Scarica Metabolismo, chimica organica e più Appunti in PDF di Chimica organica solo su Docsity! Il metabolismo (B2) -Metabolismo: insieme delle reazioni chimiche che degrada e sintetizza le biomolecole cellulari Svolge tre funzioni principali:  Ricavare energia per la cellula attraverso al degradazione di sostanze nutrienti  Convertire i nutrienti in molecole utili per la cellula  Sintetizzare macromolecole e polimeri a partire dai precursori (molecole semplici) La maggior parte delle reazioni è catalizzata da un enzima specifico Catabolismo: -Complesso di reazioni di degradazione di carboidrati, acidi grassi e amminoacidi -Esso è responsabile del rilascio di energia che viene immagazzinata in forma di ATP (adenosin trifosfato) Anabolismo: -Insieme di reazioni di sintesi e condensazione all’interno delle cellule -Utilizza l’energia prodotta dal catabolismo per fornire la cellula di macromolecole utili ( es. proteine) Via metabolica: sequenza di reazioni chimiche catalizzate da specifici enzimi il cui prodotto della prima reazione è il reagente della seconda e così via fino al prodotto finale. I prodotti delle varie fasi si chiamano intermedi metabolici -Il metabolismo è un insieme di vie metaboliche spesso interconnesse, ma finemente regolate per sopperire all’esigenza della cellula. -Le vie cataboliche sono convergenti, partono da molti substrati → poche molecole semplici -Le vie anaboliche sono divergenti, partono da pochi precursori semplici → molte molecole complesse -Il metabolismo terminale (ciclo di Krebs) ossida e degrada le molecole di partenza per generare coenzimi ridotti che partecipano alla catena di trasporto di elettroni, per generare ATP -L’ idrolisi dell’ATP genera molta energia che è il motore delle reazioni anaboliche endoergoniche -Il metabolismo si basa su reazioni di ossidoriduzione , O2 è il più potente agente ossidante cellulare, che però può risultare pericoloso, per limitare i rischi dovuti all’ossigeno si usano due coenzimi come agenti ossidanti principali: NAD + e FAD , che legano elettroni e si riducano a NADH e FADH2 (enzimi) -L’attività metaboliche è finemente regolata secondo il principio di massima economia: vengono prodotte sostanze solo quando sono necessarie, la regolazione del metabolismo avviene in tre modi:  Controllo dell’attività dell’enzima che catalizza la reazione più lenta della via (enzima chiave)  Controllo delle concentrazioni intercellulari degli enzimi chiave  Distribuzione degli enzimi e substrati in specifici distretti cellulari (citoplasma, mitocondri, etc.) Organismi viventi e le fonti di energia -Organismi viventi adattati a vivere in presenza di ossigeno = aerobi (max. accettatore di elettroni = O2) -Organismi adattati a vivere in assenza di ossigeno = anaerobi (max. accett. elet. = CO2, nitrati, solfati) -Organismi che sintetizzano le molecole organiche da composti inorganici = autotrofi -Organismi che usano le sostanze organiche prodotte da autotrofi come nutrienti = eterotrofi -Organismi che ottengono l’energia dalla luce solare = fototrofi -Organismi che ottengono l’energia dall’ossidazione di sostanze chimiche nell’ambiente = chemiotrofi Glucosio -È il monosaccaride più diffuso negli esseri viventi e ne rappresenta il principale combustibile C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O -Nelle cellule la combustione del glucosio avviene per tappe, per una migliore resa energetica -La demolizione della molecola di glucosio ha inizio con la glicolisi che lo converte a acido piruvico, essa può svolgersi sia in condizioni aerobiche che anaerobiche -In condizioni aerobiche si completa le respirazione cellulare; in condizioni anaerobiche si ha la fermentazione, ha una resa energetica minore e trasforma l’acido piruvico in lattato e etanolo -La maggior parte del glucosio viene mandata nel fegato e fungerà da combustibile di riserva, il resto viene utilizzato per dar energia alle cellule Glicolisi: -È la principale via metabolica attraverso cui gli organismi demoliscono il glucosio per trarne energia -Parziale ossidazione del glucosio: glucosio (6C) → (2x) acido piruvico (3C) -Riduce due molecole NAD + a NADH e si formano 2 ATP -Si svolge nel citosol, in condizioni aerobiche si trasferiscono i prodotti nei mitocondri per continuare -La glicolisi usa 2ATP ma genera 4ATP dalla fosforilazione a livello di substrato (modo diretto) Passaggi: Il glucosio viene attivato aggiungendo un gruppo fosfato in posizione 6 → isomerizzazione a fruttosio → fruttosio 1,6 difosfato → (2x) acido piruvico -La glicolisi viene controllata attraverso la fosfofruttochinasi (enzima chiave) che accelererà o rallenterà la glicolisi in base alla necessità o meno di energia -Essa procede anche in base alla concentrazione di NAD+, che deve essere costantemente ridotta a NADH, in condizione aerobiche viene ossidato dalla catena di trasporto di elettroni, in condizioni anaerobiche sono necessarie le reazioni di fermentazione che si svolgono nel citoplasma Fermentazioni: -In organismi anaerobi il piruvato viene trasformato in acido lattico e l’ acetaldeide diventa etanolo + CO2; Questi due processi sono la fermentazione lattica e la fermentazione alcolica -Le fermentazioni possono essere usate anche da organismi aerobi, per esempio quando le cellule muscolari fanno un lavoro così intenso da necessitare energia in poco tempo → produzione di lattato, che dà una sensazione di indolenzimento; viene poi recuperato dal fegato che lo trasforma in glucosio Metabolismo terminale: -Qualsiasi cellula provvista di mitocondri, in presenza di O2 è in grado ossidare completamente l’acido piruvico fino ad ottenere CO2, l’insieme di queste reazioni ossidative prende il nome di metabolismo terminale e fornisce la maggior parte dell’energia cellulare Si divide in decarbossilazione ossidativa del piruvato & ciclo dell’acido citrico Decarbossilazione ossidativa del piruvato: -L’acido piruvico entra nei mitocondri attraverso uno specifico trasportatore di membrana -Avviene una reazione catalizzata dal complesso multienzimatico della piruvato deidrogenasi che trasforma l’acido piruvico in acetil-CoA, grazie al coenzima CoA, si forma anche una molecola di NADH e CO2 -L’acetil-CoA si ottiene anche dal catabolismo degli acidi grassi e degli amminoacidi -Il passaggio successivo è l’ingresso dell’acetil-CoA nel ciclo dell’acido citrico Ciclo dell’acido citrico (o ciclo di Krebs): -È una via metabolica ciclica che ossida completamente una molecola di acetil-CoA, liberando CoA, 2CO 2, 3NADH, FADH2, e una molecola di GTP, che a sua volta cede un gruppo fosfato all’ADP per formare ATP -Si svolge in presenza di ossigeno e l’enzima chiave, citrato sintasi, regola la velocità della via in base al bisogno di energia (inibita da ATP e NADH, attivata da ADP) -Il ciclo di Krebs ha un ruolo anfibolico: partecipa sia all’anabolismo che al catabolismo