell'energia chimica
contenuta
nelle molecole
di ATP: ADP+Pi + energia
<=>ATP
l'ATP
come gli altri
nucleosidi trifosfato
e altre molecole
chimicamente differenti
è definita come
una molecola
ad alta energia
di idrolisi
1 more item...
l'energia necessaria
per sostenere
le principali funzioni
biochimiche
e fisiologiche
di cellule
e tessuti
è ottenuta
dalle cellule
attraverso l'ossidazione
1 more item...
la molecola di ATP
è relativamente
instabile
a causa
della repulsione
tra le c ariche
negative dei
3 gruppi fosfato
2 more items...
errore cogenti del metabolismo
e oltre alla fenilchetonurina
sono note molte
altre malattie
dovute alla carenza
di enzimi
implicati nel metabolismo
di molte sostanze
in particolare amminoacidi
1 more item...
la fenilchetonuria
è una delle
più frequenti
e meglio conosciute
patologie
di questo tipo
e ciò determina
l'arresto della via
metabolica
di cui l'enzima
in questione
fa parte
con conseguenze
di gravità commisurata
1 more item...
sono quadri patologici
dovuti a mutazioni
genetiche
che impediscono
la corretta produzione
di specifici enzimi
non sempre
è possibile spiegare
i sintomi della malattia
sulla base
della collocazione metabolica
della reazione interessata
gli intermedi metabolici dentro la cellula si trovano in una condizione di equilibrio dinamico
in altre parole
la cellula
si trova
in una condizione
di stato stazionario
che permette
di mantenere
concentrazioni relativamente
1 more item...
per esempio
un aumento
del livello di glucosio
nel sangue
(in cellule epatiche)
che si verifica
subito dopo
un pasto
1 more item...
qualsiasi perturbazione
della concentrazione
di una dio queste
sostanze si trasmette
come un'onda
in modo da modificare
direttamente
o indirettamente
la concentrazione
1 more item...
il concetto di equilibrio dinamico
è importante
in biochimica
infatti i processi
attraverso cui
vengono prodotte
e trasformate
le molecole organiche
che sono regole
1 more item...
evidentemente
la velocità
con cui l'ATP
viene prodotto
nelle vie cataboliche
e quella con cui
viene consumato
nelle sue varie
utilizzazioni
1 more item...
al contrario
una condizione
di ipoglicemia
che si verifica
per esempio in condizioni
di digiuno
viene tenuta
sotto controllo
1 more item...
nonostante
il notevole consumo
in ognio momento
la concentrazione di ATP
dentro cellule
si mantiene
a livelli bassi
e relativamente
costanti
i concetti
di equilibrio dinamico
e di concentrazione
stazionaria
sono validi
non solo per
le piccole molecole
organiche
e inorganiche
presenti
2 more items...
ma anche
1 more item...
per esempio
le proteine
del fegato dei ratti
hanno un ricambio
medio di circa 6 giorni
mentre il ciclo vitale
di una cellula epatica
è di molti mesi
ciò significa
che una cellula epatica
nel corso della vita
sostituisce
1 more item...
molti substrati vengono attivati per essere metabolizzati
gli acidi grassi
vengono catabolizzati
previa attivazione
con ATP
e il coenzima A
anche la reazione
in cui si determina
il trasferimento
di alcuni raggruppamenti
chimici
da una molecola
donatrice
ad una accettatrice
1 more item...
per esempio
tutte le utilizzazioni
metaboliche
del glucosio
richiedono
la sua fosforilazione
dentro la cellula
come esteri fosforici
1 more item...
anche gli amminoacidi
partecipano
alla biosintesi
delle proteine
dopo essere
stati attivati
con l'ATP
e quindi collegati
ai rispettivi tRNA
molti substrati
non entrano come tali
nelle vie metaboliche
deputate alla loro
trasformazione bensì
in una forma modificata
che conferisce
loro un contenuto
2 more items...
per esempio
il glucosio
e altri zuccheri
presenti in circolo
penetrano
nelle cellule
dopo averne
attraversata
la membrana
1 more item...
degli esempi, mostrano
la frequenza
e l'importanza
delle reazioni
di attivazione
di substrati
e quindi degli
enzimi che
le catalizzano
1 more item...
il glucosio 6-fosfato
è il primo metabolita
della glicolisi
e altre vie
di utilizzazione
del glucosio
mentre glucosio 1-fosfato
in equilibrio
con isomero
fosforilato
in posizione 6
è il derivato
del glucosio
1 more item...
la fosforilazione
ATP-dipendente
impedisce anche
la fuoriuscita
degli zuccheri
dalla cellula
intrappolandoli all'interno
di questa
e favorendone l'utilizzo
una volta
dentro la cellula
tali zuccheri
vengono trasformati
nei corrispondenti
esteri fosforici
la forma in cui
sono metabolicamente
1 more item...
