1.Introduzione

PROCESSI METABOLICI

digestione, assobimento trasporto

Derivano dalla e dei nutrienti che

provengono dai componenti della dieta. I nutrienti sono:

➝ ruoli plastici

• PROTEINE, GRASSI e CARBOIDRATI ed

energetici in diversa misura a seconda del nutriente: forniscono E

e possono servire per andare a costruire componenti steutturali

(plasticità) ➝

• ACQUA, VITAMINE e MINERALI non sn nè plastici nè energetici

(nonforniscono E e non fanno parte di componenti strutturali). Le

vitamine servono per andare a costituire i coenzimi senza i quali

gli enzimi non possono lavorare; i minerali servono invece come

cofattori per gli enzimi.

VIE METABOLICHE

A. OSSIDATIVE: si occupano della demolizione dello scheletro

carbonioso di aa, carboidrati e ac.grassi in CO2 e H2O per fornire E,

che viene convertita in ATP;

B. di BIOSINTESI: portano alla formazione di componenti strutturali;

C. di DEPOSITO: sono vie soprattutto per ac.grassi e carboidrati che

vengono immagazzinati prevalentemente nel tessuto adiposo;

D. di DETOSSIFICAZIONE e SMALTIMENTO: sono quelle vie che si

occupano di eliminare i prodotti di scarto dei composti cellulari

(come l'ammoniaca). NB: non sono vie solo per i prodotti tossici

endogeni, ma riguardano anche gli xenobiotici (farmaci).

potenzialmente

Queste vie possono essere attivabili in tutte le cellule

e in tutti i tessuti, ma questo non accade perchè tessuti ed organi

differenziazione metabolica

hanno una che attiva solo certe vie

piuttosto che altre.

Tutti i tessuti ed organi devono però lavorare COORDINATAMENTE => La differenziazione metabolica e

funzionale degli organi richiede sistemi di trasporto e di comunicazione intercellulari (SEGNALI

NEURALI e ORMONI)

FUNZIONI DEL

METABOLISMO

Il metabolismo è un’attività cellulare altamente coordinata cui cooperano molti sistemi multienzimatici

per adempiere 4 funzioni:

1. ottenere energia chimica dall’ambiente degradando sostanze nutrienti ricche di energia

2. convertire le molecole delle sostanze nutrienti nelle molecole caratteristiche della cellula stessa,

compresi i precursori delle macromolecole

3. polimerizzare precursori monomerici in macromolecole formando proteine, acidi nucleici e

polisaccaridi

4. sintetizzare e degradare le biomolecole necessarie per le funzioni specializzate della cellula, come

ad es. i lipidi di membrana, i messaggeri intracellulari e i pigmenti

METABOLISMO = insieme di tutte le reazioni chimiche che hanno luogo in un essere vivente

☞ VIE METABOLICHE = insieme delle reazioni chimiche che consentono la trasformazione graduale, in

☞ diversi e sequenziali passaggi, del/i precursore/i (reagente) nel prodotto finale => prevede la

formazione di intermedi = prodotti dell'enzima precedente e subrati per quello successivo. => Le vie

metaboliche sono formate da più reazioni chimiche che richiedono l'intervento di enzimi diversi

(tranne le reazioni spontanee).

REAZIONI DEL METABOLISMO degradative sintetiche.

Le reazioni del metabolismo sono distinguibili in e

SONO VIE STRETTAMENTE CONNESSE TRA LORO: L’energia liberata con l’ossidazione di sostanze

nutrienti (dal catabolismo) deve essere usata per guidare negli organismi i processi endoergonici

(anabolismo).

Le vie metaboliche possono:

lineari cicliche

essere o

• avvenire contemporaneamente, ma con intensità variabile a seconda delle condizioni del momento;

• alcune portano alla sintesi di un composto e alla sua stessa degradazione => “cicli futili” vengono

• comunque opportunamente evitati (ad es se una cellula epatica sta sintetizzandoac.grassi, le cellulein

grado di degradarli non lo fanno nello stesso momento)

avere metaboliti intermedi in comune a più vie.

