METABOLISMO
LE VIE DELL’ENERGIA
2009 © N. Rainone
METABOLISMO
ENERGIA
POTENZIALEEnergia “immagazzinata” che può trasformarsi in energia cinetica in opportune condizioni.
CINETICASi manifesta con il movimento (ruota, automobile, muscoli, elettroni, molecole, ecc.)
METABOLISMO
TRASFORMAZIONEPOTENZIALE CINETICA
METABOLISMO
TRASFORMAZIONI ENERGETICHEPOTENZIALE CINETICA
ELASTICA
CHIMICA
GRAVITAZIONALE
CINETICA
TERMICA
ELETTRICA
METABOLISMO
1° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA:L’energia nell’universo è in quantità costante, non si crea e non si distrugge e si trasforma da un tipo ad un altro.
2° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA:Ogni trasformazione di energia comporta una produzione di energia termica. Quindi da energia ordinata si passa ad energia disordinata (il calore) e questo concetto si esprime dicendo che aumenta l’entropia (il disordine) del sistema
James Prescott Joule
Lord Kelvin
1° e 2° principio della termodinamica
METABOLISMO
ENTROPIA
Una stella: un sistema ordinato di energia che si trasforma in calore e luce in grado di far vivere un pianeta.
La stella esplode: un sistema disordinato di energia diffusa che non può più illuminare e riscaldare un pianeta.
Aumento di entropia
METABOLISMO
L’ENERGIA E I VIVENTI
Nella rete alimentare, l’energia luminosa viene convertita in energia chimica e calore. Poiché il calore si disperde, il sistema deve continuamente essere alimentato dall’energia solare.
METABOLISMO
L'adenosintrifosfato (o ATP) è un ribonucleotide trifosfato formato da una base azotata, cioè l'adenina, dal ribosio, che è uno zucchero pentoso, e da tre gruppi fosfato. È uno dei reagenti necessari per la sintesi dell'RNA, ma soprattutto è il collegamento chimico fra catabolismo e anabolismo e costituisce la "moneta" corrente energetica.
ATP
METABOLISMO
ATP
ribosio
P
P
Padenina
ATPADP
PROCESSIENDOERGONICI
(ANABOLICI)
PROCESSIESOERGONICI(CATABOLICI)
ENERGIA
I gruppi fosfato dell’ATP sono legati da un legame doppio covalente ad alto contenuto di energia.
L’idrolisi di un gruppo fosfato produce energia per i processi endoergonici (assorbono energia dall’ATP) e l’ATP si trasforma in ADP perdendo un fosfato.
La fosforilazione dell’ADP per mezzo di energia prodotta da reazioni cataboliche legano un fosfato all’ADP che si trasforma ATP acquistando energia.
Tipi di reazioni chimiche
reagenti prodotti
ENERGIA
Reazione ENDOERGONICAAssorbe energia dall’ambiente
I prodotti contengono più energia dei reagenti
reagenti prodotti
ENERGIA
Reazione ESOERGONICARilascia energia nell’ambiente
I prodotti contengono meno energia dei reagenti
METABOLISMO
METABOLISMO
METABOLISMO
Il metabolismo è il complesso delle reazioni chimiche e fisiche che avvengono in un organismo o in una sua parte e che danno luogo al continuo scambio di energia e di sostanze tra l'ambiente esterno e la cellula stessa.
Si distingue in:anabolismo cellulare, in cui si comprendono tutti i processi per mezzo dei quali la cellula si arricchisce di sostanze vitali per essa e immagazzina complesse molecole chimiche fondamentali per la sua evoluzione e per il suo trofismo;
catabolismo cellulare, con cui si intendono tutti i processi distruttivi cui vanno incontro le molecole chimiche precedentemente immagazzinate; distruzione che porta alla formazione di energia con conseguente eliminazione dei rifiuti.
IL METABOLISMO
METABOLISMO
IL METABOLISMO
Quando si parla di processo metabolico, ci si riferisce ad una complessa macchina che coinvolge ormoni ed enzimi che “convertono” il cibo in carburante.
Ma non solo. Il processo metabolico determina anche con quanta efficienza quel “carburante” viene bruciato, cioè quanto velocemente prendiamo peso e quanto, altrettanto facilmente, lo perdiamo.
Tipi di reazioni metaboliche
reagenti prodotti
Reazione ENDOERGONICAAssorbe energia da altre molecole (o dal Sole)I prodotti contengono più energia dei reagenti
METABOLISMO
Reazione ENDOERGONICAAssorbe energia da altre molecole (o dal Sole)I prodotti contengono più energia dei reagenti
METABOLISMO
Tipi di reazioni metaboliche
reagenti prodotti
Reazione ESOERGONICAFornisce energia ad altre molecole, che si formano I prodotti contengono meno energia dei reagenti
METABOLISMO
Tipi di reazioni metaboliche
Reazione ESOERGONICAFornisce energia ad altre molecole, che si formano I prodotti contengono meno energia dei reagenti
METABOLISMO
Tipi di reazioni metaboliche
Come funziona un enzima
enzi
ma
Meccanismo dell’adattamento indotto
Molecola A
Molecola B
L’enzima “costringe” le molecole ad avvicinarsi nel modo giusto, al punto di reagire tra loro, accogliendole nel suo sito attivo.
Prodotto della reazione
METABOLISMO
Azione sull’energia di attivazione
Contenuto di energiaprima della reazione
Contenuto di energiadopo la reazione
Energia diattivazione
Energia diattivazionecon enzima
METABOLISMO
Come funziona un enzima
Azione sull’energia di attivazione
METABOLISMO
Come funziona un enzima
+ +
A B
Vie metaboliche lineari
Le reazioni avvengono in sequenza, non si hail riutilizzo di sostanze dopo il completamento
METABOLISMO
+ +
C
Le reazioni avvengono in sequenza, non si hail riutilizzo di sostanze dopo il completamento
METABOLISMO
Vie metaboliche lineari
+ +
C D
Le reazioni avvengono in sequenza, non si hail riutilizzo di sostanze dopo il completamento
METABOLISMO
Vie metaboliche lineari
+ +
E
Le reazioni avvengono in sequenza, non si hail riutilizzo di sostanze dopo il completamento
METABOLISMO
Vie metaboliche lineari
A
Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento
+
+
B AB
C
ACB
AC
B
Molecolainiziale
METABOLISMO
Vie metaboliche lineari
A
Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento
+
+
B AB
C
ACB
AC
B
METABOLISMO
Vie metaboliche lineari
A
Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento
+
+
B AB
C
ACB
AC
B
METABOLISMO
Vie metaboliche lineari
A
Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento
+
+
B AB
C
ACB
AC
B
METABOLISMO
Vie metaboliche lineari
A
Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento
+
+
B AB
C
ACB
AC
B
METABOLISMO
Vie metaboliche lineari
A
Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento
+
+
B AB
C
ACB
AC
B
Prodottofinale
METABOLISMO
Vie metaboliche lineari
A
Le reazioni avvengono lungo un percorso ciclico, si ha il riutilizzo di sostanze dopo il completamento
+
+
B AB
C
ACB
AC
B
La reazione torna alPunto di partenzaRiutilizzando la
Molecola B
METABOLISMO
Vie metaboliche lineari
Catene di trasporto degli elettroni
Energia liberatain forma di calore
H2
H+ H+
2e-
energia posseduta dagli elettroni
Energia non utile al metabolismo
H H
+ +
H+ H+
+ +
O O
HH
Energia utile al metabolismo
H2O
METABOLISMO
METABOLISMO
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2008 © N. Rainone
FINE
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