Metabolismo

METABOLISMO

Trasformazione delle sostanze nella cellula.Mette a disposizione composti precursori per i componenti

cellulari. Rende disponibile l’energia per le biosintesi e tutti quei processi che richiedono energia.

Catabolismo: degradazione di molecole complesse (es. proteine, zuccheri, lipidi, ecc.) in molecole più

semplici con liberazione di energia e precursori.

Anabolismo: sintesi dei componenti cellulari con consumo di energia.

PRODUZIONE DI ENERGIA

L’energia è la capacità di compiere un lavoro. Le cellule viventi effettuano 3 tipi fondamentali di lavoro:

chimico(sintesi delle molecole biologiche), di trasporto (trasporto di membrana), meccanico (es. motilità)

Variazione di energia libera (DG): quantità di energia liberata o assorbita nel corso di una reazione chimica

DG: espresso in calorie

- DG: la reazione libera energia (reazione esoergonica) +DG: la reazione richiede energia (reazione

endoergonica)

REAZIONI DI OSSIDO-RIDUZIONE

Ossidazione: rimozione di uno o più elettroni da una sostanza Riduzione: aggiunta di uno o più elettroni

ad una sostanza Semireazione della donazione di elettroni

Semireazione dell’accettazione di elettroni

formazione di acqua

Accettore di elettroni

Datore di elettroni reazione netta

:

POTENZIALE DI RIDUZIONE tendenza delle sostanze a ossidarsi e a ridursi. Il potenziale è espresso in

volt con riferimento ad una sostanza standard H2

TRASPORTATORI DI ELETTRONI

1-Trasportatori legati, come gruppi prostetici, a proteine della membrana citoplasmatica

+ +

2-Trasportatori diffusibili liberi (coenzimi): NAD (reazioni cataboliche) e NADP (reazioni anaboliche)

trasportatori di atomi di H (protoni ed elettroni)

TRASPORTATORI DI ELETTRONI

2 gruppi:

1-Trasportatori legati, come gruppi prostetici, a proteine della membrana citoplasmatica 2-Trasportatori

+ +

diffusibili liberi (coenzimi): NAD (reazioni cataboliche) e NADP (reazioni anaboliche) trasportatori di

atomi di H (protoni ed elettroni)

DEGRADAZIONE DEL GLUCOSIO AD ACIDO PIRUVICO

Tre principali vie di conversione degli zuccheri ad acido piruvico

1- Embden-Meyerhof-Parnas (glicolisi)

2- 2- Entner-Doudoroff

3- 3- Ciclo ossidativo dei pentoso fosfati

Via di Entener-Doudoroff

- È presente solo in organismi procarioti. In molte specie di G- e in alcuni Archea la glicolisi non è

completamente funzionante. In questi organismi possono essere assenti gli enzimi essenziali per la glicolisi,

come ad esempio la fosfofruttochinasi 1. In Pseudomonas le due vie coesistono. In E. coli unitamente alla

glicolisi è attiva una parte della via di Entener-Doudoroff attraverso la quale il batterio può utilizzare ac.

gluconico inducendo l’enzima 6-gluconico-deidratasi. Zygomonas mobilis utilizza esclusivamente questa

via. Pseudomonas aeruginosa usa questa via per il catabolismo del mannitolo. Presente in pochissimi G+

(Enterococcus faecalis) VIA DI ENTNER-DOUDOROFF

-ac.6-fosfogluconico

-deidratazione

-formazione di ac. 2-cheto-3-deossi-6-

fosfogluconico o KDPG

-KDPG aldolasi

-ac. piruvico e gliceraldeide 3-fosfato

-gliceraldeide 3-fosfato viene

successivamente ossidata ad ac.

piruvico dagli stessi enzimi attivi nella

via glicolitica

VIA DEI PENTOSO FOSFATI

Costituisce la via alternativa seguita da

tutti quei batteri che non possiedono

nel loro bagaglio enzimatico l'enzima

aldolasi, fondamentale per proseguire

nella glicolisi a livello della quarta

tappa della fase preparatoria.

Bacillus subtilis, E. coli, Leuconostoc

mesenteroides, Enterococcus faecalis.

LE FINALITà DI QUESTA VIA sono produrre NADPH (agente riducente richiesto in molte reazioni

anaboliche), produrre zuccheri a 5 atomi di carbonio(pentosi), tra cui il ribosio 5-fosfato (precursore per la

sintesi dei nucleotidi e degli acidi nucleici), indirizzare i pentosi verso la glicolisi o la gluconeogenesi.

Due fasi distinte del pathway: fase ossidativa: sintesi del ribosio-5-fosfato lo zucchero contenuto sia

nell'ATP che nelle complesse molecole di RNA. La via dei pentoso fosfati è, dunque, una via metabolica

essenziale per la funzionalità della cellula. Fase non ossidativa: trasformazioni che rimettono in ciclo Il

fruttosio-6-fosfato, convertito facilmente in glucosio-6-fosfato.

FASE OSSIDATIVA

Idrolisi del 6-fosfoglucono-delta-

lattone per opera dell'enzima

lattonasi.

6-fosfogluconato

Deidrogenazione del 6-fosfogluconato

da parte dell'enzima 6-fosfogluconato-

deidrogenasi.

Prodotto finale è il Ribulosio-5-fosfato

Decarbossilazione del fosfogluconato e

formazione di una molecola di NAD

ridotto

Isomerizzazione del ribulosio-5-fosfato

in ribosio-5-fosfato.

Epimerizzazione del ribulosio-5-fosfato

in xilulosio-5-fosfato

FASE NON OSSIDATIVA Reazione del ribosio-5-fosfato con lo

xilulosio-5-fosfato mediante l'azione

dell'enzima transchetolasi che, a sua

volta, è coadiuvato dalla tiamina.

Prodotto finale è lo sedoeptulosio-7-

fosfato e gliceraldeide tre fosfato. Lo

xilulosio-5-fosfato è l'epimero del

ribulosio-5-fosfato.

Reazione di sedoeptulosio-7-fosfato

con la gliceraldeide-3-fosfato per

mezzo dell'enzima transaldolasi.

Prodotti finali sono fruttosio-6-fosfato

e l'eritrosio-4-fosfato mediante la

reazione che, in q