Metabolismo cellulare, fonti di energia, microelementi, vie metaboliche

Catabolismo o degradazione, è la fase in cui i nutrienti e i costituenti cellulari sono degradati per riutilizzarne i componenti e/o per rendere l'energia disponibile. Anabolismo, o biosintesi, è la fase in cui le molecole biologiche sono sintetizzate a partire da componenti più semplici. Per capire come le molecole biologiche si organizzino per costituire organismi, o come possano funzionare per mantenere le condizioni indispensabili per la vita non è sufficiente comprendere la composizione chimica e la struttura tridimensionale delle molecole. Occorre esaminare le reazioni tramite le quali avviene la costruzione e successiva demolizione delle molecole biologiche, e considerare i processi attraverso i quali l'energia libera è utilizzata per costruire nuovo materiale biologico e per effettuare il lavoro cellulare, e attraverso i processi a carico di composti organici o non organici. Concetti chiave alla

Base del metabolismo

Strategie degli organismi per catturare l'energia libera dall'ambiente che li circonda.

La nutrizione dei mammiferi e l'assunzione di macronutrienti e di micronutrienti.

Via metabolica come una serie di reazioni catalizzate da enzimi.

Flusso del materiale attraverso una via metabolica in funzione delle attività degli enzimi che catalizzano le reazioni irreversibili.

Regolazione degli enzimi che controllano il flusso delle vie metaboliche: meccanismi di tipo allosterico, modificazioni covalenti, cicli del substrato e variazioni dell'espressione genica.

Le reazioni chimiche che avvengono in ogni cellula vivente sono tantissime e di varia natura, ma i principi che controllano il metabolismo sono gli stessi in tutti gli organismi. La ragione di questo comune denominatore è il risultato della comune origine da un punto di vista evolutivo e dei limiti imposti dalle leggi della termodinamica. Molte reazioni metaboliche fondamentali sono

Infatti, comuni a tutti gli organismi, le varianti sono dovute principalmente a differenze nella fonte di energia libera che le sostiene.

Fonti di energia degli organismi:

La salute, lo sviluppo e le prestazioni di un organismo sono influenzati dalla nutrizione, intesa come l'assunzione e l'utilizzazione degli alimenti. L'energia che alimenta i processi vitali e le materie prime per costruire e riparare i tessuti corporei sono forniti dal cibo. Le esigenze nutrizionali di un organismo riflettono la fonte di energia necessaria per il suo metabolismo.

Gli organismi autotrofi sono in grado di sintetizzare tutti i loro costituenti cellulari a partire da molecole semplici come H2O, CO2, NH3, H2S. In base alle possibili fonti di energia libera per questo processo abbiamo due sottogruppi:

- Chemiolitotrofi: ottengono la loro energia mediante l'ossidazione di composti inorganici.

- Fotoautotrofi: ottengono energia mediante la fotosintesi.

Gli organismi "altro" ottengono energia...

libera dall'ossidazione di Gli organismi eterotrofi (dal greco hétéros, composti organici (carboidrati, lipidi e proteine), dipendono quindi dagli autotrofi o dai fototrofi base alla natura dell'agente per ottenere queste sostanze. In ossidante usato per la demolizione delle sostanze nutrienti si può effettuare una ulteriore classificazione, suddividendo gli organismi in: aerobi obbligati (tra cui gli animali) che devono utilizzare O2; anaerobi che impiegano i solfati o i nitrati; anaerobi facoltativi sono in grado di crescere in presenza o in assenza di O2. Dall'assunzione Gli animali sono classificati eterotrofi aerobi obbligati, la cui nutrizione dipende bilanciata di macronutrienti quali proteine, carboidrati e lipidi. Queste macromolecole vengono demolite dall'apparato digestivo nei loro componenti: amminoacidi, monosaccaridi, acidi grassi e glicerolo. Questi rappresentano, infatti, i principali nutrienti coinvolti nel metabolismo cellulare e trasportati.ai tessuti dal sistema circolatorio. L'utilizzazione metabolica di queste sostanze, gli acidi grassi e il glicerolo, richiede l'apporto di O2 e acqua ma anche di micronutrienti costituiti da vitamine e minerali. Vitamine e minerali Le vitamine sono molecole organiche che un organismo animale non è in grado di sintetizzare e deve, quindi, ottenere dalla dieta. Le vitamine possono essere suddivise in due gruppi, le vitamine idrosolubili e le vitamine liposolubili. I minerali essenziali e gli elementi presenti in tracce (oligoelementi) necessari al metabolismo prendono parte ai processi metabolici in molti modi come ad esempio la sintesi del DNA, dell'RNA e delle proteine. Le vitamine idrosolubili nella dieta umana sono tutte precursori di coenzimi; quelle liposolubili, eccetto la vitamina K in genere non fanno parte dei coenzimi, sebbene anch'esse siano necessarie in bassissime quantità nel regime alimentare di molti animali superiori. Vie

Le vie metaboliche sono una serie di reazioni enzimatiche in sequenza da cui si originano prodotti specifici. Vengono detti metaboliti: i reagenti, gli intermedi e i prodotti. Si conoscono oltre 4000 reazioni metaboliche, ognuna delle quali è catalizzata da un enzima distinto. In una data cellula i enzimi e i metaboliti variano a seconda dell'identità dell'organismo, del tipo di cellula e delle condizioni ambientali.