regolazione del metabolismo
per esempio
il glucosio
può essere degradato
nella via glicolitica
oppure trasformato
in zuccheri
a 5 atomi di C
(pentosi)
con produzione
di NADPH2
1 more item...
spesso questi inibitori
sono i prodotti
ultimi della via metabolica
stessa
cui partecipano
gli enzimi controllati
oppure intermedi
metabolici
la cui presenza
1 more item...
un altro livello
di controllo
e regolazione del metabolismo
si realizza attraverso
la compartimentazione
in specifici distretti cellulari
degli enzimi
che catalizzano
le reazioni
1 more item...
il livello endocellulare
di ATP
che inibisce la
fosfofruttocinasi
e attiva gli enzimi
della via
del pentoso fosfato
che determina automaticamente
1 more item...
tale regolazione
si realizza in risposta
all'azione
diretta
o indiretta
di vari fattori
sugli enzimi regolatori
di ogni via metabolica
questo tipo
di inibizione
detta
inibizione per retroazione
o per feedback
controlla l'attività
di numerosi enzimi
regolatori
di vie metaboliche
1 more item...
la regolazione
del metabolismo
è la regolazione
coordinata
dalle vie metaboliche
e dalle altre reazioni
che ne fanno parte
per esempio
la presenza
di alti livelli ATP
inibisce l'enzima fosfofruttocinasi
il principale enzima
regolatore della glicolisi
che è la principale
via metabolica
1 more item...
in altre parole
l'attività metabolica
cellulare è conmtinuamente
modulata in base
al principio della
massima economia
secondo il quale
vengono prodotte
o degradate
1 more item...
l'interconnessione
di più vie metaboliche
può realizzarsi
attraverso punti nodali
in essi uno stesso
substrato
per azione di enzimi
diversi può essere trasformato
1 more item...
il metabolismo cellulare
è un complesso intreccio
di reazioni
anaboliche
e cataboliche
molte delle quali
sono organizzate
in vie metaboliche
regolate in funzione
1 more item...
un elevato livello
di ATP
blocca la glicolisi
impedendo la produzione
di una quantità
eccessiva di ATP
mentre attiva
la trasformazione
del glucosio in pentosi
e la conseguente produzione
di NADph2
in queste condizioni
la presenza
di elevati livelli
di ATP
e NADPH2
consente di utilizzare
la disponibilità
di energia per
la biosintesi
1 more item...
in questo modo
gli intermedi
di vie metaboliche diverse
vengono ad essere
fisicamente separati
da barriere rappresentate
dalle membrane
degli organelli cellulari
1 more item...
infine gli ormoni
interagendo
con cellule
di specifici organi
o tessuti bersaglio
stimolano
o inibiscono
specifici processi
metabolici
attraverso il controllo
2 more items...
così alcune vie
metaboliche si realizano
nel citosol
altre nel
reticolo endoplasmatico
liscio
oppure nei mitocondri
o di un distretto
esiste anche
un meccanismo
di regolazione
del metabolismo più lento
che si realizza
modulando il livello
intracellulare
dei vari enzimi
1 more item...
così per esempio
l'adrenalina
un ormone prodotto
da ghiandole surrenali
determina
l'aumento glicemia
interagendo con un recettore
sulla membrana
2 more items...
le principali vie di utilizzazione dell'ATP
a tale scopo
sulle membrane
sono presenti
pompe ioniche
e sistemi
di trasporto attivo
responsabili
dell'accumulo
di specie chimiche
1 more item...
le distribuzioni asimmetriche
di altri ioni
sono responsabili
dell'esistenza
di potenziali di membrana
anche in organelli
intracellulari
come mitocondri
e reticolo endoplasmatico
un'altra frazione
significativa
dell'ATP prodotto
viene consumata
per favorire
l'assunzione
dellla corretta
struttura tridimensionale
1 more item...
e per il mantenimento
del gradiente
di concentrazione
2 more items...
la contrazione muscolare
è responsabile
di un'altra
frazione rilevante
del consumo
complessivo
di ATP
queste reazioni
sono responsabili
di una frazione
significativa
del consumo di ATP
e altri nucleosidi
trifosfati prodotti
dalle cellule
per esempio
il potenziale di membrana
delle cellule
è dovuto alla distribuzione
asimmetrica
di ioni K+
e Na+
ai 2 lati della membrana
plasmatica
1 more item...
e numerose reazioni
possono verificarsi
solo se accoppiate
all'idrolisi di ATP
e che i substrati
devono essere
attivati a spese
dell'ATP
per poter essere
1 more item...
alcuni steroidi vegetali
come
oubaina
e la strofantina
prodotti della pianta
di digitale
e strofano
aumentano
la contrattilità
delle fibre muscolari
1 more item...
