Metabolismo Cellulare
Tutte le cellule necessitano di energia per vivere
L’energia non può essere creata né distrutta,
ma solo trasformata
Ogni cellula deve avere dei meccanismi per
ricavare energia dall’ambiente circostante
Un organismo vivente può ricavare energia
da sostanze inorganiche semplici….
(come l’anidride carbonica, l’acqua, l’idrogeno)
….ed utilizzarle per sintetizzare sostanze più complesse
Autotrofo
Sono organismi autotrofi le Piante,
alcuni Protisti ed alcuni Procarioti
Un organismo che utilizza
sostanze complesse precostituite
Eterotrofo
Sono eterotrofi la maggior parte dei Batteri,
dei Protisti, i Funghi e tutti gli Animali, Uomo compreso.
I processi biochimici
Usati per estrarre l’energia dai legami chimici
delle sostanze “nutrienti” introdotte nella cellula
(siano esse semplici o complesse)
sono gli stessi
negli Autotrofi e negli Eterotrofi
Una volta estratta l’energia dalle molecole “nutrienti”
essa deve essere immagazzinata
per essere utilizzata in altri processi biochimici.
Nella maggior parte delle reazioni biochimiche
il trasportatore di energia è l’Adenosintrifosfato
ATP
Costituito dalla base Adenina
e da tre gruppi fosfato
dallo zucchero
Ribosio
Nella molecola di ATP è contenuta molta energia,
che viene liberata
quando i legami tra i gruppi fosfato vengono scissi
Quando viene staccato il primo gruppo fosfato
P
l’ATP diventa ADP (adenosindifosfato)
L’ADP possiede un contenuto energetico inferiore all’ATP
Il gruppo
P
staccato dall’ATP
può essere attaccato ad altre molecole,
es. glucosio, Glu +
P = Glu-- P
e conferire ad esse particolare reattività
Processo di
Fosforilazione
Reazioni Metaboliche ed Ossidoriduzioni
Le reazioni chimiche sono processi di Trasformazione
in cui l’energia contenuta nei legami chimici di una molecola
viene trasferita ai legami chimici di un’altra molecola
Questo trasferimento di energia implica,
in molte reazioni cellulari,
il passaggio di elettroni da una sostanza ad un’altra
Il trasferimento di energia comporta uno scambio di elettroni,
queste reazioni vengono dette reazioni di Ossido-Riduzione,
un elemento si ossida (perde elettroni, il N° di ossidazione cresce)
e l’altro si riduce (acquista elettroni, il N° di ossidazione diminuisce)
L’elemento che si ossida
ha sull’altro una azione riducente
(chi dona elettroni riduce, per cui è un elemento riducente)
L’elemento che si riduce
ha sull’altro una azione Ossidante
(chi sottrae elettroni ossida, per cui è un elemento ossidante)
Prendiamo 2 molecole, A e B, nel loro stato di ossidazione 0
A B
0,
0
A B
+2
2e-
-2
Se la molecola A trasferisce 2 elettroni alla molecola B,
la molecola A si è ossidata e la B si è ridotta,
inoltre A, agendo come donatore di elettroni,
è un elemento riducente,
mentre B, acquistando gli elettroni,
è un elemento ossidante
Le sostanze organiche come il glucosio hanno un alto contenuto energetico
perché si trovano in uno stato ridotto, cioè possono liberare molta energia
quando vengono scisse in sostanze più semplici
I trasportatori di Potere Riducente
Per trasportare l’energia viene usata la molecola di ATP
per trasportare gli elettroni (Potere
Riducente)
liberati durante la demolizione delle molecole
e utilizzati poi per la sintesi di nuove molecole
esistono specifiche molecole dette:
Trasportatori di Potere Riducente
I trasportatori di Potere Riducente
NAD (nicotinamide adenina dinucleotide),
FAD (flavina adenina dinucleotide),
NADP (nicotinamide adenina dinucleotide fosfato)
Il NAD nella forma ossidata NAD+ può accettare
un protone H+ e 2 elettroni riducendosi a NADH,
il FAD nella forma ossidata FAD+può accettare
2 protoni e 2 elettroni e ridursi a FADH2
Il NADP nella forma ossidata NADP+ può accettare
un protone e 2 elettroni e ridursi a NADPH.
Gli Enzimi
Partecipano alle reazioni metaboliche
delle cellule senza essere consumati,
hanno la funzione di catalizzatori, acceleratori,
aiutano infatti lo svolgimento della reazione
favorendo l’incontro dei reagenti.
Le sostanze che reagiscono si chiamano substrati
e si inseriscono in un punto preciso dell’enzima
detto Sito Attivo formando il complesso enzima-substrato
(analogamente ad una chiave che si inserisce nella serratura)
Una volta alloggiati nel sito attivo
i substrati sono orientati nel modo opportuno
per reagire e formare i prodotti.
Il sito di legame sull’enzima
è caratteristico e specifico per ogni substrato,
ogni enzima catalizza una sola e specifica reazione.