METABOLISMO METABOLISMO CELLULARECELLULARE

Il termine Metabolismo indica l’insieme di tutte le reazioni chimiche che avvengono in una cellula.

Le reazioni metaboliche possono essere di 2 tipi:

1.1. AnabolicheAnaboliche: se determinano la produzione di molecole complesse e più grandi, a partire da molecole più semplici.

(es. sintesi glucosio=gluconeogenesi, sintesi proteine)

2. Cataboliche:2. Cataboliche: se determinano la rottura di molecole grandi in molecole più piccole.

(es. glicogenolisi, glicolisi, lipolisi)

Le principali reazioni metaboliche sono:

• Idrolisi / condensazione

• Fosforilazione / defosforilazione

• Ossido / Riduzione

L’insieme delle reazioni coinvolte nell’immagazzinamento e nell’utilizzo di energia (detto anche Bilancio EnergeticoBilancio Energetico) viene chiamato metabolismo energetico.metabolismo energetico.

La principale reazione del metabolismo energetico è La principale reazione del metabolismo energetico è

l’ossidazione del glucosiol’ossidazione del glucosio

L’ossidazione del glucosio nella cellula è un processo a 3 stadi, ed ognuno avviene in una specifica sede cellulare:

• GlicolisiGlicolisi (= scissione dello zucchero) via metabolica formata da 10 reazioni, ognuna catalizzata da un diverso enzima, ed avviene nel citosol.

Glucosio 2 molecole piruvato

Acido latticoAcido lattico

Sintesi netta di 2 ATP e formazione di 2 NADH

Non si consuma O2 e non si produce CO2 !!!

in assenza di O2 in presenza di O2

AcetilCoA

Ciclo di Krebs

METABOLISMO METABOLISMO CARBOIDRATICARBOIDRATI

•Ciclo di KrebsCiclo di Krebs: serie di reazioni cicliche.

Il piruvato prodotto dalla glicolisi entra in mitocondri come acetilCoA

1 acetilCoA

3 CO2 + 1 ATP + 4 NADH +1 FADH2

Non si consuma O2

In totale da 1 molecola glucosio con c. Krebs si formano

6 CO2 + 2 ATP + 8 NADH +2 FADH2

ciclo di Krebs

Finora non è stato consumato OFinora non è stato consumato O22 !!! !!!

Le molecole di coenzima ridotto (NADH e FADH2) entrano nella reazione successiva dove cedono elettroni e rilasciano Energia per produrre ATP.

• Fosforilazione ossidativa:Fosforilazione ossidativa: avviene in membrana mitocondriale interna

Comprende 2 processi simultanei:

1. Trasporto elettroni lungo catena respiratoria (sulle creste mitocondriali) libera Energia.

2. Accoppiamento chemio-osmotico utilizza E. liberata per pompare H+ da matrice mitocondriale vs spazio intermembrana e di qui vs citosol.

ATP sintetasiATP sintetasi situato sulla m. mitocondriale interna utilizza E. potenziale legata al gradiente di concentrazione di H+ per sintetizzare ATP:

1 molecola glucosio 34 ATP

In totale Glicolisi + Ciclo di Krebs + F.O.

da 1 molecola glucosio otteniamo 38 ATP (90% da F.O.)

Completa ossidazione glucosio fornisce 686 kcal/mole, ma solo il 40% è utilizzato per sintesi ATP (266 kcal), il resto è perso come Q.

In assenza di O2 il piruvato è convertito in acido lattico nel citosol dall’enzima lattato deidrogenasi:

Piruvato + NADH + H+ lattato +NAD+

Questa reazione è fondamentale perché genera NAD+ essenziale per la reazione n° 6 della glicolisi

Globuli rossi che non hanno mitocondri ricavano TUTTO il loro ATP dalla glicolisi

Cellula puo’ anche metabolizzare fruttosio, galattosio e mannosio convertendoli in glucosio-6-fosfato e fruttosio-6-fosfato (intermedi della glicolisi)

Quando glucosio scarseggia, organismo può utilizzare grassi e proteine come fonti energetiche.

Viceversa quando apporto di glucosio è sufficiente, reazioni procedono all’inverso per sintetizzare grassi, proteine e glicogeno (glicogenesi).

Organismo è capace di sintetizzare glucosio a partire da precursori non glucidici (GLUCONEOGENESIGLUCONEOGENESI).

Come fonti può usare:

•Glicerolo

•Lattato

•Aminoacidi

•Alcuni aa vengono convertiti in piruvato e di qui in glucosio

•Altri aa vengono convertiti in ossalacetato (intermedio del c. di Krebs) che è poi convertito in fosfoenolpiruvato (intermedio della glicolisi) e di qui in glucosio

Altri aa possono venir convertiti in acetil-CoAacetil-CoA, ma non esiste strada per sintetizzare da qui glucosio

Non tutti aa possono essere pertanto convertiti in Non tutti aa possono essere pertanto convertiti in glucosio!!!glucosio!!!

Anche acidi grassi non possono venire convertiti in glucosio !

Lipidi sono immagazzinati sotto forma di trigliceridi.

LIPOLISI (= scissione dei grassi)

Glicerolo acidi grassi

Glicolisi acetil CoA

Ciclo di Krebs

Fosforilazione Ossidativa

METABOLISMO LIPIDIMETABOLISMO LIPIDI

PROTEOLISI (scissione proteine)

Aminoacidi vengono quindi deaminati

piruvato NH3

acetl CoA

urea nel fegato

Ciclo di Krebs

F.O. escreta nell’urina

METABOLISMO PROTEINEMETABOLISMO PROTEINE