l'organismo
produce
e consuma
giornalmente
circa 40 kg di ATP
che forniscono
l'energia necessaria
per alimentare
la maggior parte
1 more item...
anabolismo e catabolismo vie metaboliche interconnesse molte delle quali sono altamente conservate
per esempio
l'acido piruvico
il prodotto terminale
della glicolisi
può proseguire
nel catabolismo
fino alla completa
ossidazione
2 more items...
naturalmente
le vie metaboliche
possono essere
differenti
in organismi diversi
soprattutto se questi
sono molto distanti
nella scala evolutiva
1 more item...
vie anaboliche
e cataboliche
non possono essere
viste come
2 sistemi separati
al contrario
gli intermedi
delle une
possono esserlo
anche delle altre
tuttavia
la diversità
delle vie metaboliche
in gruppi differenti
di organismi
non è assoluta
il metabolismo
è organizzato
in vie anaboliche
che terminano
con la sintesi
di molecole
utili alla cellula
a partire
1 more item...
e vie cataboliche
attraverso cui
si realizza
la degradazione
delle molecole organiche
presenti nelle cellule
1 more item...
se sono diverse
le sostanze
da cui gli organismi
di specie differenti
ottengono i nutrienti
loro necessari
e dovranno essere
differenti
1 more item...
l'ATP è il motore di numerose reazioni cellulari
l'equazione complessiva
di queste reazioni è:
X + Y+ ATP+H2O<-> X - Y + ADP + Pi
l'energia liberata
dall'idrolisi della molecola
di ATP
ha spostato
verso destra
l'equilibrio
dell'intera reazione
se questa reazione
è accompagnata
da un aumento
di energia libera
pari a + 5 kcal/mole
il suo equilibrio
risulterà completamente
spostato
1 more item...
come risulta
dall'esempio
le reazioni accoppiate
si verificano
spesso attraverso
la formazione
di un intermedio fosforilato
(nell'esempio X-P)
1 more item...
consideriamo
per esempio
la reazione
X+Y <=>X-Y
classici esempi
di reazioni
accoppiate sono
dati dai processi
di trasporto attivo
in cui una molecola
oppure uno ione
viene trasportato
all'interno
2 more items...
le reazioni cellulari
che avvengono
con aumento di energia
libera possono
verificarsi perchè
sono accoppiate a reazioni
che decorrono
con liberazione
1 more item...
anche questi processi
decorrono
con consumo
di molecole di ATP
e la formazione
di un intermedio fosforilato
sistemi
chiusi
solo scambio
di energia con
l'ambiente
aperti
scambio
di energia
o materia
con l'esterno
isolati
nessuno scambio
o energia
con l'ambiente
di materia
il metabolismo cellulare è organizzato in vie metaboliche
in generale
sia il reagente
iniziale
sia i prodotti
intermedi
e quelli finali
di una via metabolica
possono partecipare
anche ad altre
reazioni
ed essere
utilizzati
in vie metaboliche
diverse
1 more item...
in alcuni casi
2 vie metaboliche
possono essere
considerate
apparentemente
l'una l'inverso dell'altra
in questo modo
i substrati
e i prodotti
non hanno il tempo
di diffondere
nel restante volume
cellulare
ma vengono
utilizzati
nelle reazioni successive
aumentando
l'efficienza
e la velocità
della serie
1 more item...
essa conferisce
ordine
all'insieme appartenente
caotico delle reazioni
metaboliche
e spesso gli enzimi
coinvolti
in una via metabolica
sono raggruppati
1 more item...
l'organizzazione
di gran parte
delle reazioni
endocellulari
in vie metaboliche
è di fondamentale
importanza
e presenta
grandi vantaggi
1 more item...
le molecole
e utilizzate
in una via metabolica
prendono il nome
di intermedi.
prodotte
una via metabolica
è una sequenza
di reazioni chimiche
catalizzate
da specifici
enzimi
e spesso
con una comune
organizzazione
spaziale
1 more item...
infine la velocità
di un'intera
via metabolica
può essere controllata
regolando l'attività
dell'enzima
che ne catalizza
una delle prime
1 more item...
spesso
questi enzimi regolatori
sono proteine
allosteriche
che agiscono
come interruttori
molto sensibili
alla presenza
3 more items...
un aspetto importante
di questo coordinamento
è rappresentato
dell'organizzazione
in vie metaboliche
dunque possiamo
pensare al metabolismo
come ad un insieme
di vie metaboliche
più o meno complesse
assimilabili
alle arterie
di scorrimento veloce
1 more item...
le migliaia reazioni
chimiche
che avvengono
in una cellula
non si verificano
tutte contemporaneamente
nè indipendentemente
l'una dall'altra
esse sono regolate
e coordinate
talchè ne risultano
1 more item...
