Riassunto esame Fisiologia Generale, prof. Veicsteinas, libro consigliato Fondamenti di Anatomia e Fisiologia, Martini - cap. 25

Cap 25 metabolismo ed energia

25.1. Veduta d'insieme del metabolismo

Metabolismo = reazioni chimiche che avvengono nell'organismo per mantenere l'omeostasi e svolgere le funzioni essenziali.

Catabolismo = scissione dei substrati organici. Attraverso questo processo viene liberata energia che può essere usata per la sintesi di ATP. Le prime fasi si svolgono nel citoplasma dove gli enzimi scindono le molecole organiche di grandi dimensioni riducendole a frammenti più piccoli. Durante queste fasi vengono prodotte poche molecole di ATP che tuttavia vengono assorbite ed elaborate dai mitocondri. Circa il 40% dell'energia che si libera viene utilizzata per trasformare le molecole di ADP in ATP; il restante 60% viene diffusa sotto forma di calore.

Anabolismo = sintesi di nuove molecole organiche oppure per svolgere altre funzioni a seconda del tipo di cellula. L'ATP prodotto dai mitocondri costituisce l'energia necessaria per questo passaggio.

L'insieme dei nutrienti (pool nutritivo) costituisce la sorgente per i processi catabolici ed anabolici. I mitocondri hanno un ruolo fondamentale; questi vengono “nutriti” dalle cellule a partire dall'insieme di nutrienti, e in cambio, la cellula ottiene l'ATP di cui necessita. I mitocondri non accettano tutti i nutrienti perciò le reazioni chimiche che avvengono nel citoplasma hanno il compito di scindere i componenti organici per renderli disponibili al mitocondrio. Questi a loro volta scindono i frammenti ricevuti generando anidride carbonica, acqua e ATP. L'attività mitocondriale avviene tramite: il ciclo dei TCA e il sistema di trasporto degli elettroni.

25.2. Metabolismo dei carboidrati

Il catabolismo completo di un atomo di glucosio porta alla produzione di 36 molecole di ATP.

Glicolisi

Processo che non ha bisogno di ossigeno (anaerobio). La glicolisi ha la funzione di scindere il glucosio in acido piruvico. Ogni molecola di acido piruvico perde uno ione idrogeno e diventa piruvato. La glicolisi ha bisogno di:

• 1 Molecola di glucosio
• Enzimi specifici
• ATP
• Fosfato inorganico
• NAD (coenzima che rimuove gli atomi di idrogeno durante la reazione enzimatica)

Tramite la glicolisi si ha un guadagno netto di 2 molecole di ATP da una molecola di glucosio che viene convertita in due molecole di acido piruvico. Le fibre muscolari si affidano alla glicolisi per la produzione di energia nei momenti di contrazione intensa.

Produzione di ATP mitocondriale

Dall'acido piruvico si può ancora estrarre ATP. La capacità di catturare questa energia dipende dalla presenza di ossigeno. Se l'O₂ è adeguato i mitocondri captano l'acido piruvico e lo scindono tramite una serie di reazioni che coinvolgono NAD e il coenzima A (CoA). Tutto porta alla formazione di acido citrico.

Il ciclo dei TCA

Ciclo degli acidi tricarbossilici o ciclo dell'acido citrico (ciclo di Krebs). La funzione è quella di rimuovere atomi di idrogeno dalle molecole organiche e di trasferirle a coenzimi.

Fosforilazione ossidativa ed STE

La fosforilazione ossidativa è la formazione di ATP all'interno del mitocondrio; richiedono la presenza di coenzimi e il consumo di O₂. Produce il 90% dell'ATP utilizzato dalle cellule. Le reazioni chiave hanno luogo nel sistema di trasporto degli elettroni (STE). Le cellule ottengono l'O₂ per diffusione; se l'apporto di O₂ cessa, cessa anche la produzione di ATP dato che si ferma lo STE. Dal momento che i neuroni hanno bisogno di molta energia, l'encefalo è il primo organo a risentire di questa mancanza.

Riepilogo

Glicolisi: la cellula guadagna due molecole di ATP per ogni molecola di glucosio che viene scissa anaerobicamente in due molecole di acido piruvico e vengono prodotte due molecole di NADH.

Sistema trasporto elettroni: il ciclo dei TCA scinde due molecole di acido piruvico trasferendo gli atomi di idrogeno al NADH e FADH. Tali coenzimi forniscono elettroni allo STE. Il passaggio dal TCA allo STE porta il guadagno a 28 molecole di ATP.

I carboidrati sono i nutrienti che hanno bisogno del minor elaborazione per l'ingresso nel ciclo. Mangiare carboidrati prima di un esercizio fisico non migliora le prestazioni, anzi abbassa il livello di rendimento.