Metabolismo cellulare

METABOLISMO

il metabolismo è l’insieme delle reazioni chimiche che avvengono in una cellula e quindi in

un organismo. Le reazioni chimiche comportano trasformazioni energetiche.

Se si libera energia la reazione è esoergonica.

Se si assorbe energia la reazione è endoergonica.

Ogni cellula compie migliaia di reazioni, esoergoniche ed endoergoniche. L’insieme di

queste reazioni costituisce il metabolismo cellulare. Tutte le reazioni che si verificano nelle

cellule, sia quelle endoergoniche che quelle esoergoniche, vengono facilitate dalla presenza

di particolari molecole proteiche chiamate enzimi, definiti per questo catalizzatori biologici.

Perché una reazione chimica che libera energia potrebbe provocare l’innalzamento della

temperatura o un cambiamento di ph che dentro al nostro organismo non può succedere,

anzi mantiene una temperatura di 35/37 gradi con ph costante. Questi svolgono la funzione

di catalizzatori, cioè agiscono sulla velocità delle reazioni, accelerandole. Un catalizzatore

diminuisce l’energia di attivazione di una reazione, velocizza e facilita il procedere di una

reazione. Se non ci fossero gli enzimi, gran parte delle reazioni metaboliche avverrebbero

troppo lentamente per la vita della cellula.

Il termine ‘metabolismo’ viene spesso utilizzato per andare ad affrontare solo una parte di

questo ampio processo, che è la parte del catabolismo. In realtà il metabolismo è composto

da due fasi che sono distinte ,ma correlate tra loro.

1)​ ANABOLISMO - sintesi, costruzione di nuove arti dell’organismo. Per esempio la

sintesi delle proteine. Gli anabolizzanti sono sostanze usate dai palestrati per

stimolare la crescita muscolare. Per sintetizzare e costruire nuove molecole e parti

delle cellule, si necessitano singoli monomeri e tanta energia. Monomeri ed energia li

si trovano grazie al catabolismo.

2)​ CATABOLISMO - decomposizione, distruzione. La digestione e decomposizione di

quello che mangiamo, in tanti monomeri (saccaridi, aminoacidi, acidi grassi) e grazie

a questo viene liberata energia. Questa energia poi il metabolismo la utilizzerà per

andare a costruire nuove parti.

REAZIONE GENERALE:

glucosio ( 6C) + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

da una molecola di glucosio ( zucchero), formato da sei atomi atomi di carbonio, andandola

a bruciare con delle molecole di ossigeno, si ottiene la scomposizione completa del glucosio

in 6 molecole più piccole da un solo atomo di carbonio di CO2 ( anidride carbonica) e acqua

di scarto che poi il nostro organismo riutilizza. Una molecola di zucchero venendo bruciata

insieme all’ossigeno può produrre 6 molecole più piccole fatte ognuna da un carbonio solo,

cioè 6 molecole di anidride carbonica. Si prende sempre come esempio il glucosio perché è

la molecola più comune da cui prende energia il nostro organismo. Il glucosio è composto da

6 atomi di carbonio. Può essere ciclizzato in una molecola ciclica o in forma lineare. Le due

forme continuano a interscambiarsi tra loro. Come l’energia elettrica viene trasportata dagli

elettroni che fluiscono sul cavo di rame, così anche l’energia chimica è contenuta dentro i

legami che si formano tra un atomo e l’altro. Questo perchè i legami sono formati da elettroni

che vengono condivisi tra i rispettivi atomi che formano i legami. Quindi andando a rompere

quel legame si libera energia. Andando invece a formare un legame si conserva l’energia.

L’energia dentro le molecole è contenuta nei legami, se rompiamo un legame l’energia si

forma. Se costruiamo un legame l’energia si racchiude. Nella fase del catabolismo

prendiamo una molecola di zucchero a 6 atomi di carbonio e mediante l’utilizzo di più

molecole di ossigeno, potremmo andare a rompere tutti i legami che tengono uniti i 6 atomi

di carbonio, andando a separare la molecola in 6 atomi di carbonio singoli. A causa di

questa separazione, ci sarà la liberazione di energia che poi verrà utilizzata dal nostro

organismo.

La molecola di glucosio, grazie al processo chiamato GLICOLISI, viene scomposta in due

molecole da 3 atomi di Carbonio. Queste due molecole utilizzeranno il ciclo di krebs per

essere scomposte in 6 molecole totali di CO2 ( con un atomo di carbonio solo). Tutta

l’energia NADH, ricavata da questi legami rotti viene trasportata in un processo chiamato

FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA che usando l’ossigeno produce acqua e produce tanta

energia conservata. L’energia conservata viene conservata in una molecola detta ATP.

L’ATP è un nucleotide che trasporta energia. Contiene adenina, ribosio e tre gruppi fosfato.

Si può staccare facilmente un gruppo fosfato liberando energia utile per la cellula.

L’adenina è legata al ribosio ( uno zucchero) che è legato a 3 gruppi fosfato. I gruppi fosfato

sono molecole composte da fosforo e 4 atomi di Ossigeno che però legandosi tra loro,

vanno a formare dei legami molto energetici. Rompendo questi legami si libera tantissima

energia. Ma riformandosi invece vanno a conservare tanta energia. La cellula, quando gli

arriva l’energia derivata dal catabolismo di uno zucchero, prende l’adenina con soli due

gruppi fosfato, e ci aggancia un terzo gruppo fosfato, formando un legame in cui è racchiusa

energia. Quando invece l’energia ci serve per costruire nuove parti di organismo, allora

viene presa la molecola di ATP, e viene rotto il legame con il fosfato, per liberare un gruppo

fosfato e tanta energia.

L’ATP ( adenosina-tri- fosfato) che perde un gruppo fosfato viene chiamata ADP

( adenosina-bi-fosfato). Quando il fosfato è aggiunto significa che quell’ATP è carica di

energia. Quando invece viene perso un gruppo fosfato, l’ADP ha perso energia che è stata

utilizzata.

Se necessario però il nostro organismo va a scomporre l’ultimo legame fosfato, andando a

formare una molecola chiamata AMP ( adenosina- mono-fosfato). Più di questo non viene

rotto, perchè l’ultimo legame tra il ribosio e l’ultimo gruppo fosfato non è molto energetico e

non necessita né rompere né tantomeno andare a riformarlo.

GLI ENZIMI

Gli enzimi sono delle proteine che si comportano da catalizzatori, cioè fanno avvenire le

reazioni in maniera più rapida e veloce. Facilitano il svilupparsi di una reazione che

altrimenti, all’interno delle nostre cellule, faticherebbe ad avvenire. L’enzima reagisce con

una molecola di substrato per formare un complesso enzima-substrato. Il termine substrato

è una parola generica per indicare qualsiasi molecola che possa agganciarsi a un

determinato enzima. Gli enzimi sono specifici per un determinato substrato, ogni enzima è

specifico per fare reagire una determinata molecola. La zona in cui il substrato contatta

l’enzima viene chiamato sito attivo dell’enzima. Successivamente la molecola di substrato

viene convertita in una molecola di prodotto rigenerando l’enzima che può continuare la sua

azione catalitica reagendo con altre molecole di substrato. Quindi al termine dell’azione di un

enzima, semplicemente l’enzima uscirà esattamente così come è entrato