•

La convenienza della trasformazione graduale, in diversi e sequenziali passaggi, di un precursore nel

prodotto finale è triplice:

possibilità di utilizzare in vari modi i metaboliti intermedi

FLESSIBILITÀ:

1. possibilità di controllare i processi metabolici a vari livelli

REGOLAZIONE:

2. possibilità di una più “efficace” cattura dell’energia liberata

EFFICIENZA:

3. irreversibile:

A. reazione da un prodotto ottenuto non si può ri-ottenereil substrato attraverso la stessa

via (direzione unica)

reversibile

B. reazione catalizzata dallo stesso enzima

reversibile

C. reazione catalizzata da due diversi enzimi

REGOLAZIONE DELLE VIE METABOLICHE

Principio dominante: I meccanismi di regolazione di una via metabolica rispecchiano la sua funzione

I meccanismi di regolazione dell’attività enzimatica suddivisibili in tre categorie e riguardano la

regolazione degli enzimi che catalizzano le varie reazioni:

1. composti che si legano al sito attivo

regolazione da parte di o in vicinanza ad esso

regolazione da concentrazione del substrato

• regolazione da concentrazione di inibitori

•

2. cambiamenti strutturali cambiamenti conformazionali

regolazione tramite della proteina e del sito

attivo

regolazione da eventi di “associazione-dissociazione“ delle subunità

• regolazione da modifiche covalenti

• regolazione da scissione proteolitica d) regolazione allosterica

•

3. variazione della concentrazione di enzima

regolazione attraverso la

regolazione dei livelli di mRNA ( => regolazione della velocità di sintesi e di degradazione)

• regolazione dei livelli di proteina

•

La regolazione fisiologica di una via metabolica consiste nella capacità di alterare il flusso metabolico

attraverso quella via e avviene attraverso l’attivazione o l’inibizione dell’enzima che catalizza la reazione

LIMITANTE"

più lenta della via metabolica stessa detta "TAPPA = reazione chimica nella via metabolica

piccole variazioni

la cui velocità è sensibile a della conc di substrato. Gli enzimi che catalizzano queste

ENZIMI ALLOSTERICI.

reazioni delle tappe limitanti sono gli

Le tappe sono dette “limitanti” perché anche piccole differenze nella loro velocità di reazione si

ripercuotono in maniera significativa sulla velocità del flusso netto di metaboliti lungo l’intera via.

Spesso la tappa “limitante” regolatoria si trova all’inizio della via metabolica o in corrispondenza di un

punto di ramificazione ––▸ siti di regolazione dell'intero flusso.

REGOLAZIONE DA FEED-BACK (retroattiva): il

• lrodotto finale va a regolate la quantità degli enzimi

delle tappe precedenti (≠ inibizione da prodotto!)

REGOLAZIONE DA FEED-FORWARD (in avanti): un

• intermedio va a regolare l'attività di un enzima che

catalizza una reazione successiva.

INIBIZIONE DA PRODOTTO: il prodotto va a regolare

• l'enzima che catalizza la sua formazione.

PRINCIPI GENERALIdella regolazione

1. Il meccanismo di regolazione riflette sempre la funzione della via metabolica e la necessità in un

particolare tessuto o tipo cellulare, tanto che diverse isoforme enzimatiche (isoenzimi= enzimi che

catalizzano la stessa reazione, a partire dallo stesso substrato, ma hanno proprietà cinetiche

differenti), e differentemente regolabili, possono essere espresse in modo tessutospecifico

riflettendo la funzione della via metabolica.

2. Spesso gli enzimi regolatori catalizzano reazioni irreversibili in condizioni fisiologiche, per cui è

richiesto un enzima differente affinché la reazione proceda nella direzione opposta.

compartimentalizzazione

3. Le cellule sfruttano la (specializzazione di varie strutture) per regolare

l’accesso di substrati ed enzimi, ed evitare cicli futili.

4. Il coordinamento delle vie metaboliche avviene sotto uno stretto controllo ormonale

↓

Gli ormoni solitamente regolano il metabolismo cellulare:

a. modificando lo stato di fosforilazione/defosforilazione degli enzimi regolatori