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LE PRINCIPALI VIE METABOLICHE - Coggle Diagram
LE PRINCIPALI VIE METABOLICHE
GLI ORGANISMI VIVENTI E LE FONTI DI ENERGIA
Classificazione in base alla fonte chimica che usano per ottenere gli atomi di
carbonio
:
Autotrofi
: sintetizzano le molecole organiche a partire da composti inorganici, come CO2 o altri composti
eterotrofi
: usano come nutrienti le sostanze organiche prodotte da organismi autotrofi
Classificazione in base alla
fonte di energia
usata per lo svolgimento delle loro attività vitali:
fototrofi
: ottengono l'energia dalla luce solare
chemiotrofi
: ottengono l'energia dall'ossidazione delle sostanze chimiche presenti nell'ambiente
Nel processo di produzione di energia cellulare, il glucosio rappresenta il
principale combustibile
per ricavare energia. Il glucosio è degradato per ricavare l'energia necessaria per produrre ATP, forma di energia principale per la cellula.
Per farlo, interagiscono glucosio e ossigeno ottenendo un
processo estremamente esoergonico
Reagenti
: ossigeno + zucchero
Glucosio + 6ossigeno -> 6Diossido di carbonio + 6acqua + circa 32 ATP
Prodotti
: Diossido di carbonio + acqua + energia
Mitocondri:
Hanno copie di DNA plurime circolari
Hanno una
membrana
e
una interna
che si ripiega formando le creste
Organuli in numero variabile a seconda del tipo cellulare
La membrana interna contiene la
matrice
LA RESPIRAZIONE CELLULARE:
ha tre fasi
Ciclo di Krebs (nella matrice mitocondriale): Fase in cui gli acidi piruvici vengono demoliti con una serie di reazioni per formare CO2, 2 ATP e 6 NADH e 2 FADH (coenzimi).
Fosforilazione ossidativa (sulle creste mitocondriali): Passaggio di elettroni e H dai coenzimi all'ossigeno grazie a delle proteine dette catena respiratoria. Si forma H2O e energia (ATP).
Glicolisi (nel citoplasma): Fase in cui il glucosio si riduce in 2 molecole (da 6) di acido piruvico (3 C). Queste molecole poi posso avere due destini:
In condizioni aerobe in presenza di O2 continua la respirazione cellulare
In condizioni anaerobe in assenza di O2 si ha la fermentazione
La resa energetica della respirazione cellulare
ciclo di Krebs
= 2 molecole di ATP;
Catena di trasporto degli elettroni
= fino a un massimo di 38 molecole di ATP
Glicolisi
= 4 molecole di ATP
Procede per tappe e comprende dieci diverse reazioni, ciascuna delle quali è catalizzata da uno specifico enzima.
Nella
fase di preparazione
(endoergonica) la cellula consuma energia sotto forma di due molecole di ATP per
fosforilare
la molecola di glucosio, preparandolo alla scissione in due molecole più piccole, fino ad arrivare a due molecole di
gliceraldeide 3-fosfato
.
Nella
fase di recupero energetico
(esoergonica) la gliceraldeide 3-fosfato è ossidata a
piruvato
. L'energia liberata viene utilizzata per produrre quattro molecole di ATP e ridurre due molecole di NAD+ a NADH.
Affinché la glicolisi possa procedere è necessario che il NAD+ sia continuamente rigenerato attraverso un processo di riossidazione del NADH. Ciò avviene in modi diversi in presenza di ossigeno o in sua assenza.
Gli organismi anaerobi utilizzano come accettori degli atomi di idrogeno del NADH il piruvato e l'adeide acetica:
fermentazione alcolica: produzione di etanolo
fermentazione lattica: produzione di acido lattico
IL CICLO DELL'ACIDO CITRICO
Il
metabolismo terminale
è l'insieme delle reazioni ossidative che garantiscono la produzione della maggior parte dell'energia cellulare. Esso:
Coinvolge la
decarbossilazione ossidativa
del piruvato e il
ciclo dell'acido citrico
Produce
CO2
e
coenzimi ridotti
(NADH e FADH2) che funzionano come riserve di elettroni
è accoppiato alla produzione di
ATP
si svolge nei
mitocondri
Il punto di passaggio fra la glicolisi e il ciclo dell'acido citrico consiste nella
decarbossilazione ossidativa
del piruvato ad acetile e nella trasformazione di questo in acetil-CoA grazie al legame con il coenzima A.
Una volta formato, l'acetil-CoA entra in una via metabolica ciclica che va sotto il nome di ciclo dell'acido citrico, detto anche
ciclo degli acidi tricarbossilici
o
ciclo di Krebs
.
IL TRASFERIMENTO DI ELETTRONI NELLA CATENA RESPIRATORIA
La catena respiratoria ossida i coenzimi NADH e FADH2 a NAD+ e FAD. Per fare questo, i coenzimi nella forma ridotta trasferiscono in modo graduale gli elettroni all'ossigeno
Il processo di trasferimento degli elettroni all'ossigeno è accompagnato dal
passaggio di ioni H+
dalla matrice mitocondriale allo spazio intermembrana. Ai due lati della membrana mitocondriale interna si genere un
gradiente protonico
che fornisce la forza motrice del processo di sintesi dell'ATP:
Il
gradiente chimico
è generato dalla diversa concentrazione di protoni ai due lati della membrana mitocondriale interna.
Il
gradiente elettrico
è dovuto alla diversa distribuzione delle cariche positve degli ioni H+, che si accumulano nello spazio intermembrana.
LA FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA E LA BIOSINTESI DELL'ATP
Processo grazie al quale l'energia derivata dal catabolismo ossidativo è impiegata per produrre molecole di ATP a partire da ADP e Pi.
Questo processo avviene grazie a un complesso proteico associato alla membrana mitocondriale interna, chiamato
ATP sintasi
LA RESA ENERGETICA DELL'OSSIDAZIONE COMPLETA DEL GLUCOSIO A CO2 E H2O
Nel complesso si producono 32 molecole di ATP per ogni molecola di glucosio ossidata completamente a CO2 e H2O.
LA GLICEMIA
è la concentrazione di glucosio nel sangue.
le attività metaboliche di qualsiasi cellula, tessuto o organo dipendono dal mantenimento della glicemia a valori costanti (65-110 mg/dl).
E' soggetta a un controllo omeostatico molto stretto mediato dal pancreas attraverso:
Insulina
: Azione ipoglicemizzante, lipogenetica, anabolizzante
Il glucagone
: Azione iperglicemizzante, lipolitica e promuove la produzione di corpi chetonici