per esempio
molte cellule
possono trasformare
il glicogeno
in acido lattico
e quest'ultimo
di nuovo in glicogeno
d'altra parte
una stessa sostanza
può essere il prodotto
finale
di più vie metaboliche
come avvine
nelle vie
attraverso
1 more item...
in questi casi
però non si tratta
della medesima
via metabolica
che decorre
in un senso
o in quello opposto
a seconda
delle esigenze
1 more item...
spesso ciò
si rende necessario
per ragioni energetiche
quando l'equilibrio
di una o più
reazioni di
una via metabolica
risulta spostata
2 more items...
l'esistenza
di vie metaboliche
distinte
per trasformazioni
che avvengono
in un seso
e in quello opposto
ha anche il vantaggio
che tali vie
1 more item...
per esempio
un eccesso di
acido lattico
nelle cellule
del fegato
deve avere
come conseguenza
il blocco
1 more item...
NAD e FAD sono i principali coenzimi ossidoriduttivi
i 2 nucleotidi
costitutivi
di una molecola
di NAD
contengono una molecola
di ribosio
e 2 basi azotate
e l'adenina
la nicotinammide
le reazioni reversibili
di deidrogenazione
dell'acido lattico
e acido succinico
sono catalizzate
rispettivamente da
una deidrogenasi
piridinica
e una flavinica
nel FAD
oltre al nucleotide
adeninico
è presente
un nucleotide atipico
in cui non compare
uno zucchero
ma compare
un polialcol
il ribitolo
e la base azotata
l'isoallossazina
è la parte
1 more item...
la nicotinammide
può legare
in modo reversibile
uno ione idruro(H meno)
trasformando
il NAD +
in NADH2(o NADH + H PIù)
come dice nome
molecole del
FAD
e NAD
sono costituite
da 2 nucleotidi
legati attraverso
i loro gruppi fosfato
il suo nucleotide
della riboflavina
prende il nome
di flavin mononucleotide(FMN)
anch'esso partecipa
a reazioni metaboliche
di ossidoriduzione
2 di questi accettori
hanno un'importanza
centrale
nel metabolismo
il nicotinammide adenin dinucleotide(NAD)
e il flavin adenin dinucleotite (FAD)
un ruolo
di grande importanza
nelle reaszioni
biosintetiche
è svolto
dalla forma ridotta
di un derivato fosforilato
del NAD più
1 more item...
esse si verificano
per gradi
trasferendo
a ogni tappa
gli atomi di H
dei substrati
o i loro elettroni
su accettori
con potenziale
di ossidoriduzione
1 more item...
a causa della presenza
nella molecola
della nicotinammide
di un derivato piridinico
la strategia energetica
messa appunto
dal mondo vivente
prevede l'utilizzazione
di reazioni ossidative
che rappresentano
combustioni
senza fiamme
1 more item...
il NAD più e NADP
sono indicati
complessivamente
come coenzima piridinici
il complesso
ribitoloisoallossazina
prende il nome
di riboflavina
la vitamina del gruppo B
nota come vitamina B2
l'energia liberata
nel trasferimento
progressivo degli atomi
di H
viene depositata
nelle molecole ATP
i cui legami
ad alto contenuto
1 more item...
per la presenza
della riboflavina
nella molecola
FAD
e FMN
vengono indicati
collettivamente
come coenzimi flavinici
i sistemi redox
NAD più/ NADH
NADP/NADPH2
FAD/FADH2
e FMN/FMNH2
costituiscono
gli accettori primari
di atomi di H
del metabolismo
essi sono legati
come coenzimi
1 more item...
queste molecole
oltre l'ATP
comprendono ADP
gli altri nucleosidi
fosfati
ma anche
molecole come
fosfocreatina
1 more item...
pur essendo
chimicamente
reversibile
occorre sottolineare
che nelle condizioni
cellullari prevalgono
le reazioni ossidative
dei substrati
1 more item...
nel catabolismo
le reazioni
procedono verso
la copntinua
produzione
di NADH + Hpiù
e FADH2
questi rigenereranno
la forma ossidata
1 more item...
formula
fosfocreatina+ ADP<=> creatina + ATP
ADP generato
dall'utilizzazione
dell'ATP viene
nuovamente trasformato
in ATP attraverso
reazioni ossidative
cataboliche
completando
1 more item...
regolazione metabolismo
L’attività metabolica
è regolata ,
in base al principio
della massima economia
secondo il quale
o degradate
solo le sostamze
di cui c’è effettiva
2 more items...
vengono prodotte
Ruolo sugli enzimi
regolatori di ogni via
metabolica del:
modificazioni chimiche
degli enzimi
azione
di ormoni,
neurotrasmettitori
e composti biologicamente attivi
presenza di inibitori
concentrazione
dei substrati
e dei cofattori
PH
Meccanismi di feedback o inibizione retroattiva
Compartimentazione
Regolazione dell’espressione genica degli enzim
